Усталость материалов

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.


А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
УА УБ УВ УГ УД УЕ УЖ УЗ УИ УЙ УК УЛ УМ УН УО УП УР УС УТ УФ УХ УЦ УЧ УШ УЩ УЭ УЮ УЯ
УСА
УСВ
УСЕ
УСИ
УСК
УСЛ
УСМ
УСО
УСП
УСС
УСТ
УСУ
УСЫ
УСЬ
УСЯ

Усталость материалов, изменение механических и физических свойств материала под длительным действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Эти изменения протекают по стадиям и зависят от исходных свойств, вида напряжённого состояния, истории нагружения и влияния среды. На определённой стадии начинаются необратимые явления снижения сопротивления материала разрушению, характеризуемые как усталостное повреждение. Сначала в структурных составляющих материала и по границам их сопряжения (зёрна поликристаллического металла, волокна и матрица композитов, молекулярные цепи полимеров) образуются микротрещины, которые на дальнейших стадиях перерастают в макротрещины либо приводят к окончательному разрушению элемента конструкции или образца для механических испытаний.

  Количественно усталостный процесс описывается зависимостью между накопленным повреждением и числом циклов или длительностью нагружения по параметру величины циклических напряжений или деформаций. Соответствующая зависимость между числом циклов и стадией повреждения (в т. ч. возникновением трещины или окончательным повреждением) называется кривой усталости. Эта кривая – основная характеристика Усталость материалов Накопление циклического повреждения отражает деформирование материала как макрои микронеоднородной среды (для металлов – поликристаллический конгломерат, для полимеров – конгломерат молекулярных цепей, для композитов – регулярное строение из матрицы и волокон). Этот процесс в поле однородного напряжённого состояния (например, простого растяжения-сжатия) описывается механической моделью, звенья которой воспроизводят неоднородную напряжённость структурных составляющих материала; неоднородность характеризуется вероятностными распределениями величин микродеформаций и микронапряжений (включая остаточные). Циклическое нагружение таких неоднородных структур порождает в наиболее напряжённых структурных звеньях необратимые деформации (упругопластические, вязкоупругие), накапливающиеся с нарастанием числа циклов и длительности пребывания под циклической нагрузкой. Их увеличение до критических значений, свойственных материалу и среде, в которой он находится, приводит к зарождению макротрещины как предельного состояния на первой стадии усталостного разрушения. Кинетика изменения состояния материала на этой стадии проявляется субмикроскопически в изменении плотности дислокаций и концентрации вакансий, микроскопически – в образовании линий скольжения, экструзий и интрузий на свободной поверхности остаточных микронапряжений; механически – в изменении твёрдости, параметров петли упруго-пластического гистерезиса, циклического модуля упругости, а также макрофизических свойств (электрического, магнитного и акустического сопротивления, плотности). На второй стадии усталостного разрушения накопление повреждения оценивается скоростью прорастания макротрещины и уменьшением сопротивления материала статическому (квазихрупкому или хрупкому) разрушению, определяемому изменением статической прочности, в том числе характеристиками вязкости разрушения как критическими значениями интенсивностей напряжений у края усталостной трещины.

  Кривые усталости в области многоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов более 105), за которые «ответственны» повторные упругие деформации, наносятся в амплитудах (или максимальных напряжениях) цикла в логарифмических (lgs, lgN) или полулогарифмических (s, lgN) координатах (рис. 1). В зависимости от особенностей материала, гомологических температур и физико-химической активности среды кривые усталости могут иметь либо асимптотический характер (кривая 1), либо непрерывно снижающийся с выпуклостью, обращенной к началу координат (кривая 2). Величину амплитуд напряжений s-1, являющихся асимптотами кривых усталости 1-го типа, называется пределом выносливости материала, а величину амплитуд напряжений (s-1) Np, для которых разрушение достигается при числе циклов Np по кривым 2-го типа, – ограниченным (по числу циклов) пределом выносливости. Материалам более стабильных структур и для более низких температур свойственны кривые типа 1; материалам менее стабильных структур, для более высоких температур и активных сред – кривые типа 2.

Рис. 1. Кривые усталости в области многоцикловой усталости. Усталость материалов.

Рис. 1. Кривые усталости в области многоцикловой усталости.

Кривые усталости в области малоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов в 104 и менее), за которые «ответственны» повторные пластические деформации, наносятся в амплитудах этих деформаций в логарифмических координатах lg eap и lg N (рис. 2).

Рис. 2. Кривые усталости в области малоцикловой усталости. Усталость материалов.

Рис. 2. Кривые усталости в области малоцикловой усталости.

 

  Лит.: Конструкционные материалы, т. 3, М., 1965, с. 382–90; Форрест П., Усталость металлов, пер. с англ., М., 1968; Серенсен С. В., Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, М., 1975.

  С. В. Серенсен.

 

Так же Вы можете узнать о...


Индуцируемые ферменты, адаптивные ферменты, синтезируемые в ответ на появление соединений, в превращениях которых данные ферменты участвуют.
Коммунистическая партия Югославии, см. в ст.
Ложнолопатоносы, лжелопатоносы (Pseudoscaphirhynchus), род рыб семейства осетровых.
Мраморный оникс, карбонатная порода, плотная мелкокристаллическая, полупрозрачная, слоисто-натёчная; состоит в основном из кальцита, иногда вместе с арагонитом.
Палмер Натаниел Браун Палмер (Palmer) Натаниел Браун (8.8.1799, Стонингтон,— 21.
Пузырный занос, заболевание плодного яйца у беременной женщины, характеризующееся разрастанием эпителия ворсинчатой оболочки (хориона) и отёком стромы ворсин.
Сеченьи Иштван Сеченьи (Széchenyi) Иштван (21.
Телевизионное искусство, совокупность видов художественной деятельности, связанных с появлением телевидения.
Фотолитография, 1) специальный фотография, процесс на фоторезистах, отличающийся высокой разрешающей способностью.
Шэньян, Мукден, город в Северо-Восточном Китае, на р.
Антагонистические игры (матем.), понятие теории игр (см.
Брейгель Питер Брейгель (точнее Брёгел) Старший, или «Мужицкий» (Bruegelde Oude, Boeren Brueghel), Питер (около 1525—30, Бреда или с.
Гвиана (французская) Гвиана французская (Guyane Française), страна на северо-востоке Южной Америки.
Диссонанс (в музыке) Диссонанс в музыке, звучание тонов, «не сливающихся» друг с другом (не следует отождествлять с неблагозвучием как эстетически неприемлемым звучанием, см.
Ишим (город в Тюменской обл.) Ишим, город в Тюменской области РСФСР. Расположен на левом берегу р.