Инженерная геология, буровые работы  
 

| на главную | к оглавлению |

Усталость металла и усталостные разрушения



Оригинальные тексты для сайтов и веб-проектов. Копирайт, рерайт, переводы.
Профессиональное наполнение вебсайтов уникальным контентом и новостями.
Оптимизированные тематичные тексты и фото по низкой стоимости. Надёжно.


Многократное повторное нагружение может привести к разрушению при меньших напряжениях, чем временное сопротивление и даже предел текучести. Это явление называется усталостью металла, а разрушение – усталостным.

Способность металла сопротивляться усталостному разрушению называется выносливостью, а напряжения, при которых происходит разрушение – вибрационной прочностью Ơвб.

Усталостное разрушение происходит вследствие накопления числа дислокаций при каждом загружении и концентрации их около стыков зерен с последующим скоплением в большие группы, что приводит к рыхлению металла в этом месте и образованию трещин, которые развиваясь, приводят к разрыву. При каждом нагружении деформации в поврежденном месте нарастают. Линии разгрузки не совпадают с линиями нагрузки, образуя петли гистерезиса. Площадь петли характеризует энергию, затраченную при каждом цикле нагрузки на образование новых несовершенств в атомной структуре и дислокаций там, где образуются трещины, металл как бы перетирается, образуя гладкие истертые поверхности, затем трещина быстро развивается  и  происходит  разрыв.

Вибрационная прочность

Вибрационная прочность зависит от числа циклов загружения и вида  загружения.

При большом числе циклов кривая вибрационной прочности (кривая Вел Лера) асимметрически приближается к некоторому пределу, называемому пределом выносливости (усталости). Обычно проводят 2х106 циклов нагружения, чтобы определить выносливость, так как меньшее количество циклов  мало  отличается  от  предела  усталости.

Алюминиевые сплавы не имеют предела усталости, и их вибрационная прочность  при  увеличении  числа  циклов  постоянно  снижается  (схема ниже).

Вибрационная прочность
Зависимость вибрационной прочности
 от числа циклов  для стали (1) и алюминиевых сплавов (2)

Большое влияние на усталостную прочность оказывает концентрация напряжений.  Так при круглом отверстии (кривая 3, схема ниже) предел упругости снижается в 1,4 раза, а при остром концентраторе (кривая 7) около начала флангового   шва  -   в   3,5 раза.

Зависимость предела усталости
Зависимость предела усталости от коэффициента
:
1 – сталь С255 с необработанной поверхностью, преобладает растяжение; 2 – то   же, преобладает сжатие; 3 – сталь С255, полка с отверстием (преобладает  растяжение); 4 – сталь С235 с необработанной  поверхностью, преобладает растяжение; 5 – сталь  С255,  основной  металл   около  сварного необработанного соединения встык; 6 – то же, для стали С345; 7 – сталь С255, основной металл у начала флангового шва; 8 – то же, сталь С345

Большое влияние на усталостную прочность оказывает концентрация напряжений.  Так при круглом отверстии (кривая 3) предел упругости снижается в 1,4 раза, а при остром концентраторе (кривая 7) около начала флангового   шва  -   в   3,5 раза.

Применение высокопрочных сталей в конструкциях, подвергающихся многократному воздействию повторных нагрузок, не всегда оправдывается по экономическим  соображениям.

Значительное снижение усталостной прочности наблюдается даже при необработанных после огневой резки или гильотинных ножниц кромок деталей.   Поэтому  кромки  следует  обрабатывать  механическим  способом.

Особенно чувствительны к концентрации напряжений стали повышенной и высокой  прочности.

Повысить усталостную прочность конструкции можно путем снижения концентрации напряжений (механическая обработка кромок, зачистка швов, обеспечение плавного изменения сечения и т. д.), создания в местах концентрации напряжений сжатия, например, с помощью нагрева мест концентрации, предварительной вытяжкой конструкций, обкаткой подкрановых балок  кранами  с  допустимой  перегрузкой.
 
 

© 2007-2017 pppa.ru - все права защищены
При цитировании материалов и статей обратная ссылка строго обязательна


Качественное и надёжное обслуживание (ведение, администрирование) вебсайтов,
интернет-магазинов, витрин, блогов, форумов и других web проектов недорого.
Полное администрирование сайтов, включая наполнение контентом и продвижение.