При циклическом нагружении

2.5.1. Испытания на усталость.

Большинство разрушений деталей и конструкций при эксплуатации происходит в результате циклического нагружения. Величина нагрузки при таком разрушении значительно ниже, чем при однократном плавном нагружении.

Процесс постепенного накопления повреждений в материале при действии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещин и разрушению, называют усталостью.

Свойство материалов противостоять усталости называют выносливостью.

При испытаниях нагружение может производиться по разным циклам.

Цикл напряжений – это совокупность переменных значений напряжений за один период Т их изменения.

Цикл характеризуется коэффициентом асимметрии.

Он может быть симметричным

Или асимметричным.

.

Сопротивление усталости характеризуется пределомвыносливости σ_R,под которым понимают максимальное напряжение, которое не вызывает разрушение образца при любом числе циклов (физический предел выносливости) или заданном числе циклов (ограниченный предел выносливости).

Предел выносливости при симметричном цикле обозначается σ₁

Для определения предела выносливости испытывают (в соответствии с ГОСТ) не менее 15 образцов. Каждый образец испытывают только на одном уровне напряжений – до разрушения или базового числа циклов. По результатам испытаний отдельных образцов строят диаграммы усталости (рисунок 2.6) в координатах напряжение- число циклов (чаще всего в логарифмических координатах).

Переход кривой усталости в горизонталь наблюдается обычно на сталях после 10⁷ циклов нагружения (для цветных металлов 10⁸). Частота нагружений может доходить до 300 Гц.

Рисунок 2.6. Диаграмма усталости

В технике имеют место испытания на малоцикловую усталость, отражающие условия эксплуатации конструкций, подвергающихся воздействию сравнительно редких, но значительных по величине циклических нагрузок. Испытания на малоцикловую усталость проводятся при сравнительно малой частоте нагружения (3-5Гц) на базе не превышающей 50000 циклов. Левая часть диаграммы показанной на рисунке 2.6 и представляет собой диаграмму малоцикловой усталости.

2.5.2. Безобразцовый метод определения

механических свойств

Безобразцовый метод основан на инденторных испытаниях материалов, в результате которых определяют специальные характеристики твердости и пересчитывают их на показатели других механических свойств.

Главное его достоинство заключается в возможности ускоренной оценки механических характеристик металла готовых изделий, не выводя их из строя и не вырезая из них образцов.

Этот метод представляет большой научный и практический интерес в области исследования, контроля и диагностики качества металла. В некоторых случаях безобразцовый метод является пока единственно пригодным для оценки механических свойств малых объемов или локальных зон обработанного металла (упрочненный слой, сварные соединения и т.д.).

Этот метод особенно эффективен при оценке остаточного ресурса оборудования, пробывшего длительное время в эксплуатации и выработавшего свой расчетный срок службы.