Кривая усталости и предел выносливости

Для определения предела выносливости материала строят кривую усталости. Для этого берут 10 или более одинаковых тщательно отполированных образцов и при разной нагрузке (максимальных напряжениях) подвергают их испытанию вплоть до разрушения. Наиболее распространенным является испытание при симметричном цикле, так как оно легко осуществимо. Для этого образец подвергается изгибу и вращается. Каждый поворот образца обеспечивает однократную смену напряжений, т.е. цикл. Первый образец нагружают значительной нагрузкой s_max 0,6s_в и по счетчику оборотов определяют количество циклов, которые он выдержал до разрушения N₁. Для второго образца несколько снижают нагрузку, а следовательно, и s_max определяют количество циклов N₂. Для третьего образца опять снимают нагрузку, определяют N₃ и т.д. для всех образцов. При снижении нагрузки образец может выдержать большее количество циклов, поэтому N₁ N₂ N₃. После испытаний строят кривую усталости (кривая Велера). По оси ординат откладывают максимальное напряжение, по оси абсцисс - количество циклов (см. рис. 17.4) и соединяют плавной кривой. Эта кривая характерна тем, что начиная с какого-то напряжения, она идет практически горизонтально. Это означает, что при этом напряжении образец может, не разрушаясь, выдержать бесконечно большое число циклов. Это напряжение называют пределом выносливости. При симметричном цикле предел выносливости обозначают s_-1, (так как коэффициент асимметрии R=-1), а при отнулевом - s₀ (R=0).

Рис. 4

Если стальной образец выдержал N=10⁷ циклов, то считается, что он может выдержать их бесконечное количество. Поэтому при достижении N=10⁷, опыт прекращают.

Кривые усталости для цветных металлов не имеют асимптот, и ординаты их с ростом числа циклов падают, хотя и не пересекаются с осью абсцисс. Для них базовым является N=10⁸ циклов, а определяемый предел называют пределом ограниченной выносливости.