Работа стали при повторных нагрузках

Если напряжения при повторных загружениях находятся:

а) в упругой стадии - повторные загружения не отражаются на работе материала;

б) в упруго-пластической стадии – область упругой работы увеличивается, пластичность падает (наклеп).

Многократное (миллионы раз) повторное нагружение может привести к разрушению при значениях напряжений менее временного сопротивления и даже менее предела текучести. Усталостью металла называется разрушение его под действием многократно повторенной знакопеременной или переменной нагрузки при значениях напряжений ниже временного сопротивления. Способность металла сопротивляться такому разрушению называется выносливостью, а напряжение при котором металл разрушается, – вибрационной или усталостной прочностью s_вб. При этом существенное значение имеет, ниже или выше предела текучести R_yn максимальные напряжения при повторяющихся нагрузках.

Возможны 2 случая:

· при упругих деформациях (σ<Ry) разрушение наступает при циклах нагрузки в несколько сот тысяч или миллионов раз и называется многоцикловой усталостью.

· при упругопластических деформациях (σ>Ry), из-за наличия остаточных деформаций разрушение происходит при меньшем числе циклов нагрузки, измеряемой единицами или сотнями (например, разрушение проволоки при многократных больших перегибах), и называется упругопластической малоцикловой усталостью.

Вибрационная прочность s_вб неодинакова для различных классов сталей. Для одного и того же класса стали вибрационная s_вб прочность зависит от характера циклов нагрузки и их количества. Характер цикла определяется коэффициентом асимметрии, равным отношению наименьших по абсолютной величине напряжений к наибольшим .

Наибольшее напряжение, при котором материал в состоянии выдерживать практически неограниченно большое число циклов нагружения при данном коэффициенте асимметрии r называется пределом выносливости или пределом усталости .()

Прибольшом числе циклов загружения s_вб → . Испытания для определения предела выносливости проводятся на базе числа циклов нагружения n=2*10⁶ раз.

Процесс усталостного разрушения проходит 3 стадии:

· циклическое нагружение до образования трещины

· рост трещины

· хрупкий излом.

При расчете металлоконструкций усталость металла учитывается снижением расчетного сопротивления стали, умножением на коэффициент , значение которого зависит от рассмотренных факторов и приводится в нормах проектирования или определяется по формулам. При проектировании металлических конструкций, подверженных воздействию многократно действующих подвижных или вибрационных нагрузок (подкрановых балок, бункерных и разгрузочных эстакад, конструкций под моторы, станки и т. п.) особое внимание следует уделять разработке конструктивных решений, вызывающих наименьшую концентрацию напряжений: плавные переходы в соединениях элементов, отсутствие резких изменений сечений, отверстий, вырезов и т. д.

Дата добавления: 2014-01-07