Значение явления усталости

Значение явления усталости

Когда железо и сталь начали применяться в широких масштабах, инженеры встретились с разрушениями деталей машин, происходившими при поминальных напряжениях, значительно меньших предела прочности использованного материала. При этом, хотя материалы и считались вязкими, изломы обычно характеризовались очень малыми пластическими деформациями или они вовсе отсутствовали. Было замечено, что большинство этих разрушений происходило после того, как конструкция была подвергнута действию большого числа циклов нагружения. Таким образом инженеры встретились с явлением усталости металлов.

Разрушения под действием повторных нагрузок обычно имеют характер прогрессирующего разрушения, начинающегося с образования небольшой трещины, постепенно распространяющейся в толщу металла. Скорость распространения трещины изменяется в широких пределах в зависимости от уровня напряжений и ряда Других факторов, но всегда бывает значительно ниже скорости распространения трещины при хрупком разрушении стали при низких температурах.

В случае разрушения стали при однократном нагружении излом обычно бывает либо вязким с волокнистой структурой, либо хрупким — с зернистой структурой. Излом при разрушении под действием повторных  нагрузок может иметь вид матовой шелковистой поверхности с чрезвычайно мелкой фактурой. Именно такого рода изломы и разрушения сварных стальных деталей рассматриваются в настоящей книге. Исторический обзор по  усталости  металлов  можно  найти  в  работах. Обычно считается, что первые испытания прочности металла при повторных нагрузках были выполнены в 1829 г. в Германии Альбертом. Вскоре после этого последовала работа Годкинсона 1843 г. и опыты Ренкина в 1843 г.. Однако классическим исследованием, на основании которого были выполнены многие последующие исследования, были опыты Велера, проведенные в 1859-1869 гг.

Большинство разрушений, зарегистрированных в этот ранний период, происходило в деталях машин, работающих при относительно высокой частоте повторения нагрузок, причем разрушения происходили после сравнительно короткого срока службы деталей. Однако вскоре было установлено, что мосты и другие конструкции, работающие при более низкой частоте повторения нагружений, но рассчитанные на многие годы эксплуатации, также могут разрушаться в результате усталости. Ввиду этого уже в 1860 г. Уильяму Ферберну было поручено исследовать прочность сварной фермы при многократном нагружении.

Для получения данных, необходимых для проектирования мостов, не подверженных усталостным разрушениям в конце срока службы, были проведены многочисленные лабораторные испытания при нагружении, имитировавшем действительные условия нагружения в эксплуатации. При правильном отображении I условий нагружения в эксплуатации частота нагружении обычно выбирается так, что общее число нагружении за время всего срока службы конструкции можно осуществить при нагружении той или иной детали или соединения в лаборатории за одну-две недели. Таким образом испытания, выполненные в сравнительно короткое время, позволяют имитировать многолетнюю работу конструкции в условиях эксплуатации Постоянство размаха напряжений, обычно осуществляемое при лабораторных испытаниях, не обеспечивает полной имитации нагружения в действительных условиях эксплуатации. Тем не менее, данные, получаемые при таких испытаниях, обычно очень полезны для конструктора при оценке влияния различных особенностей конструкции на сопротивление усталости при действии повторных нагрузок.

Читайте так же:

049 030 027 020 035 009 001 024

Комментарии запрещены.

Явление усталости

015 013 017 004 029 037
Усталость конструкций
Сопротивление усталости