ПОНЯТИЕ О ПРЕДЕЛЕ ВЫНОСЛИВОСТИ

Надо иметь в виду, что не любые по величине переменные напряжения вызывают усталостное разрушение. Оно может наступить при условии, если переменные напряжения в той или иной точке детали превзойдут свое критическое значение, называемое пределом выносливости (усталости).

Пределом выносливости называют наибольшее значение максимального напряжения цикла (или , если ) которое не вызывает усталостного разрушения детали при неограниченно большом числе циклов. Предел выносливости обозначается где R – коэффициент асимметрии цикла. При симметричном цикле предел выносливости обозначается при простом растяжении и сжатии – , а при отнулевом – .

Рис. 442

При симметричном цикле предел выносливости меньше по сравнению с пределами выносливости других видов циклов, а определение его значительно проще, чем при других циклах. Для опытного определения существует много машин одна из них схематически изображена на рис. 442. На этой машине испытывают образцы на изгиб. Из испытываемого материала изготовляют 6–10 одинаковых образцов. Образец закладывают в машину и нагружают его через подшипники так, чтобы средняя часть образца подвергалась чистому изгибу, как это показано на эпюре моментов (рис. 443).

Рис. 444

 

Каждое волокно образца, вращаемого в машине, при повороте его на 180⁰ будет попеременно то растянуто, то сжато. Задавая образцам различные величины, напряжений цикла, .определяют число циклов, необходимое для доведения образцов до разрушения. По результатам опыта строят кривую выносливости (где – максимальное напряжение цикла, N – число циклов, при котором произошло разрушение образца) (рис. 444). Из этого рисунка видно, что кривая асимптотически приближается к прямой. Ордината горизонтальной асимптоты этой кривой при таком испытании будет равна пределу выносливости .

Опыты показали, что если образец не разрушился, например, после 10⁷ оборотов, то он не разрушится и при большем числе оборотов. Поэтому испытание образцов прекращается для черных металлов после 10⁷ оборотов («база испытания»), а для цветных металлов – после 10⁸. Кривые выносливости для цветных металлов не имеют асимптот, и ординаты их с ростом числа оборотов падают до нуля. Для них за предел выносливости берут наибольшие напряжения, для которых образец выдержал не менее 10⁸ циклов, и называют его пределом ограниченной выносливости. Для того чтобы иметь представление о порядке указанных величин числа циклов, заметим, что ось железнодорожного вагона на пути от Москвы до Владивостока испытывает около 3·10⁶ циклов.