Proprietățile mecanice ale materialelor - Abstract, pagina 9

1. Oboseala si rezistenta.

2. Oboseala fisura.

3. Problema testelor de oboseala.

4. Metode moderne de testare la oboseală

5. ciclu de stres.

6. Probele standard.

7. Limita de rezistenta.

Condițiile de acțiune a tensiunilor ciclice în metale și aliaje are loc nucleația treptată și dezvoltarea de fisuri, în cele din urmă provocând distrugerea completă a piesei de probă. Această distrugere este deosebit de periculoasă, deoarece poate să apară în condiții de stres mult sub limita de curgere și rezistența finală.

Procesul de acumulare treptată de deteriorare a materialului sub sarcini ciclice, ceea ce duce la scăderea durabilității datorită formării de fisuri fractură se numește oboseală. iar proprietatea de a rezista oboseala - rezistenta.

Oboseala fisura apare în straturile de suprafață și apoi dezvoltate în eșantion sau partea care formează o incizie acută. Procesul de propagare a fisurilor la oboseală este lung. El continuă atâta timp cât secțiunea transversală nu ar fi atât de mică încât tensiunile care acționează în ea depășește distructive. Apoi, va exista o distrugere rapidă a friabil, de obicei, din cauza unei reduceri ascuțite.

Problema de testare oboseala - pentru a cuantifica capacitatea materialelor de a lucra sub încărcare ciclică fără eșec.

Metode de încercare contemporane de oboseală (durabilitate) a variat. Acestea diferă caracterul de stres schimbare cu timpul, circuitul de sarcină (îndoire, tensiune - compresiune, torsiune), prezența sau absența raisers de stres. Testele la oboseală sunt efectuate la temperaturi diferite și în diferite medii.

Procesul de la oricare dintre testul la oboseală pe probă sunt tensiune ciclică este în continuă schimbare în mărime și în mod frecvent în semn. Un exemplu este prezentat în figura 15.

ciclu de stres - un set de variabile tensiuni pentru o perioadă de schimbare. Fiecare ciclu este caracterizat prin mai mulți parametri. Pentru stres maxim σmax ciclu de a lua cea mai mare valoare algebrică a tensiunii. Ciclul de tensiune σmin minimă - cea mai mică dintre valoarea algebrică a tensiunii.

Adunare și scădere a tensiunilor maxime și minime în aceste formule produc cu semnul:

Ciclul este, de asemenea, caracterizat prin coeficientul de asimetrie:

Dacă Rσ = -1, apoi un ciclu numit simetric (figura 15, curba 1). Dacă valoarea minimă și maximă a tensiunii de cel mai mare ciclu nu sunt egale ca mărime, este numit asimetric. Când tensiunea schimbare în mărime și semn, ciclul este considerat a fi alternativ (figura 15, curbele 1, 2), cu excepția cazului în cea mai mare - semn constant (curba 3). Pentru testele folosesc adesea cicluri alternative simetrice Rσ = -1.

Cele mai frecvente schema de încărcare în testele de oboseală - încovoiere. Un deosebit de simplu circuit de specimen de îndoire pură în timpul rotației. Sarcina este atașat la două puncte, care oferă un moment de încovoiere constantă pe toată lungimea de lucru a eșantionului.

Figura 15 - Tipuri de cicluri de solicitare

Pe lângă sistemele de îndoire pure sunt utilizate adesea proba cantilevered BEND CIRCULARĂ. Capul lui este montat într-un suport, iar celălalt capăt este atașat la momentul de încovoiere. Valoarea maximă a momentului de încovoiere atinge doar o singură secțiune - lângă baza consolei, care este un dezavantaj al acestui circuit de încărcare.

Pentru testele de sub tensiune ciclică - compresie utilizată gidropulsatsionnye și mașină de rezonanță. Prima este o mașină de versatil, cu o unitate hidraulică pentru încercarea statică, echipat cu gidropulsatorom. Această singură pompă mayaslyany cu piston, care este conectat la mașinile cilindru sclav. cursa pistonului pompei este stabilită în conformitate cu o amplitudine a tensiunii ciclu predeterminat.

Mașini de rezonanță pentru testele la oboseală efectuate tensiune ciclică - compresie folosind sistem independent mostră vibratoare. Se compune dintr-un arc plat sau cilindric și silovozbuzhdeniya în masă.

Partea de lucru a probelor standard, având o secțiune transversală circulară sau dreptunghiulară. Diametrul părții cilindrice netede a probelor d este în mod tipic de 5 ... 10 mm, și crestate D = 10 ... 20 mm adâncimea de tăiere la t = 0,25D. Lățimea părții de lucru a probelor plate b = 10 ... 20 mm și o grosime a = 5 ... 10 mm.

Proprietățile de oboseală depind de dimensiunile eșantionului - acestea sunt considerabil mai mari în probele cu o secțiune transversală mai mică.

Rezultatul principal al testului la oboseală a unei probe este numărul de cicluri până la eșec (durabilitatea) la un ciclu de caracteristici predeterminate. Scopul final al testului cu un factor constant - determinarea limitei de rezistenta σR - valoarea maximă a ciclului limită maximă în care acțiunea nu apare eșec la oboseală a eșantionului după o predeterminată sau un număr arbitrar de mare de cicluri.

Conform rezultatelor specimenelor individuale testate curba oboseala construi in coordonate stres maxim σmax ciclu (sau σa) - durabilitate N (figura 16a). Din cauza dispersiei relativ mare de puncte de date construi aceste curbe metoda recomandată celor mai mici pătrate. Curbele de oboseala cel mai clar în coordonate logaritmice sau semilogaritmică (Figura 16b, c).

și - curba în σmax-N coordonate; b - curba în coordonate logaritmice;

in - curba in semilogaritmică

Figura 16 Curbele de oboseală în coordonate diferite

Pe măsură ce reduce maximă durabilitatea ciclului de tensiune de materiale crește. In acest caz, oțelurile curba oboselii asimptotic se apropie de o linie dreaptă paralelă cu axa orizontală (figura 16, curba 1). Ordonatei care corespunde unei σmax valoare constantă. este limita de rezistenta a acestor materiale - tensiunea maximă care nu produce fractură la orice număr de cicluri N. Multe metale neferoase și aliaje nu au o porțiune orizontală pentru curbele de oboseală (figura 16 a, b, curbele 2). În acest caz, emit o limită de rezistență limitată - tensiunea maximă σmax (σa) că materialul poate rezista fără a se rupe într-un număr de cicluri. Acesta este numărul de cicluri se numește baza de testare. De obicei, este de 10 8 cicluri (când curba oboseală are o porțiune orizontală, testul nu este continuată mai mult de 10 7 cicluri).

Curbele de oboseala construite folosind ciclul Rσ = -1, pentru multe materiale metalice sunt descrise bine de ecuația Weibull:

unde σ-1 - limita de rezistență;

si, B, alfa - coeficienți.

Valoarea în multe cazuri în intervalul de la 0 la 10 4 cicluri, și, prin urmare, în testele standard, cu o bază de date mare poate fi neglijată.

Prelucrarea statistică a fost efectuată pentru a evalua probabilitatea de oboseală durabilitate - numărul de cicluri pe care materialul poate rezista înainte de a se rupe la o anumită tensiune.

Pentru a face acest lucru, patru sau cinci niveluri diferite de tensiuni mai mari de material de testare σR efectuat serii de probe. Numărul lor la fiecare nivel σmax determinate de proprietățile și fiabilitatea necesară a rezultatelor. Fiecare probă a fost testată la eșec sau la numărul de bază de cicluri. Apoi, probele de testare la fiecare nivel de tensiune este supus prelucrării statistice, în mod succesiv determinarea i, Pi, NiilgNi. Unde i - numărul secvențial al eșantionului într-un număr tot mai mare de durabilitate a probelor din seria (1 la n - numărul total de probe din serie). P - frecvența cumulată care corespunde probabilitatea de eșec:

Prin reprezentarea grafică a funcțiilor de distribuție a probabilității de fractură mostre de date obținute. Pe axa orizontală reprezintă logaritmul zecimal al numărului de cicluri și axa verticală - frecvența acumulată pe presupunerea că un număr de valori logaritmice de durabilitate se supune distribuției normale.

Magnitudinea limitei de oboseală este redusă în prezența ridicatoare de stres. Pentru a cuantifica sensibilitatea la hub-uri σR determined Coeficient de eficient subliniază Kσ. Cu un ciclu alternativ simetric:

Oboseala proprietăți, precum și tot felul de proprietăți mecanice, în funcție de condițiile de testare și proprietățile structurii metalice.

Efectul caracteristici ale ciclului de tensiune. Cu cât ciclul de maximă tensiune și amplitudinea ei, eșecul oboseala mai repede.

O influență semnificativă asupra caracteristicilor de anduranță are raportul de întindere și compresiune. Cu cât mai mare eforturilor de întindere, rezistența mai mică. Creșterea stresului medie la compresiune, la o curbă de oboseală la tracțiune constantă deplasează spre tensiuni mai mari. Aceste efecte sunt atribuite la tracțiune și compresiune opuse la procesul de deschidere fisura. compresie suplimentară inhibă acest proces, și se întinde accelerează.

Natura schimbării tensiunii între σmax și σmin un efect redus asupra rezistenta. Creșterea frecvenței ceteris paribus ciclului cauzează de obicei unele caracteristici creste rezistenta, in special la temperaturi ridicate. Limita maximă de anduranță este obținută prin îndoirea testelor de circuit, cel mai mic - torsiune.

2. Bernstein ML Zaymovsky VA Proprietățile mecanice ale metalelor. - M. Metalurgie, 1979. - 496 p.

sarcini de control pentru CDS (filet 1) [1], [2], [9]

1. Metodologia testelor la oboseală.

2. Schema de mașini de rezonanță pentru testele de oboseala.

3. deformare plastică sub încărcare ciclică.

4. Originea fisurilor provocate de oboseala.

5. Răspândirea fisurilor provocate de oboseala.

6. Efectul diferiților factori asupra performanței rezistenta.