Kestävyysraja

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 3. elokuuta 2014 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Kestävyysraja (myös väsymisraja ) - lujuustieteissä : yksi materiaalin lujuusominaisuuksista, joka kuvaa sen kestävyyttä , eli kykyä havaita kuormia, jotka aiheuttavat materiaalissa syklisiä jännityksiä .

Väsymisraja määritellään suurimmaksi (lopulliseksi) maksimijakson jännitykseksi, jossa näytteessä ei tapahdu väsymisvikaa mielivaltaisen suuren syklisen kuormituksen jälkeen.

Kestävyysrajaa merkitään , jossa kerroin R on yhtä suuri kuin syklin epäsymmetriakerroin, joka on yhtä suuri kuin syklin minimijännityksen suhde maksimiin [1] . Siten materiaalin kestävyysraja symmetristen kuormitusjaksojen tapauksessa merkitään ja sykkivässä muodossa . $\sigma _{R}$ $r={\frac {\sigma _{min}}{\sigma _{max}}}$ $\sigma _{min}$ ${\displaystyle \sigma _{max))$ $\sigma _{\text{-1))$ $\sigma _{0}$

Rautapitoisille ja titaaniseoksille on mahdollista asettaa enimmäisjaksojännitysten raja-arvo, jossa materiaali ei hajoa mielivaltaisen suurella kuormitusmäärällä. Muut metallit, kuten kupari tai alumiini , ovat kuitenkin herkkiä väsymisvaurioille, kun niihin kohdistuu mielivaltaisen pieniä kuormituksia. Tällaisissa tapauksissa on tapana puhua rajoitetusta kestävyysrajasta , jossa kerroin N vastaa tiettyä kuormitusjaksojen määrää, ja se otetaan yleensä jaksoina tai jaksoina. $\sigma _{\text{RN))$ $10^{7}$ $10^{8}$

Kestävyysrajan määrittäminen

Materiaalin kestävyysraja määritetään testaamalla sarja identtisiä näytteitä (vähintään 10 kappaletta): taivutus- , vääntö- , veto-puristus- tai yhdistetyissä kuormitusolosuhteissa (kahta viimeistä tilaa käytetään materiaalin toiminnan simulointiin epäsymmetrisissä kuormitussykleissä tai monimutkaisissa kuormitusolosuhteissa).

Testi alkaa suorittaa korkeilla jännityksillä (0,7 - 0,5 vetolujuudesta ), joilla näyte kestää vähiten jaksoja. Jännityksiä asteittain vähentämällä voidaan todeta, että teräsnäytteillä ei ole taipumusta murtua kokeen kestosta riippumatta. Kokemus heidän testauksestaan osoittaa, että jos näyte ei ole romahtanut ennen syklejä, niin se ei romahda edes pidemmällä testillä. Siksi tämä syklien määrä otetaan yleensä testipohjaksi ja asetetaan syklin maksimirasituksen maksimiarvo, jolla näyte ei mene testipohjaan. Tämä arvo otetaan kestävyysrajaksi. $10^{7}$

Testitulokset voidaan esittää väsymiskäyränä (myös Wellerin käyrä , SN-diagrammi ), joka on piirretty symmetrisille kuormitusjaksoille. Abskissa-akselilla logaritmisella asteikolla jaksojen lukumäärä piirretään jännitteen ordinaattiselle akselille:

Väsymiskäyrä (kestävyys) osoittaa, että kun syklien lukumäärä kasvaa, minimijännitys, jolla materiaali tuhoutuu, pienenee.

Kestävyysrajan suhde materiaalin muihin lujuusominaisuuksiin

Väsymystestit ovat erittäin aikaa vieviä, ja niihin liittyy merkittävän kokeellisesti saadun tiedon hankkiminen ja käsittely ja joille on ominaista suuri arvojen hajautus. Tästä syystä väsymisraja yritettiin yhdistää materiaalin tunnettuihin lujuusominaisuuksiin empiiristen kaavojen avulla. Sopivin tähän tarkoitukseen on sellainen materiaalin ominaisuus kuin vetolujuus .

On todettu, että terästen taivutuskestävyysraja on yleensä puolet vetolujuudesta:

$\sigma _{\text{-1}}\noin (0.4...0.5)\sigma _{\text{BP}}$

Suurlujille teräksille voit ottaa:

$\sigma _{\text{-1}}\noin 400+1/6\sigma _{\text{BP}}$

Ei -rautametallien osalta voit hyväksyä:

$\sigma _{\text{-1}}\noin (0,25...0,5)\sigma _{\text{BP}}$

Hiilikuidulle voit ottaa :

$\sigma _{\text{-1}}\noin 0,8\sigma _{\text{BP}}$

Vastaavasti vääntökokeet voidaan suorittaa syklisesti muuttuvien jännitysten olosuhteissa. Tavallisille teräksille tässä tapauksessa voit ottaa:

$\tau _{\text{-1}}\noin 0,6\sigma _{\teksti{-1}}$

Hauraille materiaaleille (runsasseosteinen teräs, valurauta ) voit tässä tapauksessa ottaa:

$\tau _{\text{-1}}\noin 0,8\sigma _{\teksti{-1}}$

Näitä suhteita tulee käyttää varoen, koska ne saavutetaan tietyissä kuormitusolosuhteissa (taivutus ja vääntö). Veto-puristustesteissä kestävyysraja osoittautuu noin 10-20 % pienemmäksi kuin taivutuksessa, ja onttojen näytteiden vääntöä käytettäessä se osoittautuu erilaiseksi kuin kiinteiden näytteiden vääntö.

Epäsymmetrisissä sykleissä näytteitä ei testata taivutuksen, vaan veto-puristuksen tai vääntövoiman suhteen hydropulsaattoreilla . Epäsymmetrisille sykleille rakennetaan ns. rajoittava amplitudikaavio. Voit tehdä tämän etsimällä kestävyyden rajat valitulle tasajännitteen arvolle sopivalla amplitudilla . Piste A on tässä tapauksessa ilmeisesti symmetrisen syklin kestävyysraja, ja piste B, jolla ei ole amplitudikomponenttia ja joka on olennaisesti pysyvä jännite, on itse asiassa lopullinen vahvuus : ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$ $\sigma _{\text{BP}}$

katso kuva

Rajoitusamplitudien kaavion käytännön sovellus on, että kaavion rakentamisen jälkeen testataan vain tietyille arvoille ja . Jos toimintapiste sijaitsee käyrän alla, niin näyte kestää rajattoman määrän syklejä, jos se on käyrän yläpuolella, se on rajoitettu. ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$

Jakson epäsymmetrian vaikutus

Epäsymmetrisen syklin kestävyysrajat ovat korkeammat kuin symmetrisillä. Kun käytät siirtymäviivaa, ota huomioon, että missä . Paraabelia käytettäessä: [2] . $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-{\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})+\sigma _{m}$ $\sigma _{m}={\frac {1}{2}}(\sigma _{max}+\sigma _{min})$ $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-({\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})^{2})+\sigma _{m}$

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Zinovjev V. A. Lyhyt tekninen opas. Osa 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - c. 344
↑ Zinovjev V. A. Lyhyt tekninen opas. Osa 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - c. 345

Kirjallisuus

Feodosiev V.I. Materiaalien kestävyys. - M .: Kustantaja MSTU im. N.E. Bauman, 1999. S. 479-483. ISBN 5-7038-1340-9