Mi határozza meg a kitartás határát? Az állóképességi határ meghatározása. Plasztikus deformáció és átkristályosodás

A gépek és mechanizmusok számos alkatrésze működés közben ismétlődő váltakozó (ciklikus) igénybevételnek van kitéve, ami az alatti feszültségeknél is repedések kialakulását és tönkremenetelét okozhatja.  0,2.

A fémek és ötvözetek ismétlődő váltakozó feszültség hatására bekövetkező pusztulását ún fáradtság,és a fémek fáradtságálló tulajdonságát ún kitartás(GOST 23207-78).

A fáradtság meghibásodásának természete a következő. A fémek, mint ismeretes, nagyszámú, eltérő orientációjú szemcséből állnak, amelyek az anizotrópia miatt egyenlőtlenül ellenállnak a külső erőknek. A külső erők hatásirányához képest kedvezőtlenül elhelyezkedő szemcsék gyengének bizonyulnak, és bennük a folyáshatár alatti feszültségeknél képlékeny alakváltozás lép fel, míg más szemcsékben az alkalmazott terhelés csak rugalmas alakváltozást okoz.

Az ismétlődő plasztikus deformáció az ismétlődően változó terhelés hatására mikrorepedés kialakulásához vezet, amely növekszik, és a fáradtság meghibásodásának zónájává válik.

Fáradtsági vizsgálatokat végeznek annak meghatározására állóképességi határ, amely alatt azt a maximális ciklusfeszültséget értjük, amelyet az anyag összeesés nélkül el tud viselni kellően nagy számú, többször változó terhelés (ciklus) alatt.

A szimmetrikus ciklus kitartási határát a jelzi  -1. A tartóssági határt leggyakrabban forgó mintán (sima vagy hornyolt) határozzák meg hajlítási terhelés alkalmazásával szimmetrikus ciklusban.

Erre a célra legalább tíz mintát használnak, amelyek mindegyikét csak egy feszültségszinten tesztelik meghibásodásig.

Az egyes minták „feszültség-ciklusszám” koordinátájában kapott vizsgálati eredményei alapján egy görbét készítünk, amelyből meghatározzuk a tartóssági határt.  -1 (21. ábra).

Azon fémek és ötvözetek esetében, amelyeknek nincs vízszintes tartóssági szakasza, a vizsgálat a „korlátozott tartóssági határ” meghatározására korlátozódik, amely az acélok esetében 10 millió, a színesfém ötvözetek esetében pedig 100 millió ciklust jelent.

Rizs. 21. Vizsgálati séma és állóképességi görbe

Munkarend

A vizsgálat előtt határozza meg a munkadarab hosszát és a minta keresztmetszeti területét.

Végezzen szakítópróbát a mintán, és rögzítse a diagramot.

A szakítódiagram segítségével határozza meg az arányossági határt, a folyáshatárt és a szakítószilárdságot.

Határozza meg a minta relatív nyúlását és összehúzódását!

Végezzen ütésvizsgálatot és határozza meg az értékét.

Ellenőrző kérdések

Fémek mechanikai vizsgálatainak típusai.

Milyen jellemzőket határoz meg a szakítóvizsgálat?

Mi a keménység?

Hogyan történik az ütési tesztek elvégzése?

Mi a fémek fáradtsága, állóképessége és állóképességi határa?

Hogyan határozzák meg az állóképességi határt?

4. sz. LABORATÓRIUMI MUNKA

A hideg képlékeny alakváltozás hatása az acél szerkezetére és tulajdonságaira

A munka célja: tanulmányozza a hideg képlékeny alakváltozás hatását az alacsony széntartalmú acél szerkezetére és tulajdonságaira (keménységére); a fűtési hőmérséklet hatásának vizsgálata a hidegen megmunkált alacsony széntartalmú acél szerkezetére és tulajdonságaira (keménységére).

Műszerek és felszerelések: kész mikrometszetek készlete, MIM-7 mikroszkóp, keménységmérők, tolómérők.

Plasztikus deformáció és átkristályosodás

A hideg képlékeny deformáció a fém szerkezeti változásait, és ennek következtében a fém tulajdonságait is megváltoztatja.

A fémben a képlékeny alakváltozás során fellépő jelenségek változatosak. Hagyományosan három csoportra oszthatók:

a) a kristályok (szemcsék) alakjának és méretének megváltozása;

b) krisztallográfiai térbeli orientációjuk megváltozása;

c) az egyes kristályok finom belső szerkezetének változása.

A képlékeny alakváltozás csúszással (nyírással) vagy ikerképzéssel jön létre. A csúsztatás (eltolódás) abból áll, hogy a kristály egyik részét a másikhoz képest bizonyos síkok és irányok mentén mozgatják. Az ikerpárosítást úgy hajtják végre, hogy a kristály egy bizonyos térfogatát egy bizonyos szögben elforgatják.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a csúszások és a forgás olyan síkok és irányok mentén fordulnak elő, ahol az atomok a legsűrűbbek. Minél több ilyen sík van egy fémben, annál nagyobb a képessége a plasztikus deformációnak. A K12 és K8 köbös ráccsal rendelkező fémek és ötvözetek nagyobb rugalmassággal rendelkeznek, mint a G12 és G6 hatszögletű rácsokkal rendelkező fémek és ötvözetek.

Azon síkok mentén, amelyek mentén az eltolódás bekövetkezett, és a szomszédos térfogatokban a kristályrács torzul, ami az ötvözet megkeményedését okozza. Ezért az ezt követő csúszás egy másik párhuzamos síkban és magasabb feszültségen történik.

A csúszási folyamat nem képzelhető el a csúszósíkban elhelyezkedő összes atom egyidejű mozgásaként, mivel az atomok csoportos mozgásához a csúszási feszültségeknél több százszor nagyobb feszültségek szükségesek. Például vas egykristályok esetében a legalacsonyabb elméleti csúszószilárdság 23000 MPa, a valós csúszószilárdság pedig 290 MPa, ami majdnem 100-szor kisebb, mint az elméleti; alumínium esetében a tényleges szilárdság közel 500-szor kisebb, mint az elméleti, a réznél 1540-szer.

A fémek elméleti és tényleges szilárdsága közötti ilyen nagy eltérést az okozza, hogy a valódi kristályokban számos kristályrács hiba található.

Az atomok viszonylag könnyű mozgását a csúszási síkok mentén a lineáris hibák - diszlokációk - jelenléte magyarázza ezeken a síkon. A diszlokációk lehetnek lineárisak vagy csavarosak. A lineáris diszlokáció kialakulása úgy ábrázolható, mint az atomokból álló extra krisztallográfiai félsík, úgynevezett extraplane bevezetése egy ideálisan felépített kristályba (22. ábra).

Rizs. 22. Lineáris diszlokációk kialakulásának sémája:

AB– diszlokációs vonal; CD– lineáris diszlokáció csúszási síkja

Az extraplane alsó széle AB nagy torzulást okoz a kristályrácsban, amit diszlokációs vonalnak nevezünk. A kristályrács minden rugalmas torzulása a diszlokációs vonal körül koncentrálódik. A diszlokációs vonal felett, ahol extrasík van, a kristályrács összenyomódik, a diszlokációs vonal alatt pedig, ahol nincs extrasík, megfeszül. A diszlokáció hossza több ezer interatomikus rácstávolságot is elérhet.

Amikor a diszlokációk elmozdulnak, az atomok az atomi távolságnál kisebb mértékben elmozdulnak, ami kis erőfeszítést igényel. Ez azért történik, mert a diszlokációs vonalon fekvő atomok nem egyensúlyi állapotban vannak; A normál helyzetükből kiszorított atomok kis feszültség mellett is egyensúlyi helyzetbe kerülnek, a normál helyzetből pedig a diszlokáltakba.

A plasztikus deformáció folyamata során nemcsak a kristályban meglévő diszlokációk elmozdulása következik be, hanem nagyszámú új diszlokáció is keletkezik különböző krisztallográfiai síkban és irányokban. Ha a diszlokáció mozgásának útján más diszlokáció formájában akadályok vagy más típusú hibák lépnek fel, akkor a diszlokációs mozgás folyamata gátolt, és nagy külső erők szükségesek ezen akadályok leküzdéséhez.

A diszlokációsűrűség deformálatlan fémben 10 6 – 10 8 diszlokáció lehet 1 cm 2 -enként, ugyanabban a fémben deformáció után eléri a 10 10 –10 12 diszlokációt cm 2 -enként.

Így a diszlokációk keletkezése a plasztikus deformáció során fellépő egyik legfontosabb jelenség.

A diszlokációk és a kristályrács egyéb hibáinak és torzulásainak bizonyos (kritikus) sűrűségénél az anyag szilárdsága megnő, mivel akadályok keletkeznek a diszlokációk szabad mozgásában. Minél jobban torzul a rács a szemcse- és blokkközi határokon, annál nehezebb a krisztallográfiai síkok és irányok mentén csúszni.

A polikristályos test képlékeny deformációja során a szemcsék különböző módon deformálódnak: mindenekelőtt azok a szemcsék deformálódnak, amelyekben a könnyű csúszósíkok az alkalmazott erőhöz képest a legkedvezőbb helyen helyezkednek el.

A plasztikus deformáció kialakulása során a szemcsék alakja megváltozik, a szemcsék egymáshoz viszonyított elfordulása, a szemcsék töredezettsége, sajátos krisztallográfiai orientációjuk kialakulása figyelhető meg - deformációs textúra jelenik meg. A ható erőhöz viszonyítva a szemcsék feszítéskor megnyúlnak, összenyomáskor arra merőlegesen helyezkednek el. A fém egyfajta rostos szerkezetet kap. A rostvonalak mindenféle szennyeződés, amelyek a szemcsehatárok mentén helyezkednek el. A texturált anyag anizotróp, azaz. a mechanikai és fizikai tulajdonságok különböző irányokban eltérőek.

Így a plasztikus deformáció, függetlenül attól, hogy hogyan történik (nyújtással, összenyomással, hajlítással, hengerléssel, húzással, stb.), a kristályrács torzulását, a mozaikszerkezet tömbjeinek töredezését, a szemcsék alakjának megváltoztatását és formálását okozza. textúra, a fémek és ötvözetek összes tulajdonságának megváltozásához vezet.

A szilárdsági jellemzők (keménység, szakítószilárdság, rugalmassági határ, folyáshatár) a képlékeny alakváltozás mértékének növekedésével nőnek; a plaszticitás és a szívósság jellemzői (relatív nyúlás, relatív összehúzódás, ütőszilárdság) csökkennek. A képlékeny alakváltozás során a fizikai tulajdonságok megváltoznak: a sűrűség, a korrózióállóság, a mágneses permeabilitás csökken, a koercitív erő nő, az elektromos ellenállás nő, a termoelektromotoros erő megváltozik.

A 70%-ot meghaladó fokú deformáció a fém jellegétől és a nyomáskezelés módjától függően másfél-kétszeresére, esetenként háromszorosára növeli a szakítószilárdságot. Ebben az esetben a relatív nyúlás 10-20, néha 30-40-szeresére csökken.

A képlékeny alakváltozás során nyert fémek és ötvözetek megerősödését ún hideg keményedés vagy keményedés.

A hidegedzésből származó fém állapota instabil, metastabil, megnövekedett szabadenergiával. Ezért a hidegen megmunkált fémben még szobahőmérsékleten is spontán diffúziós folyamatok mennek végbe, amelyek a deformált fémet egyensúlyibb állapotba hozzák. Magas hőmérsékleten ezek a folyamatok gyorsabban mennek végbe. A deformáció mértékétől, a hőmérséklettől és a melegítési időtől függően a hidegen megmunkált fémben különböző típusú szerkezeti változások következnek be, amelyek két szakaszra oszthatók: VisszatérésÉs átkristályosítás. A helyreállítási szakasz viszont magában foglalja a pihenést és a poligonizálást, az átkristályosítási szakasz pedig az elsődleges átkristályosítást (feldolgozási átkristályosítást) és a kollektív vagy másodlagos átkristályosítást.

Pihenés (illetve az első típusú visszatérés) során diffúziós mozgás és a ponthibák megsemmisülése (kölcsönös pusztulása) következik be, csökken az üresedési helyek koncentrációja. Ennek eredményeként a kristályrács rugalmas torzulásai részben megszűnnek, és ennek következtében a mechanikai és fizikai tulajdonságok részben helyreállnak. A fém mikroszerkezete és szemcséinek krisztallográfiai orientációja gyakorlatilag változatlan marad. A vas nyugalmi hőmérséklete 300-350ºС.

A poligonizáció (vagy a második típusú visszatérés) magasabb hőmérsékleten (vasnál 450–500ºС) megy végbe. Jellemzője a diszlokációk szisztematikus mozgása és a diszlokációk sorokba csoportosítása (23. ábra). A diszlokációk sorakoznak egymáson, függőleges, kis szögű diszlokációs határokat képezve, amelyek a szomszédos részszemcséket enyhe rácsos tévedéssel választják el. Ennek eredményeként a rács rugalmas torzulásai tovább eltávolíthatók, és a fizikai tulajdonságok teljesebben helyreállnak. Ebben az esetben a mechanikai tulajdonságok kissé megváltoznak, mert folyamatok mennek végbe a szem belsejében, és maguk a szemek nem változtatják meg alakjukat.

Magasabb hőmérsékleten ( t nr – az átkristályosodás kezdetének hőmérséklete, ábra. 24), az egyes anyagokra meghatározott új szemcsék képződése megkezdődik a rostos helyére

A) b)

Rizs. 23. Poligonizációs séma:

A– a diszlokációk kaotikus eloszlása ​​egy hajlított kristályban; b– poligonizálás utáni diszlokációkból készült falak

szerkezetek. Ebben az esetben a deformált anyag teljes lágyulása következik be. A mechanikai és fizikai tulajdonságok felveszik korábbi értékeiket (lásd 24. ábra). Az eredeti deformált szemcsék miatt kevésbé torz ráccsal rendelkező új szemcsék kialakulását és növekedését ún. átkristályosítási feldolgozás, vagy elsődleges átkristályosítás. A feldolgozás újrakristályosodásának hajtóereje a deformált szemcsék torzítási energiája.

Az a hőmérséklet, amelyen az átkristályosítás megkezdődik (21), számos tényezőtől függ, és mindenekelőtt az anyag deformációjának mértékétől, kémiai összetételétől és a benne lévő szennyeződések mennyiségétől; az anyag jellegétől, a szemcsemérettől az alakváltozásig, az alakváltozási hőmérséklettől. El van határozva, hogy

T recr = A T pl. (21)

Ahol T rec. – abszolút átkristályosodási hőmérséklet;

A– együttható a fenti tényezők figyelembevételével;

T pl. – adott anyag abszolút olvadáspontja.

A vas és más műszaki tisztaságú fémek esetében a minimális átkristályosítási hőmérsékletet az L.A. képlet határozza meg. Bochvara (22):

T recr = (0,3÷0,4) T pl (22)

Hőmérséklet emelkedés ( t 1, lásd az ábrát. 24) vagy a tartási idő növelése szemnövekedéshez vezet, pl. kisméretű, termodinamikailag instabil szemcséket a nagyobbak felszívnak. Ezt a folyamatot ún kollektív, vagy másodlagos átkristályosítás. Az átkristályosításnak ez a szakasza nem kívánatos a gyártás szempontjából, mivel különböző szemcseméretek kialakulásához vezet.

Az átkristályosítási hőmérsékletnek nagy gyakorlati jelentősége van. Ahhoz, hogy a képlékeny deformáció keményedést (keményedést) hozzon létre egy anyagban, az átkristályosodási hőmérséklet alatti hőmérsékleten kell bekövetkeznie. Ezt a nyomáskezelést ún hideg. Ha a nyomáskezelést az átkristályosodási hőmérséklet feletti hőmérsékleten végezzük, akkor a deformáció során fellépő keményedést az átkristályosítási folyamat eltávolítja, és az anyag meglágyul. Ezt a nyomáskezelést ún forró.

Termikus művelet, amely egy deformált anyag magasabb hőmérsékletre való melegítéséből áll T recr, tartás és az azt követő lassú hűtés (kemencével) ún átkristályosítási izzítás.

A gyakorlatban az átkristályosodási izzítás hőmérsékletét a számított hőmérséklet felett választják meg, általában 200-300ºС-kal, hogy felgyorsítsák az átkristályosodási folyamatot. A vas és az alacsony széntartalmú acél esetében ezt a hőmérsékletet 650–700 ºС-nak veszik.

Rizs. 24. A melegítés hatása a hidegen deformált fém mechanikai tulajdonságaira és mikroszerkezetére

Megállapítást nyert, hogy a szemek különösen erősen nőnek kismértékű deformáció után, ún a deformáció kritikus fokaε kr. (25. ábra).

A vas esetében a deformáció kritikus foka 5-6%; alacsony széntartalmú acélnál 7–15%.

A deformáció kritikus fokán lehetséges a diszlokációk kölcsönös megsemmisülése hőmozgásuk során, ami hozzájárul a diszlokációk számának fokozatos csökkenéséhez a szemcsehatárokon, és több szemcse összeolvadásához egy nagy.

Kerülni kell a kritikus mértékű deformációt, mivel az átkristályosítást követően a durvaszemcsés szerkezet ütési szilárdsága csökkent, kisebb σ in, σ 0,2 és δ.

Rizs. 25. Az alakváltozás mértékének hatása a szemcseméretre átkristályosító izzítás után

Kitartási határ jelölése (vagy), ahol az R index a ciklus aszimmetria együtthatójának felel meg. Így például egy szimmetrikus ciklusnál jelöljük, nulla ciklusnál (at), konstans ciklusnál .

Szimmetrikus ciklus kitartási határa más típusú ciklusokhoz képest a legkisebb, azaz.

Például, ; .

korlátozott állóképességi határ

A nem hosszú távú használatra szánt alkatrészek kiszámításához meg kell határozni azt a legnagyobb igénybevételi értéket, amelyet az anyag adott ciklusszám (N) mellett elvisel, amelynek értéke kisebb, mint az alapérték (). Ebben az esetben a kifáradási görbe és adott ciklusszám (N) alapján a megfelelő feszültség (), ún. korlátozott kitartás határa.

Szimmetrikus ciklus állóképességi határtényezői

A statikus terhelési körülmények között működő alkatrész szilárdságának megítélésekor az alkatrészanyag mechanikai jellemzői teljes mértékben azonosulnak a kísérlet eredményeként kapott mintaanyag mechanikai jellemzőivel. Ez nem veszi figyelembe az alkatrész és a minta alakjában vagy méretében, illetve néhány egyéb eltérést.

Az alkatrész kifáradásra való számításakor figyelembe kell venni az említett tényezőket. A szimmetrikus ciklus során a tartóssági határt befolyásoló legjelentősebb tényezők a feszültségkoncentráció, az alkatrész keresztmetszetének abszolút méretei és felületének érdessége. Ez könnyen magyarázható azzal, hogy az említett tényezők mindegyike hozzájárul a mikrorepedések kialakulásához és terjedéséhez.

A stresszkoncentráció hatása

Hornyok közelében, lyukak szélén, olyan helyeken, ahol a rúd alakja megváltozik, vágásoknál stb. az anyagok szilárdságára vonatkozó hagyományos képletekkel számított névleges feszültségekhez képest meredeken nőnek a feszültségek. Ezt a jelenséget az ún stresszkoncentráció, és a stressz jelentős növekedését okozó ok az stresszkoncentrátor.

A megnövekedett feszültségek eloszlási zónája tisztán lokális jellegű, ezért ezeket a feszültségeket gyakran lokálisnak nevezik.

Időben változó feszültségeknél a feszültségnövelő jelenléte a mintán a tartóssági határ csökkenéséhez vezet. Ez azzal magyarázható, hogy a feszültségkoncentrációs zónában a feszültség többszörös változása repedés kialakulásához és továbbfejlődéséhez vezet, amit a minta kifáradási tönkremenetele követ.

A feszültségkoncentrációnak a minta kifáradási ellenállását csökkentő hatásának értékelésére, figyelembe véve az anyag feszültségkoncentrációra való érzékenységét, bevezetjük az effektív koncentrációs együttható fogalmát, amely a próbatest tartóssági határának aránya. feszültségkoncentráció nélküli standard minta a feszültségkoncentrációjú minta tartóssági határáig: (vagy ).

Az abszolút keresztmetszeti méretek hatása

Ahogy a minták keresztmetszeti mérete nő, az állóképességi határ csökkenése. Ezt a hatást a keresztmetszet abszolút méreteinek befolyási együtthatója veszi figyelembe (korábban ezt az együtthatót léptéktényezőnek nevezték). Az említett együttható egyenlő a d átmérőjű sima minták tartóssági határának és a 7,5 mm átmérőjű sima standard minta tartóssági határának arányával: (vagy ).

Felületi érdesség

Az alkatrész mechanikai felületkezelése jelentősen befolyásolja a tartóssági határt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az alkatrész durvább felületkezelése további helyeket hoz létre a feszültségkoncentrátorok számára, és ennek következtében további feltételek kialakulásához vezet a mikrorepedések megjelenéséhez.

Egy anyag tartóssági határát azonos minták különböző értékeken történő vizsgálatával határozzák meg σ max, de állandó aszimmetria együtthatóval Rés rögzítjük azon ciklusok számát, amelyeknél az egyes minták megsemmisülnek.

Erre a célra egy tételt (legalább 10-30) használnak, általában 7-10 mm átmérőjű kerek keresztmetszetű mintákból. A feszültségkoncentráció elkerülése érdekében a minták sima formát kapnak, felületüket gondosan csiszolják vagy polírozzák (17.6. ábra).

A tartóssági határ a minta keresztmetszeti méreteitől függ. Ezért a mintákon mindig fel van tüntetve, hogy milyen átmérőjű kifáradási jellemzőt határoztak meg.

A próbatétel első mintáját úgy töltjük be, hogy a maximális igénybevételek meghaladják az adott ciklus aszimmetria-együtthatója melletti állóképességi határt, és egy fárasztógépen lévő számláló segítségével meghatározzuk, hogy a minta hány ciklust bírt ki a meghibásodás előtt.

Ciklikus élettartamnak nevezzük azt a ciklusszámot, amelyet egy minta vagy alkatrész kibír a meghibásodás előtt.

Minden következő mintában ugyanazzal a ciklus aszimmetria együtthatójával egy maximális feszültség jön létre, kisebb, mint az előzőben, és a szám N ciklusok, amelyek során ezek a minták megsemmisülnek.

A teszteredmények grafikusan jelennek meg az űrlapon fáradtsági görbe . Az y tengelyt ábrázoljuk σ max az a maximális ciklusfeszültség, amelyen a mintát vizsgálták, az abszcissza pedig a szám N ciklusok, amelyeket a minta a meghibásodás előtt kiállt.

Jellemzően minden feszültségszinten σ max Több mintát megvizsgálnak, és a vizsgálati eredmények alapján meghatározzák a roncsolásos ciklusszám átlagos értékét. Ez a jelentése Nés kifáradási görbék készítésekor az x tengely mentén ábrázoljuk. A 17.7-17.9. ábrákon különböző típusú kifáradási görbék láthatók.

A kísérletek azt mutatják, hogy a legtöbb szerkezeti acélból és könnyű (alumínium, magnézium, titán stb.) ötvözetekből készült minták fáradási görbéje aszimptotikusan közelít egy vízszintes egyeneshez. Az ordináta tengelyen ezzel az egyenessel levágott szakasz határozza meg az anyag korlátlan tartósságának határát σ R vagy τ R adott ciklus aszimmetria együtthatójára R(lásd 17.7. ábra).

A kifáradási görbéket gyakran féllogaritmikus vagy kettős logaritmikus koordinátákkal ábrázolják, a ciklusok számának logaritmusát az x tengelyen ábrázolva. lgN, amely megfelel a minta megsemmisítésének, és az ordináta mentén - a maximális ciklusfeszültség σ max vagy log σ max. A kifáradási görbe féllogaritmikus koordinátáiban az alábbi ábrán látható. 17.8. Két egyenesből áll, a második egyenes majdnem vízszintes.

Gépalkatrészeknél és teljes léptékű szerkezeti elemeknél nincs olyan ciklusszám, amelyet a minta kibírna anélkül, hogy a további vizsgálatok során tönkremenne, ezért a kifáradási görbéknek nincs vízszintes aszimptotája (17.9. ábra).

Ilyenkor csak a korlátozott kitartás határáról beszélhetünk.

Az acélok esetében az alapon meghatározott korlátozott tartóssági határ Nb= 10 7 ciklust vehetjük tartóssági határnak, hiszen ha az acélminta kibírta 10 7 ciklust, akkor szinte korlátlan számú ciklust képes kibírni. A színesfémeknél a tartóssági határt a alapján meghatározott korlátozott határértéknek tekintjük 5 10 7 előtt 10 8 ciklusok.

A szerkezeti elemek szilárdságának és élettartamának felmérésekor el kell helyezni kifáradási görbe egyenlete . A vasalapú ötvözetek esetében a Stromeir-egyenlet jól egyezik a kísérleti adatokkal szimmetrikus terhelési ciklusban, a tartósság széles tartományában:

Különböző szabványos méretű sima és hornyolt mintákhoz deformálható alumíniumötvözetekből, valamint teljes méretű szerkezeti elemekhez (helikopter rotorlapát, repülőgép rotorlapát, fúrócsövek) paraméter β a (17.10) egyenleteket állandónak és egyenlőnek tekintjük β =2 . A kifáradási görbe bal oldali ágának analitikus leírásához, ha nincs szükség a kísérleti adatok extrapolálására a kis tartományra N<10 5 és nagy N>10 5 A tartósság az egyenletet használja

,

a (17.10) egyenletből kapott σ -1 =0 .

Ha a kifáradási vizsgálatokat aszimmetrikus feszültségciklus mellett, állandó aszimmetria-együtthatóval végzik R(változó átlagos ciklusfeszültséggel σ m), majd a (17,4-17,11) képletekben ahelyett σ a helyettesítse a maximális ciklusfeszültséget σ maxés a korlátlan állóképesség határa helyett szimmetrikus ciklussal σ -1 az aszimmetrikus ciklus korlátlan kitartásának határát σ R. Vizsgálatok esetén a σ m=const a fenti képletekben ahelyett σ -1 helyettesítse a ciklus korlátozó amplitúdóját σ a / , ami a korlátlan tartósságnak felel meg.

A kísérleti vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy ugyanannak az anyagnak a húzási és csavarási tűrési határai kisebbek, mint a hajlítási teherbírási határértékek. Például szimmetrikus ciklusnál a szakítószilárdság határa az

,

és torzióban

,

Ahol σ -1 - hajlítási állóképesség határ. A szakirodalom általában megadja az értékeket σ -1 , váltakozó hajlítási tesztek eredményeiből nyert.

Számos tanulmányt végeztek az állóképességi határok kapcsolatának megállapítására σ -1 az anyag egyéb mechanikai jellemzőivel. Ezek a vizsgálatok kimutatták, hogy az acéloknál

és a színesfémek esetében az összefüggés kevésbé határozott:

,

Ahol σ V- az anyag szakítószilárdsága.

Ezeket az arányokat hozzávetőlegesnek kell tekinteni, de azt mutatják, hogy egyes színesfémek tartóssági határa csaknem négyszer kisebb, mint a szakítószilárdság.

Kitartási határ

Kitartási határ(Is fáradási határ) - a szilárdság tudományában: az anyag egyik szilárdsági jellemzője, amely jellemzi a tartósságát, vagyis az anyagban ciklikus feszültségeket okozó terhelések elviselhetőségét.

A tartóssági határ a legnagyobb (végső) maximális ciklusfeszültség, amelynél a minta kifáradási meghibásodása nem következik be tetszőlegesen nagy számú ciklikus terhelés után.

A tartóssági határt jelöljük, ahol az együttható R egyenlőnek vesszük a ciklus aszimmetria együtthatójával. Így az anyag teherbírási határát szimmetrikus terhelési ciklusok esetén -vel, pulzálóknál pedig -vel jelöljük.

Megállapítást nyert, hogy az acéloknál a hajlítási teherbírás határa általában a szakítószilárdság fele:

A határamplitúdódiagram gyakorlati alkalmazása az, hogy a diagram felépítése után csak a és a meghatározott értékekre végezzük el a vizsgálatokat. Ha a működési pont a görbe alatt helyezkedik el, akkor a minta korlátlan számú ciklust képes kibírni, ha a görbe felett van - korlátozott számú ciklust.

Lásd még

Irodalom

• Feodosyev V. I. Az anyagok szilárdsága. - M.: MSTU kiadó im. N. E. Bauman, 1999. 479-483. ISBN 5-7038-1340-9

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi az „Endurance Limit” más szótárakban:

állóképességi határ- tartóssági határ: a ciklusfeszültség azon maximális abszolút értéke, amelynél a vizsgálati alapon még nem következik be kifáradási hiba. Megjegyzés A kifáradási határértékek névleges feszültségben vannak kifejezve. [GOST 23207 78, 47. cikk]… … A normatív és műszaki dokumentáció kifejezéseinek szótár-referenciája

állóképességi határ- A legnagyobb igénybevétel, amelynél egy anyag adott nagyszámú terhelési ciklust képes kibírni [Építési terminológiai szótár 12 nyelven (VNIIIS Gosstroy USSR)] EN kitartási határ fáradtság szilárdság DE... ... Műszaki fordítói útmutató

Fáradtsági határ Kitartási határ. Az a maximális feszültség, amely meghatározott számú feszültségi ciklus mellett kifáradási repedés kialakulásához vezethet. A maximális feszültség és növekedési tényező értékét be kell állítani... ... Kohászati ​​szakkifejezések szótára

Fáradtsági határ. mechanikai az anyagok jellemzői; az a legnagyobb ciklusfeszültség, amelyet az anyag ismételten N alkalommal roncsolás nélkül elvisel, ahol N egy adott műszaki érték. nagyszámú feltételeket szab (pl. 106, 107, 108). Jelölve br, ahol r együttható... ... Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

állóképességi határ- a ciklusfeszültség azon maximális abszolút értéke, amelynél még nem jelentkezik kifáradási hiba a vizsgálati alapon (a kifáradási tesztek előre meghatározott leghosszabb időtartama... Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

A legnagyobb igénybevétel, amelynél egy anyag adott nagy számú terhelési ciklust képes elviselni (bolgár nyelv; Български) hordhatósági korlát (cseh nyelv; Čeština) mez únavy (német nyelv; német) Dauerfestigkeitsgrenze... ... Építőipari szótár

TARTÓSSÁGI HATÁR- a ciklusfeszültség maximális abszolút értéke, amelynél a vizsgálati alapon még nem jelentkezik kifáradási hiba (a kifáradási tesztek előre meghatározott leghosszabb időtartama, ... ... Kohászati ​​szótár

Az ismétlődő váltakozó igénybevételek melletti szilárdsági számításokhoz az anyag mechanikai jellemzőire van szükség. Ezeket szabványos (nagyon polírozott) minták sorozatának speciális gépeken végzett tartóssági vizsgálatával határozzák meg. A legegyszerűbb a hajlítási próba szimmetrikus feszültségciklus mellett.

Különböző feszültségértékek hozzárendelésével a mintákhoz meghatározható, hogy hány N ciklusnál történt megsemmisülésük.

Rizs. 3.4. Fáradtsági görbe

A kapott adatok alapján egy görbét készítünk koordinátákban (Angles --N, fáradtsági görbének nevezzük (3.4. ábra).

A tesztek azt mutatják, hogy egy bizonyos feszültségtől kezdve a görbe vízszintes aszimptota felé hajlik. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos feszültségnél o r a minta végtelenül sok terhelési ciklust képes elviselni törés nélkül. A tapasztalat azt mutatja, hogy az acélminta, amely No = 10 7 ciklust kiállt, korlátlan számú ciklust képes kibírni.

A No ciklusok számát tesztbázisnak nevezzük. Amikor tesztelték ii minta után elhaladó Nem ciklusban a kísérlet leáll. Edzett acélokhoz és színesfémekhez N o=10 8 .

Megfelelő feszültség Nem, a kitartás határának tekintjük.

Az állóképességi határt ún a legnagyobb igénybevétel, amelynél a minta vagy alkatrész tönkremenetel nélkül korlátlan ideig ellenáll,és i-vel jelöljük a mintára és (o r ) d a részletekért.

Az R= - 1 ciklusaszimmetria-együtthatójú minták és alkatrészek esetében a normál feszültségeknél a tartóssági határt o – 1 és (o - 1) D, nulla ciklusnál (R=0) pedig o 0 és (o 0) D, ill

A táblázatokban szereplő kísérleti adatok hiányában empirikus összefüggések segítségével határozzuk meg az állóképességi határokat. Így például a szénacélhoz.