Limit výdrže

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 3. srpna 2014; kontroly vyžadují 8 úprav .

Mez únosnosti (také mez únavy ) - ve vědách o pevnosti: jedna z pevnostních charakteristik materiálu, která charakterizuje jeho odolnost , to znamená schopnost vnímat zatížení, která způsobují cyklická napětí v materiálu.

Mez únavy je definována jako nejvyšší (konečné) maximální cyklické napětí, při kterém nedochází k únavovému porušení vzorku po libovolně velkém počtu cyklických zatěžování.

Mez únosnosti je označena jako , kde koeficient R se bere rovný koeficientu asymetrie cyklu rovnému poměru minimálního namáhání cyklu k maximu [1] . Mez únosnosti materiálu v případě symetrických zatěžovacích cyklů je tedy označena jako , v případě pulzujícího jako . $\sigma _{R}$ $r={\frac {\sigma _{min}}{\sigma _{max}}}$ $\sigma _{min}$ ${\displaystyle \sigma _{max))$ $\sigma _{\text{-1))$ $\sigma _{0}$

U železných a titanových slitin je možné nastavit mezní hodnotu maximálních cyklových napětí, při kterých nedojde k porušení materiálu při libovolně velkém počtu zatížení. Jiné kovy, jako je měď nebo hliník , jsou však náchylné k únavovému selhání, když jsou vystaveny libovolně malému zatížení. V takových případech je zvykem hovořit o limitu omezené únosnosti , kde koeficient N odpovídá danému počtu zatěžovacích cyklů a obvykle se bere jako nebo cykly. $\sigma _{\text{RN))$ $10^{7}$ $10^{8}$

Stanovení limitu únosnosti

Mez únosnosti materiálu je stanovena testováním série identických vzorků (alespoň 10 kusů): pro ohyb , krut , tah-tlak nebo při kombinovaném zatížení (poslední dva režimy se používají k simulaci provozu materiálu při asymetrických zatěžovacích cyklech nebo při složitých zatěžovacích podmínkách).

Zkouška se začíná provádět při vysokém namáhání (0,7 - 0,5 pevnosti v tahu ), při kterých vzorek vydrží nejmenší počet cyklů. Postupným snižováním napětí lze zjistit, že vzorky oceli nevykazují tendenci k lomu, bez ohledu na dobu trvání zkoušky. Zkušenosti z jejich testování ukazují, že pokud vzorek před cykly nezkolaboval, pak se nezhroutí ani při delším testu. Proto je tento počet cyklů obvykle brán jako zkušební základ a je stanovena maximální hodnota maximálního namáhání cyklu, při které vzorek na zkušební základně nepropadne. Tato hodnota je brána jako mez výdrže. $10^{7}$

Výsledky zkoušek lze znázornit jako únavovou křivku (též Wellerova křivka , SN diagram ), která je vykreslena pro symetrické zatěžovací cykly. Na vodorovné ose na logaritmické stupnici je vynesen počet cyklů, na souřadnicové ose napětí:

Křivka únavy (údržnosti) ukazuje, že s nárůstem počtu cyklů klesá minimální napětí, při kterém se materiál ničí.

Vztah meze únosnosti k ostatním pevnostním charakteristikám materiálu

Únavové testy jsou velmi časově náročné, spojené se získáváním a zpracováním značného množství experimentálně získaných dat a které se vyznačují velkým rozptylem hodnot. Proto byly učiněny pokusy spojit mez únavy se známými pevnostními charakteristikami materiálu pomocí empirických vzorců. Nejvhodnější pro tento účel je taková vlastnost materiálu, jako je pevnost v tahu .

Bylo zjištěno, že pro oceli je mez odolnosti v ohybu zpravidla poloviční pevnosti v tahu:

$\sigma _{\text{-1}}\cca (0,4...0,5)\sigma _{\text{BP}}$

Pro vysokopevnostní oceli můžete vzít:

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

Pro neželezné kovy můžete přijmout:

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

Pro uhlíková vlákna můžete vzít:

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

Podobně mohou být provedeny torzní zkoušky za podmínek cyklicky se měnících namáhání. Pro běžné oceli v tomto případě můžete vzít:

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

Pro křehké materiály (vysokolegovaná ocel, litina ) v tomto případě můžete vzít:

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

Tyto poměry by měly být používány opatrně, protože jsou získány za určitých podmínek zatížení (ohyb a kroucení). Při zkouškách tahem a tlakem se mez únosnosti ukazuje být přibližně o 10-20 % nižší než při ohybu a při kroucení dutých vzorků se ukazuje, že je jiná než při kroucení pevných vzorků.

V případě asymetrických cyklů se vzorky netestují na ohyb, ale na tah-tlak nebo kroucení pomocí hydropulzátorů . Pro asymetrické cykly je sestaven tzv. limitní amplitudový diagram. Chcete-li to provést, najděte meze únosnosti pro zvolenou hodnotu stejnosměrného napětí při příslušné amplitudě . Bod A bude v tomto případě zjevně limitem výdrže pro symetrický cyklus a bod B, který nemá amplitudovou složku a je v podstatě trvalým napětím, bude ve skutečnosti konečnou pevností : ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$ $\sigma _{\text{BP}}$

viz obr

Praktická aplikace diagramu mezních amplitud spočívá v tom, že po sestavení diagramu se provádějí testy pouze pro konkrétní hodnoty a . Pokud je pracovní bod umístěn pod křivkou, pak je vzorek schopen vydržet neomezený počet cyklů, pokud je nad křivkou, je omezený. ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$

Vliv asymetrie cyklu

Limity výdrže u asymetrického cyklu jsou vyšší než u symetrického. Při použití přechodové čáry zvažte, že , kde . Při použití paraboly: [2] . $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-{\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})+\sigma _{m}$ $\sigma _{m}={\frac {1}{2}}(\sigma _{max}+\sigma _{min})$ $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-({\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})^{2})+\sigma _{m}$

Viz také

Poznámky

↑ Zinoviev V. A. Stručná technická reference. Svazek 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - str. 344
↑ Zinoviev V. A. Stručná technická reference. Svazek 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - c. 345

Literatura

Feodosiev V.I. Odolnost materiálů. - M .: Vydavatelství MSTU im. N. E. Bauman, 1999. S. 479-483. ISBN 5-7038-1340-9