www.wikidata.uk-ua.nina.az

Втома матеріалу Вто ма матеріа лу англ fatigue of materials ослаблення матеріалу в результаті поступового накопичення уш

Втома матеріалу

Вто́ма матеріа́лу (англ. fatigue of materials) — ослаблення матеріалу в результаті поступового накопичення ушкоджень під дією змінних (часто циклічних) напружень через зміну його властивостей та утворення й розвиток тріщин, що обумовлює його руйнування за певний час. Такий вид руйнування називають втомним руйнуванням.

Приклад руйнування матеріалу колінчастого вала від втоми

Явище зменшення міцності деталей машин під дією циклічного навантаження було виявлене ще в середині XIX століття. Це послужило підставою створення нового напрямку науки про міцність матеріалів і конструкцій, що отримав, також, назву «Втома матеріалів».

Історична довідка Редагувати

Першим дослідженням, де розглядається питання втоми матеріалу, вважають роботу Вільгельма Альберта[en], опубліковану 1838. Термін «втома» очевидно належить Ф. Брейтвейту (англ. Frederick Braithwaite) (1854), хоча Жан-Віктор Понселе ще у 1839-му у своїх лекціях у військовій школі Меца характеризував стан металів після циклічних навантажень як «стомленість».

У 1858–1870-х роках німецький інженер Август Велер розпочав систематичні дослідження втоми матеріалів, присвячені переважно вивченню втоми осей залізничного транспорту. Зокрема він вивчив умови експлуатації цих деталей, створив обладнання, яке дозволяло відтворювати в лабораторних умовах експлуатаційні режим їх роботи і побудував криві втоми досліджених матеріалів.

У 1880-х роках Й. Баушінгер встановив зміну границі пружності матеріалів при повторно-змінному навантаженні та довів відмінність процесів деформування при статичному і циклічному навантаженнях, а також виявив петлі гістерезису на діаграмі деформування в координатах «напруження–деформація».

У 1903-му Джеймс Альфред Юінґ[en] і Д. Гемфрі виявили наявність на поверхні зразків, що зазнавали дії змінних навантажень, так званих смуг ковзання і встановили, що вони є передумовою появи тріщин втоми у металах Подальші дослідження довели, що виникнення смуг зсуву при напруженнях, значно нижчих, ніж границя плинності, пов'язане із структурною неоднорідністю металів, яка призводить до значних деформацій окремих локальних об'ємів матеріалу, а також, що при циклічному навантаженні відбувається локалізація процесу пластичного деформування, на поверхні зразка часто спостерігається виникнення виступаючих (екструзія) і вдавлених (інтрузія) ділянок матеріалу. На субмікроструктурному рівні механізми, що призводять до виникнення втомних тріщин, розглядають з використанням уявлень теорії дислокацій.

На поч. XX ст. опубліковано перші в Російській імперії дослідження із втоми матеріалів, авторами яких були українські науковці М. Воропаєвта К. Симінський.

У першій пол. XX ст. вивчено феноменологічні закономірності нагромадження втомного пошкодження в матеріалах та сформульовано гіпотези підсумовування пошкоджень, які дозволяють прогнозувати довговічність при змінних амплітудах, обґрунтовано методи підвищення опору втомному зруйнуванню за рахунок ініціювання у поверхневих шарах залишкових напружень стиснення, розпочато дослідження кінетики розвитку втомних тріщин та роботи зі створення методів оцінки граничного стану тіл з тріщинами тощо.

Інтенсивного розвитку дослідження втоми матеріалів набули у 1945–1960-х роках у зв'язку з втомними поломками авіаційних конструкцій, насамперед які мали катастрофічні наслідки (катастрофи перших реактивних цивільних літаків «Комета», 1954). Тоді ж було детально досліджено закономірності розсіяння даних експериментального визначення границі витривалості та кількості циклів до зруйнування матеріалів і створено методи їх урахування при проектуванні машин і конструкцій, сформульовано основні уявлення про зруйнування при малоцикловому навантаженні, розвинуто нові підходи щодо оцінки довговічності матеріалів і конструкцій, коли за основу прогнозу руйнування брали не напруження, а деформацію, зокрема її пластичну складову.

У 1961-му П. Періс[en] запропонував рівняння, яке пов'язує швидкість розвитку втомної тріщини з величиною коефіцієнта інтенсивності напружень. На основі цих та інших критеріїв механіки руйнування виконано значний обсяг досліджень, у результаті чого встановлено основні закономірності розвитку втомних тріщин з урахуванням всього комплексу факторів, що мають місце в умовах експлуатації.

Різновиди втоми Редагувати

Термін «втома» застосовується для означення визначального фактора виду руйнування у вигляді несподіваного раптового поділу деталі чи елемента машини на дві або більше частини в результаті дії протягом деякого часу циклічних навантажень або деформацій. Руйнування відбувається шляхом зародження і поширення тріщини, котра стає його причиною після досягнення деякого критичного розміру і стає нестійкою й швидко збільшується. Кількість циклів навантажування, при якому настає руйнування, залежить від рівня діючого напруження — зі збільшенням змінних напружень зменшується кількість циклів, необхідних для зародження та розвитку тріщини. Навантаження і деформації, при яких зазвичай відбувається втомне руйнування, є набагато нижчими від тих, які призводять до руйнування в статичних умовах. Коли величини навантажень і переміщень такі, що руйнування відбувається більше ніж через 10 000 циклів, явище зазвичай називається багатоцикловою втомою. Коли ж величини навантажень і переміщень такі, що руйнування відбувається менше ніж через 10 000 циклів, явище називається малоцикловою втомою.

Коли циклічні навантаження і деформації виникають в деталі в результаті дії циклічно змінного температурного поля, явище зазвичай називається термічною втомою.

Руйнування, що носить назву поверхнева втома, зазвичай відбувається за наявності обертових контактуючих поверхонь. Виявляється воно у вигляді пітінгу, розтріскування і викришування контактуючих поверхонь в результаті дії контактних напружень, під впливом яких на невеликій глибині біля поверхні виникають максимальні за величиною циклічні дотичні напруження. Ці напруження призводять до виникнення тріщин, які виходять на поверхню, при цьому деякі частинки матеріалу відокремлюються. Це явище часто може розглядатись як різновид зношування.

Фретинг-втома — процес накопичування пошкоджень та спрацьовання матеріалів поверхонь, які контактують і здійснюють коливальні відносні переміщення з малою амплітудою під дією циклічного навантаження, яке спричинює змінні деформації зсуву поверхневих шарів, схоплювання і відокремлення частинок, поява оксидів, прискорене утворення тріщин, їх розвивання та руйнування об'єкта. Поверхневі ушкодження і мікротріщини, що з'являються в результаті фретингу відіграють роль зародків втомних тріщин, в результаті зростання яких втомне руйнування відбувається при таких навантаженнях, які в інших умовах не викликали б руйнування.

Ударна втома спостерігається, коли руйнування відбувається при повторній дії ударних навантажень внаслідок утворення та поширення втомних тріщин.

Корозійна втома являє собою складний вид руйнування, при якому спільно позначаються несприятливі ефекти корозії і знакозмінного навантаження, що призводять до руйнування. У процесі корозії на поверхні металу часто утворюються ямки, що стають концентраторами напружень. У результаті концентрації напружень процес втомного руйнування прискорюється. Крім того, тріщини в крихкому шарі продуктів корозії служать зародками втомних тріщин, що поширюються в основний метал. З іншого боку, в результаті дії циклічних напружень або деформацій відбувається розтріскування і відшаровування продуктів корозії, тобто відкривається доступ корозійного середовища до нових шарів металу. Таким чином, обидва процеси прискорюють один одного, і небезпека руйнування зростає.

Характеристики втоми матеріалу Редагувати

Крива втоми (крива Веллера)

Номінальні значення максимальних напружень в умовах перемінного навантажування є меншими від границі міцності і переважно меншими від границі плинності матеріалу. Властивість матеріалу працювати в умовах циклічних навантажень характеризується границею витривалості — максимальним за абсолютним значенням напруженням циклу, за якого ще не відбувається руйнування від втоми протягом заданої кількості циклів навантажування, котру називають базою випробувань (N0). Її величина залежить від структури і дефектів матеріалу, технології виготовлення і обробки, стану поверхні, середовища і температури випробувань, концентрації напружень, розмірів зразка, режиму прикладання навантаження тощо і може змінюватись (за найнесприятливіших умов зменшуватись у 5…10 разів порівняно з границею міцності матеріалу). Ці особливості викликають значні складнощі при проектуванні машин і конструкцій у зв'язку з необхідністю виключення їх втомних поломок. Як свідчить практика, 50–80 % поломок машин і конструкцій пов'язані із втомою матеріалу.

Здатність матеріалу протистояти руйнуванню при напруженнях, перемінних у часі, називається витривалістю.

Основні характеристики опору втомі визначають з кривої втоми, яка характеризує залежності між максимальними напруженнями або амплітудами циклу та циклічною довговічністю зразків. Графічне представлення отриманої залежності між амплітудами напружень циклу і числом циклів до руйнування називають кривою втоми або діаграмою (кривою) Веллера (Август Велер, німецький інженер).

Загалом криву втоми, яка описує залежність між максимальними напруженнями і кількістю циклів до руйнування Nр, можна розділити на три ділянки. На ділянці І зруйнування відбувається внаслідок спрямованого пластичного деформування до величини граничної деформації, яка приблизно дорівнює граничній деформації при статичному навантаженні. На ділянці ІІ зруйнування відбувається після відносно невеликої кількості циклів навантаження (Nр ≤ 2⋅104 циклів) і ріст втомної тріщини супроводжується суттєвими пластичними деформаціями. Такий вид зруйнування називається руйнуванням від малоциклової втоми. На ділянках ІІ і ІІІ руйнування відбувається внаслідок зародження і розвитку втомної тріщини. На зламі, як правило, можна виділити дві ділянки: дрібноволокнистої будови, яка характерна для росту втомної тріщини і крупнозернисту ділянку остаточного руйнування.

На ділянці ІІІ матеріал руйнується після великої кількості циклів навантаження незначної амплітуди. У зв'язку з цим ділянку ІІ називають ділянкою малоциклової втоми; ІІІ — ділянкою багатоциклової втоми, або просто втоми.

При випробуванні деяких матеріалів, зокрема вуглецевих сталей за кімнатної температури, права ділянка залежності прямує до горизонтальної лінії (Nр > 107 циклів).

Під циклічною довговічністю розуміють кількість циклів напружень чи деформації, витриманих об'єктом, що навантажується, до граничного стану (утворення втомної тріщини визначеної довжини або повного руйнування).

Якщо прикладання навантажень до матеріалу носить періодичний характер, то сукупність усіх значень напружень, що виникають в матеріалі називають циклом напружень. На опір втомі в основному впливають мінімальні (σmin) і максимальні (σmax) напруження циклу та амплітуда циклу напружень . Відношення мінімального напруження циклу до максимального з врахуванням знаків напружень має назву — коефіцієнт асиметрії циклу і позначається літерою r

Тоді при симетричному циклі коефіцієнт асиметрії буде становити −1, а границя витривалості в умовах розтягування-стискання буде позначатись σ−1 в умовах кручення τ−1.

Випробування на втому Редагувати

Випробування на втому — випробування за дії циклічного навантаження об'єкта для визначення характеристик опору втомі.

При випробуванні на втому, визначають границю витривалості. Для визначення границі витривалості будують криві втоми. При цьому випробовують не менше десяти зразків для одного рівня навантаження. Криві втоми будують у напівлогарифмічних чи логарифмічних координатах.

Існують різні схеми випробувань: згин, крутіння, розтяг, стиск. Найпоширенішим методом випробування на втому є випробування на згин при обертанні циліндричного зразка, при якому один згинальний цикл відповідає одному оберту.

Підходи до вивчення втоми Редагувати

Проблему втоми матеріалів вивчають фахівці в галузі механіки, фізики, хімії, інженерних наук тощо. Їхні дослідження спрямовані як на вивчення природи втомного руйнування матеріалів і побудову відповідних теорій, так і на створення методів проектування машин і конструкцій, що унеможливлюють появу їх поломок від втоми у процесі експлуатації.

Науку про втому матеріалу можна розділити за підходами до вивчення на:

  • Методи, що базуються на напруженнях (багатоциклова втома — втома матеріалу, за якої втомне пошкоджування і руйнування відбуваються без помітного накопичення деформацій, головним чином за пружної деформації).
  • Методи, що базуються на деформаціях (малоциклова втома — це втома матеріалу, за якої втомне пошкоджування і руйнування відбуваються в основному під час пружно-пластичного деформування).
  • Методи, що базуються на енергії деформації.
  • Методи, що базуються на коефіцієнті інтенсивності напружень (механіка руйнування).

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Albert, W. A. J. Über Treibseile am Harz // Archiv für Mineralogie Geognosie Bergbau und Hüttenkunde, 1838, vol. 10, P 215—234.
  2. ↑ Schutz, W. (1996). A history of fatigue. Engineering Fracture Mechanics 54 (2): 263–300. doi:10.1016/0013-7944(95)00178-6. 
  3. Braithwaite, F. (1854). . Institution of Civil Engineers, Minutes of Proceedings 13 (1854): 463–467. doi:10.1680/imotp.1854.23960. Архів оригіналу за 9 серпня 2019. Процитовано 9 серпня 2019. 
  4. Ewing J.A., Humfrey J.C.W. Trans. roy. roc (London) (A). Vol. 200, P.241, 1903.
  5. Ewing J.A., Rosenhain W. Trans. roy. soc (London) (A). Vol. 193, P. 353, 1900.
  6. Gough H.J., Hanson D. Proc. roy. soc (London) (A). Vol.104, 1923.
  7. Бесхмельніцина М. М. Воропаєв Михайло Олексійович // Енциклопедія сучасної України / ред. кол.: І. М. Дзюба [та ін.] ; НАН України, НТШ. — К. : Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2001­–2022. — ISBN 966-02-2074-X.
  8. ↑ Трощенко В. Т. Втома матеріалів [ 22 квітня 2016 у Wayback Machine.] //Енциклопедія сучасної України / ред. кол.: І. М. Дзюба [та ін.] ; НАН України, НТШ. — К. : Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2001­–2022. — ISBN 966-02-2074-X.
  9. Paris, Paul C; Gomez, Mario P.; Anderson, William E. (1961). A rational analytic theory of fatigue.. The Trend in Engineering 13 (1): 9–14. Процитовано 15 червня 2017. 
  10. Lutz, Diana. . Washington University in St. Louis. Washington University in St. Louis. Архів оригіналу за 9 серпня 2019. Процитовано 15 червня 2017. 
  11. ДСТУ 2444-94 Розрахунки та випробування на міцність. Опір при втомі. Терміни та визначення.
  12. ДСТУ 3830-98 Корозія металів і сплавів. Терміни та визначення основних понять.
  13. ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробування на міцність. Терміни та визначення основних понять.
  14. ДСТУ 2824-94 Розрахунки та випробування на міцність. Види і методи механічних випробувань. Терміни та визначення.
  15. ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.

Джерела Редагувати

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Vto ma materia lu angl fatigue of materials oslablennya materialu v rezultati postupovogo nakopichennya ushkodzhen pid diyeyu zminnih chasto ciklichnih napruzhen cherez zminu jogo vlastivostej ta utvorennya j rozvitok trishin sho obumovlyuye jogo rujnuvannya za pevnij chas Takij vid rujnuvannya nazivayut vtomnim rujnuvannyam Priklad rujnuvannya materialu kolinchastogo vala vid vtomiYavishe zmenshennya micnosti detalej mashin pid diyeyu ciklichnogo navantazhennya bulo viyavlene she v seredini XIX stolittya Ce posluzhilo pidstavoyu stvorennya novogo napryamku nauki pro micnist materialiv i konstrukcij sho otrimav takozh nazvu Vtoma materialiv Zmist 1 Istorichna dovidka 2 Riznovidi vtomi 3 Harakteristiki vtomi materialu 4 Viprobuvannya na vtomu 5 Pidhodi do vivchennya vtomi 6 Div takozh 7 Primitki 8 Dzherela 9 PosilannyaIstorichna dovidka RedaguvatiPershim doslidzhennyam de rozglyadayetsya pitannya vtomi materialu vvazhayut robotu Vilgelma Alberta en opublikovanu 1838 1 2 Termin vtoma ochevidno nalezhit F Brejtvejtu angl Frederick Braithwaite 1854 3 hocha Zhan Viktor Ponsele she u 1839 mu u svoyih lekciyah u vijskovij shkoli Meca harakterizuvav stan metaliv pislya ciklichnih navantazhen yak stomlenist U 1858 1870 h rokah nimeckij inzhener Avgust Veler rozpochav sistematichni doslidzhennya vtomi materialiv prisvyacheni perevazhno vivchennyu vtomi osej zaliznichnogo transportu 2 Zokrema vin vivchiv umovi ekspluataciyi cih detalej stvoriv obladnannya yake dozvolyalo vidtvoryuvati v laboratornih umovah ekspluatacijni rezhim yih roboti i pobuduvav krivi vtomi doslidzhenih materialiv U 1880 h rokah J Baushinger vstanoviv zminu granici pruzhnosti materialiv pri povtorno zminnomu navantazhenni ta doviv vidminnist procesiv deformuvannya pri statichnomu i ciklichnomu navantazhennyah a takozh viyaviv petli gisterezisu na diagrami deformuvannya v koordinatah napruzhennya deformaciya U 1903 mu Dzhejms Alfred Yuing en i D Gemfri viyavili nayavnist na poverhni zrazkiv sho zaznavali diyi zminnih navantazhen tak zvanih smug kovzannya i vstanovili sho voni ye peredumovoyu poyavi trishin vtomi u metalah 4 5 Podalshi doslidzhennya 6 doveli sho viniknennya smug zsuvu pri napruzhennyah znachno nizhchih nizh granicya plinnosti pov yazane iz strukturnoyu neodnoridnistyu metaliv yaka prizvodit do znachnih deformacij okremih lokalnih ob yemiv materialu a takozh sho pri ciklichnomu navantazhenni vidbuvayetsya lokalizaciya procesu plastichnogo deformuvannya na poverhni zrazka chasto sposterigayetsya viniknennya vistupayuchih ekstruziya i vdavlenih intruziya dilyanok materialu Na submikrostrukturnomu rivni mehanizmi sho prizvodyat do viniknennya vtomnih trishin rozglyadayut z vikoristannyam uyavlen teoriyi dislokacij Na poch XX st opublikovano pershi v Rosijskij imperiyi doslidzhennya iz vtomi materialiv avtorami yakih buli ukrayinski naukovci M Voropayev 7 ta K Siminskij 8 U pershij pol XX st vivcheno fenomenologichni zakonomirnosti nagromadzhennya vtomnogo poshkodzhennya v materialah ta sformulovano gipotezi pidsumovuvannya poshkodzhen yaki dozvolyayut prognozuvati dovgovichnist pri zminnih amplitudah obgruntovano metodi pidvishennya oporu vtomnomu zrujnuvannyu za rahunok iniciyuvannya u poverhnevih sharah zalishkovih napruzhen stisnennya rozpochato doslidzhennya kinetiki rozvitku vtomnih trishin ta roboti zi stvorennya metodiv ocinki granichnogo stanu til z trishinami tosho 8 Intensivnogo rozvitku doslidzhennya vtomi materialiv nabuli u 1945 1960 h rokah u zv yazku z vtomnimi polomkami aviacijnih konstrukcij nasampered yaki mali katastrofichni naslidki katastrofi pershih reaktivnih civilnih litakiv Kometa 1954 Todi zh bulo detalno doslidzheno zakonomirnosti rozsiyannya danih eksperimentalnogo viznachennya granici vitrivalosti ta kilkosti cikliv do zrujnuvannya materialiv i stvoreno metodi yih urahuvannya pri proektuvanni mashin i konstrukcij sformulovano osnovni uyavlennya pro zrujnuvannya pri malociklovomu navantazhenni rozvinuto novi pidhodi shodo ocinki dovgovichnosti materialiv i konstrukcij koli za osnovu prognozu rujnuvannya brali ne napruzhennya a deformaciyu zokrema yiyi plastichnu skladovu 8 U 1961 mu P Peris en zaproponuvav rivnyannya yake pov yazuye shvidkist rozvitku vtomnoyi trishini z velichinoyu koeficiyenta intensivnosti napruzhen 9 10 Na osnovi cih ta inshih kriteriyiv mehaniki rujnuvannya vikonano znachnij obsyag doslidzhen u rezultati chogo vstanovleno osnovni zakonomirnosti rozvitku vtomnih trishin z urahuvannyam vsogo kompleksu faktoriv sho mayut misce v umovah ekspluataciyi Riznovidi vtomi RedaguvatiTermin vtoma zastosovuyetsya dlya oznachennya viznachalnogo faktora vidu rujnuvannya u viglyadi nespodivanogo raptovogo podilu detali chi elementa mashini na dvi abo bilshe chastini v rezultati diyi protyagom deyakogo chasu ciklichnih navantazhen abo deformacij Rujnuvannya vidbuvayetsya shlyahom zarodzhennya i poshirennya trishini kotra staye jogo prichinoyu pislya dosyagnennya deyakogo kritichnogo rozmiru i staye nestijkoyu j shvidko zbilshuyetsya Kilkist cikliv navantazhuvannya pri yakomu nastaye rujnuvannya zalezhit vid rivnya diyuchogo napruzhennya zi zbilshennyam zminnih napruzhen zmenshuyetsya kilkist cikliv neobhidnih dlya zarodzhennya ta rozvitku trishini Navantazhennya i deformaciyi pri yakih zazvichaj vidbuvayetsya vtomne rujnuvannya ye nabagato nizhchimi vid tih yaki prizvodyat do rujnuvannya v statichnih umovah Koli velichini navantazhen i peremishen taki sho rujnuvannya vidbuvayetsya bilshe nizh cherez 10 000 cikliv yavishe zazvichaj nazivayetsya bagatociklovoyu vtomoyu Koli zh velichini navantazhen i peremishen taki sho rujnuvannya vidbuvayetsya menshe nizh cherez 10 000 cikliv yavishe nazivayetsya malociklovoyu vtomoyu Koli ciklichni navantazhennya i deformaciyi vinikayut v detali v rezultati diyi ciklichno zminnogo temperaturnogo polya yavishe zazvichaj nazivayetsya termichnoyu vtomoyu Rujnuvannya sho nosit nazvu poverhneva vtoma zazvichaj vidbuvayetsya za nayavnosti obertovih kontaktuyuchih poverhon Viyavlyayetsya vono u viglyadi pitingu roztriskuvannya i vikrishuvannya kontaktuyuchih poverhon v rezultati diyi kontaktnih napruzhen pid vplivom yakih na nevelikij glibini bilya poverhni vinikayut maksimalni za velichinoyu ciklichni dotichni napruzhennya Ci napruzhennya prizvodyat do viniknennya trishin yaki vihodyat na poverhnyu pri comu deyaki chastinki materialu vidokremlyuyutsya Ce yavishe chasto mozhe rozglyadatis yak riznovid znoshuvannya Freting vtoma proces nakopichuvannya poshkodzhen ta spracovannya materialiv poverhon yaki kontaktuyut i zdijsnyuyut kolivalni vidnosni peremishennya z maloyu amplitudoyu pid diyeyu ciklichnogo navantazhennya yake sprichinyuye zminni deformaciyi zsuvu poverhnevih shariv shoplyuvannya i vidokremlennya chastinok poyava oksidiv priskorene utvorennya trishin yih rozvivannya ta rujnuvannya ob yekta 11 Poverhnevi ushkodzhennya i mikrotrishini sho z yavlyayutsya v rezultati fretingu vidigrayut rol zarodkiv vtomnih trishin v rezultati zrostannya yakih vtomne rujnuvannya vidbuvayetsya pri takih navantazhennyah yaki v inshih umovah ne viklikali b rujnuvannya Udarna vtoma sposterigayetsya koli rujnuvannya vidbuvayetsya pri povtornij diyi udarnih navantazhen vnaslidok utvorennya ta poshirennya vtomnih trishin Korozijna vtoma yavlyaye soboyu skladnij vid rujnuvannya pri yakomu spilno poznachayutsya nespriyatlivi efekti koroziyi i znakozminnogo navantazhennya sho prizvodyat do rujnuvannya 12 U procesi koroziyi na poverhni metalu chasto utvoryuyutsya yamki sho stayut koncentratorami napruzhen U rezultati koncentraciyi napruzhen proces vtomnogo rujnuvannya priskoryuyetsya Krim togo trishini v krihkomu shari produktiv koroziyi sluzhat zarodkami vtomnih trishin sho poshiryuyutsya v osnovnij metal Z inshogo boku v rezultati diyi ciklichnih napruzhen abo deformacij vidbuvayetsya roztriskuvannya i vidsharovuvannya produktiv koroziyi tobto vidkrivayetsya dostup korozijnogo seredovisha do novih shariv metalu Takim chinom obidva procesi priskoryuyut odin odnogo i nebezpeka rujnuvannya zrostaye Harakteristiki vtomi materialu Redaguvati nbsp Kriva vtomi kriva Vellera Nominalni znachennya maksimalnih napruzhen v umovah pereminnogo navantazhuvannya ye menshimi vid granici micnosti i perevazhno menshimi vid granici plinnosti materialu Vlastivist materialu pracyuvati v umovah ciklichnih navantazhen harakterizuyetsya graniceyu vitrivalosti maksimalnim za absolyutnim znachennyam napruzhennyam ciklu za yakogo she ne vidbuvayetsya rujnuvannya vid vtomi protyagom zadanoyi kilkosti cikliv navantazhuvannya kotru nazivayut bazoyu viprobuvan N0 13 Yiyi velichina zalezhit vid strukturi i defektiv materialu tehnologiyi vigotovlennya i obrobki stanu poverhni seredovisha i temperaturi viprobuvan koncentraciyi napruzhen rozmiriv zrazka rezhimu prikladannya navantazhennya tosho i mozhe zminyuvatis za najnespriyatlivishih umov zmenshuvatis u 5 10 raziv porivnyano z graniceyu micnosti materialu Ci osoblivosti viklikayut znachni skladnoshi pri proektuvanni mashin i konstrukcij u zv yazku z neobhidnistyu viklyuchennya yih vtomnih polomok Yak svidchit praktika 50 80 polomok mashin i konstrukcij pov yazani iz vtomoyu materialu 8 Zdatnist materialu protistoyati rujnuvannyu pri napruzhennyah pereminnih u chasi nazivayetsya vitrivalistyu Osnovni harakteristiki oporu vtomi viznachayut z krivoyi vtomi yaka harakterizuye zalezhnosti mizh maksimalnimi napruzhennyami abo amplitudami ciklu ta ciklichnoyu dovgovichnistyu zrazkiv Grafichne predstavlennya otrimanoyi zalezhnosti mizh amplitudami napruzhen ciklu i chislom cikliv do rujnuvannya nazivayut krivoyu vtomi abo diagramoyu krivoyu Vellera Avgust Veler nimeckij inzhener Zagalom krivu vtomi yaka opisuye zalezhnist mizh maksimalnimi napruzhennyami i kilkistyu cikliv do rujnuvannya Nr mozhna rozdiliti na tri dilyanki Na dilyanci I zrujnuvannya vidbuvayetsya vnaslidok spryamovanogo plastichnogo deformuvannya do velichini granichnoyi deformaciyi yaka priblizno dorivnyuye granichnij deformaciyi pri statichnomu navantazhenni Na dilyanci II zrujnuvannya vidbuvayetsya pislya vidnosno nevelikoyi kilkosti cikliv navantazhennya Nr 2 104 cikliv i rist vtomnoyi trishini suprovodzhuyetsya suttyevimi plastichnimi deformaciyami Takij vid zrujnuvannya nazivayetsya rujnuvannyam vid malociklovoyi vtomi Na dilyankah II i III rujnuvannya vidbuvayetsya vnaslidok zarodzhennya i rozvitku vtomnoyi trishini Na zlami yak pravilo mozhna vidiliti dvi dilyanki dribnovoloknistoyi budovi yaka harakterna dlya rostu vtomnoyi trishini i krupnozernistu dilyanku ostatochnogo rujnuvannya Na dilyanci III material rujnuyetsya pislya velikoyi kilkosti cikliv navantazhennya neznachnoyi amplitudi U zv yazku z cim dilyanku II nazivayut dilyankoyu malociklovoyi vtomi III dilyankoyu bagatociklovoyi vtomi abo prosto vtomi Pri viprobuvanni deyakih materialiv zokrema vuglecevih stalej za kimnatnoyi temperaturi prava dilyanka zalezhnosti pryamuye do gorizontalnoyi liniyi Nr gt 107 cikliv Pid ciklichnoyu dovgovichnistyu rozumiyut kilkist cikliv napruzhen chi deformaciyi vitrimanih ob yektom sho navantazhuyetsya do granichnogo stanu utvorennya vtomnoyi trishini viznachenoyi dovzhini abo povnogo rujnuvannya Yaksho prikladannya navantazhen do materialu nosit periodichnij harakter to sukupnist usih znachen napruzhen sho vinikayut v materiali nazivayut ciklom napruzhen Na opir vtomi v osnovnomu vplivayut minimalni smin i maksimalni smax napruzhennya ciklu ta amplituda ciklu napruzhen s m a x s m i n 2 displaystyle left frac sigma max sigma min 2 right nbsp Vidnoshennya minimalnogo napruzhennya ciklu do maksimalnogo z vrahuvannyam znakiv napruzhen maye nazvu koeficiyent asimetriyi ciklu i poznachayetsya literoyu r r s m i n s m a x displaystyle r frac sigma min sigma max nbsp Todi pri simetrichnomu cikli koeficiyent asimetriyi bude stanoviti 1 a granicya vitrivalosti v umovah roztyaguvannya stiskannya bude poznachatis s 1 v umovah kruchennya t 1 Viprobuvannya na vtomu RedaguvatiDokladnishe Viprobuvannya na vtomuViprobuvannya na vtomu viprobuvannya za diyi ciklichnogo navantazhennya ob yekta dlya viznachennya harakteristik oporu vtomi 14 Pri viprobuvanni na vtomu viznachayut granicyu vitrivalosti Dlya viznachennya granici vitrivalosti buduyut krivi vtomi Pri comu viprobovuyut ne menshe desyati zrazkiv dlya odnogo rivnya navantazhennya Krivi vtomi buduyut u napivlogarifmichnih chi logarifmichnih koordinatah 15 Isnuyut rizni shemi viprobuvan zgin krutinnya roztyag stisk Najposhirenishim metodom viprobuvannya na vtomu ye viprobuvannya na zgin pri obertanni cilindrichnogo zrazka pri yakomu odin zginalnij cikl vidpovidaye odnomu obertu Pidhodi do vivchennya vtomi RedaguvatiProblemu vtomi materialiv vivchayut fahivci v galuzi mehaniki fiziki himiyi inzhenernih nauk tosho Yihni doslidzhennya spryamovani yak na vivchennya prirodi vtomnogo rujnuvannya materialiv i pobudovu vidpovidnih teorij tak i na stvorennya metodiv proektuvannya mashin i konstrukcij sho unemozhlivlyuyut poyavu yih polomok vid vtomi u procesi ekspluataciyi 8 Nauku pro vtomu materialu mozhna rozdiliti za pidhodami do vivchennya na Metodi sho bazuyutsya na napruzhennyah bagatociklova vtoma vtoma materialu za yakoyi vtomne poshkodzhuvannya i rujnuvannya vidbuvayutsya bez pomitnogo nakopichennya deformacij golovnim chinom za pruzhnoyi deformaciyi Metodi sho bazuyutsya na deformaciyah malociklova vtoma ce vtoma materialu za yakoyi vtomne poshkodzhuvannya i rujnuvannya vidbuvayutsya v osnovnomu pid chas pruzhno plastichnogo deformuvannya Metodi sho bazuyutsya na energiyi deformaciyi Metodi sho bazuyutsya na koeficiyenti intensivnosti napruzhen mehanika rujnuvannya Div takozh RedaguvatiGranicya vitrivalosti Mehanichni viprobuvannya Vtomne rujnuvannya Algoritm Lyubachevskogo StilinzheraPrimitki Redaguvati Albert W A J Uber Treibseile am Harz Archiv fur Mineralogie Geognosie Bergbau und Huttenkunde 1838 vol 10 P 215 234 a b Schutz W 1996 A history of fatigue Engineering Fracture Mechanics 54 2 263 300 doi 10 1016 0013 7944 95 00178 6 Braithwaite F 1854 On the fatigue and consequent fracture of metals Institution of Civil Engineers Minutes of Proceedings 13 1854 463 467 doi 10 1680 imotp 1854 23960 Arhiv originalu za 9 serpnya 2019 Procitovano 9 serpnya 2019 Ewing J A Humfrey J C W Trans roy roc London A Vol 200 P 241 1903 Ewing J A Rosenhain W Trans roy soc London A Vol 193 P 353 1900 Gough H J Hanson D Proc roy soc London A Vol 104 1923 Beshmelnicina M M Voropayev Mihajlo Oleksijovich Enciklopediya suchasnoyi Ukrayini red kol I M Dzyuba ta in NAN Ukrayini NTSh K Institut enciklopedichnih doslidzhen NAN Ukrayini 2001 2022 ISBN 966 02 2074 X a b v g d Troshenko V T Vtoma materialiv Arhivovano 22 kvitnya 2016 u Wayback Machine Enciklopediya suchasnoyi Ukrayini red kol I M Dzyuba ta in NAN Ukrayini NTSh K Institut enciklopedichnih doslidzhen NAN Ukrayini 2001 2022 ISBN 966 02 2074 X Paris Paul C Gomez Mario P Anderson William E 1961 A rational analytic theory of fatigue The Trend in Engineering 13 1 9 14 Procitovano 15 chervnya 2017 Lutz Diana Paul C Paris pioneer of fracture mechanics honored for his work Washington University in St Louis Washington University in St Louis Arhiv originalu za 9 serpnya 2019 Procitovano 15 chervnya 2017 DSTU 2444 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Opir pri vtomi Termini ta viznachennya DSTU 3830 98 Koroziya metaliv i splaviv Termini ta viznachennya osnovnih ponyat DSTU 2825 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Termini ta viznachennya osnovnih ponyat DSTU 2824 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Vidi i metodi mehanichnih viprobuvan Termini ta viznachennya GOST 25 502 79 Raschety i ispytaniya na prochnost v mashinostroenii Metody mehanicheskih ispytanij metallov Metody ispytanij na ustalost Dzherela RedaguvatiOpir materialiv Pidruchnik G S Pisarenko O L Kvitka E S Umanskij Za red G S Pisarenka K Visha shkola 1993 655 s ISBN 5 11 004083 4 Mehanika rujnuvannya zvarnih konstrukcij Kurs lekcij Dlya studentiv specialnosti 7 092301 usih form navchannya Arhivovano 8 grudnya 2012 u Wayback Machine Ukladach Yasnij P V Ternopil TDTU 2006 100 s Hejvud R Proektirovanie s uchetom ustalosti Per s angl M Mashinostroenie 1969 504 s Trufyakov V I Ustalost svarnyh soedinenij K Naukova dumka 1973 216 s Menson S Temperaturnye napryazheniya i malociklovaya ustalost Per s angl M Mashinostroenie 1974 344 s Serensen S V Kogaev V P Shnejderovich R M Nesushaya sposobnost i raschety detalej mashin na prochnost M Mashinostroenie 1975 488 s Troshenko V T Deformirovanie i razrushenie metallov pri mnogociklovom nagruzhenii K Naukova dumka 1981 344 s Panasyuk V V i dr Mehanika razrusheniya i prochnost materialov T 4 Ustalost i ciklicheskaya treshinostojkost konstrukcionnyh materialov K Naukova dumka 1990 679 s ISBN 5 12 000489 XPosilannya RedaguvatiFatigue by Shawn M Kelly Examples of fatigued metal products Arhivovano 26 bereznya 2010 u Wayback Machine A collection of fatigue knowledge and calculators Arhivovano 15 grudnya 2010 u Wayback Machine Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Vtoma materialu amp oldid 37800632