Долговечность в отличие от
надежности1 представляет собой способность к сохранению
работоспособности в течение определенного времени. Долговечность
зависит от условий эксплуатации. Долговечность материала определяют при
испытаниях на усталость, ползучесть, износ, коррозию.
При знакопеременной нагрузке
разрушение может происходить постепенно при напряжениях, меньших предела
текучести и предела прочности. Этот процесс постепенного разрушения
(усталость) заключается в том, что поверхность, как наиболее
нагруженная часть сечеиия (при изгибе, кручении), претерпевает
микродеформацию, а затем в наклепанной (упрочненной деформацией) зоне
возникает трещина, которая постепенно развивается. Пораженная
трещинами часть сечения не несет нагрузки, а оставшаяся часть сечения
непрерывно уменьшается, и напряжения в ней возрастают до тех пор,
пока не происходит мгновенное разрушение.
Усталостное разрушение
характеризуется особым видом излома (рис. 16), состоящим из двух зон —
зоны усталости и зоны статического долома.
Испытание на усталость чаще всего
осуществляют на вращающемся образце (гладком или с надрезом) с
приложенной постоянной изгибающей нагрузкой. На поверхности образца,
а затем и в глубине, по мере развития трещины, растягивающая или сжимающая
нагрузка изменяется по синусоидальному или другому закону. Определив при
данном напряжении время (число циклов) до разрушения, наносят точку на
график. В результате получают кривую усталости (сплошная
ломаная линия на рис. 17). Видно, что существует напряжение, которое не
вызовет усталостного разрушения в течение сколь угодно долгого времени
испытания. Это напряжение представляет собой физический предел
выносливости (Он/). При напряжениях ниже
в_г деталь может работать неограниченное время. Но
оценивать материал по величине физического предела выносливости не всегда
целесообразно, так как получаются слишком малые допустимые напряжения
(Орад < 0.1), и поэтому
необходимы большие сечения детали. Кроме того, большинство металлов не
имеет ярко выраженного физического предела выносливости; кривая
усталости асимптотически приближается к оси абсцисс. В этом случае
берут напряжение больше а_]( при котором образец простоит
определенное время до разрушения. Это напряжение называют ограниченным
пределом выносливости. При таких переменных напряжениях работают,
например, железнодорожные рельсы. Важно вовремя заменить рельс, чтобы
избежать поломки и крушения поезда.
Усталостное разрушение происходит
в три стадии (рис. 17): / стадия — постепенное накопление напряжения
до возникновения трещины, // стадия —
1 Применение здесь
определения надежности и долговечности относится к мате* риалам, а ие к
конструкциям.