Прочность при переменных
нагрузках зависит, главным образом, от числа циклов нагружения, амплитуды
изменения напряжений, формы и размеров испытуемых образцов, их материала,
состояния поверхности, вида нагружения (изгиб, кручение), свойств
среды, в которой производятся испытания (воздух, вода и т.
п.).
На рис. 20.11, а показана
диаграмма прочности металла в зависимости от числа циклов нагружения
Лг. Максимальное напряжение, при котором материал не
разрушается при достаточно большом числе циклов нагружения,
называется пределом выносливости или усталости. При испытаниях стальных
образцов предел выносливости определяют при базовом числе циклов
(2-106...107). Если образец испытывают при
меньшем числе нагружений, то значение разрушающих напряжений
называют пределом ограниченной выносливости. На рис. 20.11, б
изображена диаграмма прочности металла в зависимости от числа циклов
нагружения, построенная в полулогарифмических координатах. Число циклов в
логарифмическом масштабе отложено по оси абсцисс, а значение
разрушающих напряжений - по оси ординат. Опытами подтверждено, что
зависимость о = /(Л^) при построении в этих координатах может быть
изображена двумя отрезками прямой (см. рис. 20.11, б) -наклонным и
горизонтальным. Горизонтальная прямая соответствует пределу
выносливости.
Предел выносливости зависит в
значительной степени от характеристики цикла. Цикл - совокупность
всех значений напряжений за время одного периода нагружения.
Отношение г =ат|1)/атах называют
коэффициентом амплитуды или характеристикой цикла, где о и апш - соответственно наибольшее и
наименьшее напряжения цикла.
На рис. 20.12, а показана
схема цикла симметричного нагружения |атах| = |стт|-
на Рис- 20.12, б~ знакопостоянного
нагружения, а на рис. 20.12, г - отнулевого. Пределы выносливости,
определенные при симметричном цикле, обозначаются о_,,
при отнулевом - о(), при
произвольном - аг. Характер
изменения напряжений во времени бывает различным: как синусоидальным (рис.
20.12, а-г), так и другой формы (рис.
20.12, с), е).
На практике, для оценки предела
выносливости при произвольном цикле часто пользуются построением диаграммы
выносливости по методу Смита. Ее построение осуществляется по
предварительно определенным экспериментальным значениям а св и о (рис.
20.13). По оси абсцисс откладываются значения средних напряжений
цикла
ат =
у —по оси ординат - напряжения оп.х и отт. Под углом 511