Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :




 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 





Дизайн-проект от Архитектурного бюро Глушкова

УСТАЛОСТЬ (выносливость) в сопротивлении материалов

 
УСТАЛОСТЬ (выносливость) в сопротивлении материалов — процесс постепенного возникновения и развития трещин в материале при многократном воздействии нагрузки. Усталостное разрушение материала может явиться причиной аварии, так как обычно оно происходит внезапно при многократном циклическом изменении нагрузки. Под циклом понимается изменение нагрузки от минимальной до максимальной. Для усталостного разрушения характерно то, что оно может наступать при напряжениях, значительно меньших предела прочности и даже предела текучести.
 
При циклических напряжениях определенной величины материал может работать неограниченно большое время. Наибольшая величина меняющегося напряжения, при котором материал может противостоять не разрушаясь, при неограниченно большом числе циклов, называется пределом выносливости. Зависимость времени службы детали от величины действующего напряжения обычно устанавливается по данным испытаний специально изготовленных образцов в определенных условиях на испытательных машинах. Исследование усталости конструкций, а также образцов из хрупких материалов (напр., бетона) обычно проводят на специальном оборудовании (пульсаторы, вибраторы и др.).
 
Для некоторых материалов и условий испытаний кривая усталости не может быть получена с горизонтальным участком. В этом случае говорят о пределе выносливости при определенном количестве циклов. Так как такие испытания не всегда достаточно точно характеризуют возможное поведение детали в работе, иногда производят натурные испытания (например, испытания самолетов, железобетонных балок). Симметричный цикл является наиболее опасным, а всякий несимметричный цикл всегда можно представить как симметричный, к которому прибавлена постоянная нагрузка, поэтому нагружение при испытаниях (особенно в машиностроении) чаще всего стараются производить по симметричному циклу. Предел выносливости в этом случае получается минимальным.
 
Разрушение от усталости обусловливается тем, что в материале возникают условия, способствующие образованию микротрещин. При переменном нагружении эти трещины интенсивно развиваются, их края сближаются, надавливая друг на друга, и расходятся. При сближении происходит взаимное сошлифовывание стенок трещины, а при смене знака напряжения трещина развивается вглубь, уменьшая поперечное сечение элемента, и происходит разрушение. Излом обычно имеет две характерные зоны: зону постепенного развития трещины, которая сглажена взаимным надавливанием стенок, и шероховатую часть сечения, которая разрушилась вследствие резкого уменьшения размеров сечения.
 
Одной из задач испытаний на усталость является установление зависимостей между пределом выносливости в определенных условиях и прочностными характеристиками материала. Исследования показывают, что в испытаниях на усталость металлы, бетон и дерево ведут себя примерно одинаково. Значительно снижают величину предела выносливости концентраторы напряжений, что учитывается в расчете соответствующими коэффициентами. Концентраторами напряжений могут являться резкие изменения сечений детали, металлургические пороки, грубая механическая обработка и т. д. Существенно снижает величину предела выносливости сталей нагружение в коррозионной среде. Например, при iV = 107 значение предела выносливости снижается с 47 кг/мм2, в случае работы на воздухе, до 14 кг/мм2— в чистой воде и до 8 кг/мм2 — в соленой воде. При этом периодическое смачивание водой больше способствует возникновению и развитию трещин, чем постоянное нахождение в воде.
 
Наклеп повышает предел выносливости. Изменение температуры в пределах от —40° до + 200° заметно не влияет на усталостную прочность, но наличие концентраторов напряжений уже при незначительном понижении температуры может вызвать разрушение. Увеличение размеров детали снижает предел выносливости. Периодическое снятие или уменьшение нагрузки способствует долговечности детали, а увеличение числа циклов в единицу времени (частоты) уменьшает предел выносливости.
 
Повышение выносливости достигается главным образом устранением причин усталости, способствующих возникновению трещин, путем улучшения качества материалов и обработки, рационального проектирования узлов с тем, чтобы по возможности избежать появления концентраторов напряжений. Если имеется вероятность усталостного разрушения, необходимо принять меры по контролю и своевременной замене опасно нагруженной детали.
 
 
Лит.: Фридман Я. Б., Механические свойства металлов, 2 изд., М., 1952; Давиденков Н. Н., Усталость металлов, Киев, 1949; Мур Г. Ф., Коммерс Д. В., Усталость металлов, дерева и бетона, пер. с англ., М., [1929]; Медведев С. Ф., Циклическая прочность металлов, М., 1961.
 
 

« УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ И ОСНОВАНИЙ зданий и сооружений УСТОЙЧИВОСТЬ упругих систем »
Не нашли ответ на свой вопрос? Специалисты на нашем форуме помогут!



 Cерии домов в Москве и области
Конструктивизм зданий
Термины - Крыша
Лестницы