Оглавление:
Основные понятия о влиянии переменных напряжений на прочность материала
- Основная концепция влияния переменных напряжений на прочность материала. Сопротивление материала действию нагрузки, которое систематически изменяет его размер и знак, существенно отличается от сопротивления того же материала статическому и ударному действию нагрузки, поэтому задача проверки прочности материала под действием переменной нагрузки требует специального исследования. Известно, что некоторые детали машины ломаются
внезапно, без значительных остаточных деформаций, при напряжениях, которые изменяются в размерах, повторяются большое количество раз, а иногда и сопротивляются статическим нагрузкам. Внимание инженеров, прежде всего, привлекает тот факт, что они изготовлены из хрупких материалов-они достаточно
растянуты, усадочны, жестки, разрушаются без видимых остаточных деформаций. В те времена, когда инженеры начали изучать подо Людмила Фирмаль
бные случаи разрушения (первая половина XIX века), не было четкого представления о структуре металла. Изломы деталей обычно происходили не сразу, а через известное, а иногда и довольно значительное время работы машины, под действием переменных напряжений[§ 2 3 5], прочность материала 7 2 7. «Усталость», меняя свою структуру, становится хрупкой из пластика и имеет
кристаллическую структуру. На этой поверхности обычно было два участка: гладкая обертка (поверхность разрушения происходит постепенно) и крупное зерно (поверхность окончательного разрушения слабой трещиноватой части стержня). Как использовать 612 излом оси вагона-это картина; мы видим внешнюю, гладкую поверхность и внутреннюю и кольцевидную зону-зону хрупкости,
- крупнозернистого разрушения, состояние хрупкости материала. Однако с начала XX века, после изучения структуры металлов под микроскопом, стало ясно, что эта гипотеза неверна. В металлическом и пластическом состоянии обнаружены кристаллы Фигура. Шестьсот двенадцать Фундаментальных изменений в его структуре под микроскопом не наблюдалось, равно как и в его механических свойствах под действием переменных напряжений. Материал штока поршня парового двигателя или оси вагона, как бы долго он ни работал, сохраняет свою структуру и свои пластические
свойства, поэтому о перекристаллизации металла под воздействием только переменных напряжений говорить не приходится. Механизм разрушения при переменных нагрузках был раскрыт только в начале этого столетия. Многочисленные исследования показали, что под действием переменного напряжения в металле возникают трещины, которые постепенно проникают в глубину изделия. При переменных деформациях края трещин сходятся и толкаются друг с другом, а затем расходятся; это объясняет наличие гладкой и обернутой
зоны разрушения. По мере развития усталостных трещин поперечное сечение становится все более слабым, и, наконец, при случайном Людмила Фирмаль
ударе или ударе происходит окончательное разрушение, когда сопротивление остальных оказывается недостаточным. Усталостные трещины представляют собой очень острые поперечные разрезы, похожие на разрезы ударных образцов. На дне этой трещины образуется состояние объемного напряжения, которое обуславливает хрупкий характер разрушения материала ударом (см.§ 233). Это объясняет наличие в трещине крупнозернистой зоны, которая соответствует хрупкому разрушению. Проверьте прочность материала 728[глава XXXVII Так, хрупкость конечного разрушения при переменной нагрузке обусловлена не тем, что материал
изменился, переродился и стал хрупким, что вызывает остаточную деформацию, разрушение. Разрушение при переменных нагрузках носит локальный характер и не влияет на весь материал конструкции в целом. Поэтому при обнаружении трещин, возникающих при переменных нагрузках, часто не стоит ставить вопрос об изменении всей конструкции, лучше заменить поврежденную часть, а также зафиксировать трещины. Описывая явление разрушения под действием переменных нагрузок, следует говорить не о разрушении «усталости», а о разрушении вследствие постепенного развития трещин. Однако благодаря лаконичности этого термина и его широкому распространению в техническом мир
е выражение «материальная усталость» сохранилось в литературе до настоящего времени, изменив лишь его значение. Наша задача-установить обстоятельства, вызывающие появление усталостных трещин, дать такие правила построения элементов машин и конструкций и проверить их прочность. Эта работа очень важна, особенно в машиностроении, которое чаще всего сталкивается с многократным повторением переменных напряжений. Можно предположить, что около 90% пробоя всех механических деталей происходит в результате усталостных трещин. Эти поломки очень опасны и часто приводят к очень серьезным катастрофам. Перелом осей вагонов и локомотивов на железнодорожном транспорте обычно вызывается такими трещинами, которые неизбежно приводят к образованию поезда с очень серьезными последствиями. Подобные катастрофы известны также в авиации и других инженерных дисциплинах.
Смотрите также:
| Механизм хрупкого разрушения | Составление условия прочности при переменных напряжениях. |
| Влияние различных факторов на результаты ударной пробы | Определение предела выносливости при симметричном цикле |
