Роботасталі при безперервному повторному навантаженні

При багаторазовості повторних навантажень (млн. разів), може відбутися руйнування металу при менших напругах, ніж?b і навіть?e. Зниження міцності сталі при безперервному повторному навантаженні називається втомою.

Втома - явище руйнування сталі при навантаженні, що багато разів повторюється. Здатність матеріалу чинити опір втомному руйнуванню, називається витривалістю. Напруга, при якому відбувається втомне руйнування, називається вібраційною міцністю.

Втомне руйнування відбувається внаслідок накопичення числа дислокацій при кожному завантаженні та концентрації їх біля стиків зерен. Це призводить до розпушування металу в цьому місці та утворення тріщини. З розвитком тріщини поперечний переріз послаблюється і, як наслідок, настає руйнація.

Період часу, протягом якого при багаторазовому додатку навантаження напружений стан елемента повертається у вихідний стан, називається циклом навантаження.

повний різнозначний симетричний цикл;
повний однозначний асиметричний цикл;
неповний симетричний цикл

Цикли характеризуються коефіцієнтом асиметрії? ставленням мінімальної величини напруги до максимальної, . Коефіцієнти асиметрії змінюється від -1 до +1.

Вібраційна міцність залежить від виду вібраційного навантаження. Мінімальне значення вібраційної міцності спостерігається при знакозмінному навантаженні з коефіцієнтом асиметрії (повний різнозначний симетричний цикл) (рис.1, а).

При повному однозначному асиметричному циклі (рис.1 б) при і при однозначному циклі (рис.1 в) (статична навантаження) значення вібраційної міцності вище.

Вібраційна міцність залежить від виду силових дій. При силових, що розтягуютьдії вібраційна міцність нижче, ніж при стискаючих. Крім того, стискаючі силові впливи стримують розвиток тріщин.

Вібраційна міцність залежить від кількості циклів навантаження. Зі збільшенням числа циклів вібраційна міцність зменшується. При великому числі циклів крива вібраційної міцності асимптотично наближається до певної межі (рис.1), що називається межею витривалості або втомою. При кількості циклів 2х106 вібраційна міцність мало відрізняється від межі втоми.

За межу витривалості приймають вібраційну міцність при 2х106 циклах навантаження.

? Вібраційна міцність залежить від міцності (марки) сталі (рис. 1…).

При (повний симетричний цикл) вібраційна міцність маловуглецевої сталі дорівнює . У низьколегованої сталі вібраційна міцність значно нижча за її межу плинності.

(Повний асиметричний цикл) і вібраційна міцність маловуглецевої сталі дорівнює її межі плинності. У низьколегованих сталей при вібраційна міцність нижче за межу плинності. І лише за стає рівною межі плинності.

З рис. 1… видно, що недоцільно використовувати низьколеговані та високоміцні сталі в конструкціях при знакозмінних та вібраційних навантаженнях.

Вібраційна міцність також залежить:

від наявності концентрації напруги;
від стану поверхні зразка;
від наявності різноманітних дефектів;
від розмірів та форми. Для елементів з однієї і тієї ж сталі, але різної форми (у куточках, швелерах тощо), вібраційна міцність? різна.

Руйнування може відбуватися і при малих циклах навантаження від 103 до 105 (малоциклова міцність). Такі руйнування мають місце в резервуарах та газгольдерах.