Úvod
Pro úspěšné studium materiální části vybavení jednotek NBC ochrany jsou nutné hluboké znalosti obecných technických disciplín. Mnoho strojních součástí je během provozu vystaveno cyklickému namáhání. Kadeti by proto měli mít představu o parametrech a typech zátěžových cyklů, jevu a limitu odolnosti.
Proto je materiál této přednášky velmi důležitý. Cílem této přednášky je poskytnout studentům základní pojmy a definice související s cyklickým namáháním, prostudovat problematiku výpočtu konstrukčních prvků na pevnost při daném typu zatížení.
Pojem cyklických napětí. Parametry a typy napěťových cyklů
Dynamická zatížení, i přes absenci významných setrvačných sil, zahrnují periodická vícenásobná opakovaná (cyklická) zatížení působící na konstrukční prvky. Tento druh zatížení je typický pro většinu inženýrských konstrukcí, jako jsou nápravy, hřídele, tyče, pružiny, ojnice atd.
Pevnost materiálů při opakovaném proměnlivém zatížení do značné míry závisí na povaze změny napětí v čase.
- proměnlivé zatížení s časově ustáleným charakterem změny, jehož hodnoty se po určité době (období) opakují.Stresový cyklus- souhrn všech hodnot proměnných napětí během jedné periody změny zatížení.
Typicky je napěťový cyklus charakterizován dvěma hlavními parametry cyklu: a - maximálním a minimálním napětím cyklu.
Průměrné napětí cyklu 
.
Napětí amplitudového cyklu 
.
Koeficient asymetrie napěťového cyklu.
V závislosti na velikosti uvedených charakteristik lze napěťové cykly rozdělit do následujících hlavních typů:
Symetrický cyklus- maximální a minimální napětí jsou stejné absolutní hodnota a naproti ve znamení, R = -1.
Asymetrický cyklus- maximální a minimální napětí se v absolutní hodnotě nerovnají, přičemž asymetrický cyklus může být znaménkový střídavý nebo znaménkový konstanta.
střídavý cyklus– maximální a minimální napětí nejsou stejné v absolutní hodnotě a opačné ve znaménku , , .
Cyklus konstantních znamének– maximální a minimální napětí se v absolutní hodnotě nerovnají a mají stejné znaménko , , .
Nulový (pulsující) cyklus– maximální nebo minimální napětí se rovná nule nebo , nebo .
Fenomén únavy. únavová křivka. limit výdrže
Jak ukazuje praxe, zatížení, která se cyklicky mění v čase ve velikosti nebo ve velikosti a znaménku, mohou vést k porušení konstrukce při napětích výrazně nižších, než je mez kluzu (nebo pevnost v tahu). Takovému ničení se říká „únava“. Zdá se, že materiál se působením opakovaného periodického zatížení "unavuje".
únavové selhání- destrukce materiálu působením opakovaně se střídajících napětí.
Únava materiálu- postupné hromadění poškození v materiálu působením proměnných napětí, vedoucí ke vzniku trhlin v materiálu a destrukci.
Vytrvalost je schopnost materiálu odolávat únavovému porušení.
Fyzikální příčiny únavového porušení materiálů jsou poměrně složité a dosud ne zcela pochopené. Za jednu z hlavních příčin únavového porušení je považován vznik a rozvoj trhlin.
Mechanismus únavového porušení do značné míry souvisí s heterogenitou skutečné struktury materiálů (rozdíl velikosti, tvaru, orientace sousedních kovových zrn; přítomnost různých vměstků - strusky, nečistoty; vady krystalové mřížky, povrchové vady materiálu - vrypy, koroze atd.). V souvislosti s naznačenou nehomogenitou při proměnných napětích na hranicích jednotlivých vměstků a v blízkosti mikroskopických dutin a různých defektů vzniká koncentrace napětí, která vede k mikroplastickým smykovým deformacím některých kovových zrn, přičemž na povrchu zrn se mohou objevit skluzové pásy. , a smyková akumulace, která se na některých materiálech projevuje ve formě mikroskopických tuberkul a prohlubní - extruze a intruzí. Dále dochází k rozvoji posunů do mikrotrhlin, jejich růstu a slučování; v poslední fázi se objeví jedna nebo několik makrotrhlin, které se poměrně intenzivně rozvíjejí (rostou). Okraje trhlin v akci variabilní zátěž třít o sebe, a proto má zóna růstu trhliny hladký (leštěný) povrch. S růstem trhliny se průřez součásti stále více slábne a nakonec dochází k náhlému křehkému lomu součásti, přičemž zóna křehkého lomu má jako u křehkého lomu hrubozrnnou krystalickou strukturu.
Únavová křivka (Wellerova křivka) je sestavena na základě výsledků únavových zkoušek se symetrickým cyklem. Ukazuje, že s nárůstem počtu cyklů výrazně klesá maximální napětí, při kterém dochází k destrukci materiálu. Zároveň je u mnoha materiálů, například uhlíkové oceli, možné nastavit takové maximální cyklové napětí, při kterém se vzorek po libovolném počtu cyklů nezbortí (horizontální řez diagramu), tzv. mez odolnosti ( ).
Hranice odolnosti (únava) je maximální (mezní) namáhání cyklu, při kterém nedochází k únavovému porušení vzorku po libovolně velkém počtu cyklů.
Protože testy nelze provádět donekonečna, je počet cyklů omezen určitým limitem, který se nazývá základní počet cyklů. V tomto případě, pokud vzorek odolá základnímu počtu cyklů (u železných kovů - N= 10 7), pak se má za to, že napětí v něm není vyšší než mez únosnosti.
Únavové křivky pro neželezné kovy nemají vodorovné řezy, takže se u nich pro základní počet cyklů zvyšuje na N= 10 8 a je nastavena hranice omezené výdrže.
V reálných konstrukcích pracuje naprostá většina dílů při asymetrickém zatížení.
Diagram konečným stresům(Smithův diagram) je postaven na minimálně třech režimech zatížení (na třech bodech), pro každý z nich je stanoven limit výdrže.
První režim (bod 1) je obvyklý symetrický zatěžovací cyklus ( , , , ).
Druhý režim (bod 2) je asymetrický zatěžovací cyklus, obvykle nulový ( , , , ).
Třetím režimem (bod 3) je jednoduché statické protahování ( , ).
Získané body jsou spojeny hladkou čarou, jejíž pořadnice bodů odpovídají limitům únosnosti materiálu při různé hodnoty koeficient asymetrie cyklu.
Paprsek procházející pod úhlem počátkem diagramu mezního napětí charakterizuje cykly se stejným koeficientem asymetrie R :
.
Diagram omezující amplitudy(Haigův diagram) je vykreslen v souřadnicích: průměrné napětí cyklu – amplituda cyklu (obrázek 7). Zároveň je pro jeho stavbu nutné provést únavové zkoušky pro minimálně tři režimy: 1 - symetrický cyklus; 2 – nulový cyklus; 3 - statický strečink.
Spojením získaných bodů s hladkou křivkou se získá graf, který charakterizuje vztah mezi hodnotami mezních amplitud a hodnotami mezních průměrných napětí v cyklu.
Kromě materiálových vlastností ovlivňují únavovou pevnost následující faktory: 1) přítomnost koncentrátorů napětí; 2) faktor měřítka, to znamená vliv absolutních rozměrů součásti (čím větší je velikost součásti, tím nižší je únavová pevnost); 3) kvalita povrchové úpravy (s poklesem drsnosti povrchu součásti roste únavová pevnost); 4) provozní faktory (teplota, koroze, frekvence zatížení, radiační zátěž atd.); 5) přítomnost povrchové vrstvy vytvrzené různými technologickými metodami.
stresová únava pevnostní křivka
limit výdrže označujeme (nebo ), kde index R odpovídá koeficientu asymetrie cyklu. Takže například pro symetrický cyklus se značí , pro nulový cyklus (at ), pro konstantní cyklus .
Limit výdrže pro symetrický cyklus je nejmenší ve srovnání s jinými typy cyklů, tedy .
Například, 
; 
.
limit výdrže
Pro výpočet dílů, které nejsou určeny pro dlouhodobý provoz, je nutné určit nejvyšší hodnotu napětí, které materiál vydrží po daný počet cyklů (N), jehož hodnota je menší než základní hodnota (). V tomto případě je podle únavové křivky a daného počtu cyklů (N) odpovídající napětí (), tzv limit omezené únosnosti.
Mezní faktory výdrže pro symetrický cyklus
Při posuzování pevnosti součásti pracující při statickém zatížení jsou mechanické vlastnosti materiálu součásti zcela ztotožněny s mechanickými charakteristikami materiálu vzorku získanými jako výsledek experimentu. Toto nebere v úvahu rozdíl buď ve tvaru nebo velikosti součásti a vzorku, nebo některé jiné rozdíly.
Při návrhu součásti na únavu je třeba vzít v úvahu tyto faktory. Nejvýznamnějšími faktory, které ovlivňují mez únosnosti v symetrickém cyklu, jsou koncentrace napětí, absolutní rozměry průřezu součásti a drsnost jejího povrchu. To lze snadno vysvětlit skutečností, že všechny výše uvedené faktory přispívají ke vzniku a šíření mikrotrhlin.
Vliv koncentrace stresu
V blízkosti podříznutí, na okrajích otvorů, v místech, kde se mění tvar tyče, na řezech atd. dochází k prudkému nárůstu napětí oproti jmenovitým napětím vypočteným pomocí obvyklých vzorců pro odolnost materiálů. Takový jev se nazývá koncentrace stresu a důvodem, který způsobuje výrazné zvýšení napětí, je koncentrátor stresu.
Zóna rozložení zvýšených napětí má čistě lokální charakter, proto se tato napětí často nazývají lokální.
Při napětích, která jsou proměnná v čase, vede přítomnost koncentrátoru napětí na vzorku ke snížení meze únosnosti. To je vysvětleno tím, že mnohonásobná změna napětí v zóně koncentrace napětí vede ke vzniku a dalšímu rozvoji trhliny s následným únavovým porušením vzorku.
Aby bylo možné vyhodnotit vliv koncentrace napětí na snížení odolnosti vzorku proti únavě, s přihlédnutím k citlivosti materiálu na koncentraci napětí, je zaveden koncept efektivního koncentračního koeficientu, což je poměr meze únosnosti normy. vzorek bez koncentrace napětí na mez únavy vzorku s koncentrací napětí: 
(nebo 
).
Vliv absolutních rozměrů průřezu
S nárůstem velikosti průřezů vzorků, snížení limitu výdrže. Tento vliv je zohledněn koeficientem vlivu absolutních rozměrů průřezu (dříve se tomuto koeficientu říkalo měřítko). Uvedený koeficient je roven poměru meze únosnosti hladkých vzorků o průměru d k meze únosnosti hladkého standardního vzorku o průměru 7,5 mm: 
(nebo 
).
Drsnost povrchu
Opracování povrchu součásti má významný vliv na mez únosnosti. To je způsobeno skutečností, že hrubší povrchová úprava součásti vytváří další místa pro koncentrátory napětí a vede tedy k dalším podmínkám pro vznik mikrotrhlin.
Hlavním parametrem charakterizujícím únavovou pevnost materiálů, tzn. pevnost při opakovaném střídavém zatížení, je limit výdrže R je maximální absolutní hodnota cyklového napětí, při které ještě nedojde k únavovému porušení materiálu do základního čísla N v nakládací cykly. Pro základní, tzn. největší počet cyklů specifikovaný při zkoušení je proveden pro železné kovy 10 7 zatěžovacích cyklů a pro neželezné - 10 8 . Index v označení meze únosnosti odpovídá koeficientu asymetrie zátěžového cyklu při testování. Takže pro symetrický cyklus je limit odolnosti označen y-1 a pro nulový cyklus - y 0. Mez únosnosti materiálu je stanovena zkoušením vzorků na únavu na zkušebních strojích. Nejběžnější je zkoušení vzorků pod symetrickým napěťovým cyklem. Uspořádání instalace pro zkušební vzorky pro ohyb je znázorněno na obr. 5. Vzorek 1 společně se svorkou 2 se otáčí konstantní úhlovou rychlostí. Na konci vzorku je ložisko 3 zatížené silou F stálý směr. Vzorek je vystaven ohybové deformaci se symetrickým cyklem. Maximální napětí se vyskytují na povrchu vzorku v nejnebezpečnějším úseku I - I a jsou definována jako y = M a /W, kde M a = F?? - ohybový moment v řezu; W \u003d 0,1d 3 - moment odporu vzhledem k neutrální ose průřezu vzorku, kruh o průměru d. V prezentované poloze v bodě ALE působí tahová napětí, protože vzorek je ohnut konvexností směrem nahoru. Po otočení vzorku o 180° v bodě ALE budou působit tlaková napětí stejné velikosti, tzn. -y. Při průchodu neutrální osou napětí v bodě ALE bude nula.
Testováním do únavového porušení identických vzorků při různých hodnotách cyklových napětí je sestaven graf, který charakterizuje vztah mezi maximálními napětími y a počtem cyklů do porušení (životnost cyklu N). Tato závislost (obr. 6) se nazývá únavová křivka nebo weller křivka, na počest německého vědce, který jej jako první postavil. Sestavit křivku únavy v souřadnicích v max - N je požadováno alespoň 10 stejných vzorků, pro které přísné požadavky rozměrová přesnost, drsnost povrchu. První ze vzorků je zatížen silou F takže maximální napětí cyklu při 1 bylo poněkud menší než konečná pevnost materiálu (při 1< у u) и испытывают до разрушения, отмечая (рис. 6) точку ALE se souřadnicemi y 1 a počtem cyklů do zničení N 1 .
Druhý vzorek je testován vytvořením napětí v něm v 2 méně než v prvním (ve 2< у 1) образце. Число циклов до разрушения этого образца будет N 2 (N2 > N1). Označte bod na grafu V se souřadnicemi v 2 , N 2 . Postupným snižováním maximálního cyklového namáhání u testovaných vzorků probíhají zkoušky až do destrukce vzorků, dokud se jeden z nich nezhroutí na základní číslo N v nakládací cykly. Spojením teček do série s hladkou čarou ALE, V, Z, …, sestrojené při zkoušení vzorků, získáme únavovou křivku. Napětí odpovídající základnímu číslu N v cyklů a je zde limit výdrže v- 1 ohýbací materiál. Na ostatních zkušebních strojích se podobně jako u zkoušky ohybem zjišťují meze únosnosti materiálu při krutu (f - 1), při tahu - tlaku (y - 1r). U mnoha materiálů byly experimentálně stanoveny poměry mezi mezemi odolnosti v ohybu, kroucení a tahu a stlačení. Například pro oceli f-1 = 0,55y-1; y-1p = 0,7y-1. Mez únosnosti při symetrickém zatěžovacím cyklu pro všechny kovy kromě velmi tažných (měď, komerční železo) je menší než mez pružnosti, s rostoucí frekvencí zatěžování se mírně zvyšuje.
V literatuře jsou navrženy desítky rovnic, které popisují únavové křivky různých materiálů a vzorků. V inženýrských výpočtech se nejčastěji používá výkonová rovnice únavové křivky
y m N = konst, (10)
kde N- počet cyklů před porušením při maximálním namáhání cyklu; m- exponent v závislosti na materiálu, parametrech vzorku, pro kovy m = 5 ... 10.
Často je životnost výrobků, zejména speciální jednorázové použití, omezena, počet zatěžovacích cyklů N za provozu je menší než základní (N< N у). Уравнение (10)позволяет при расчетах таких изделий на усталостную прочность определять предельно максимальные напряжения в циклах или ограниченный предел выносливости v- 1N odpovídající danému počtu cyklů N načítání
N \u003d N y (y- 1 / y- 1N) m, (12)
kde množství v- 1 , N v , m převzato z referenčních údajů o materiálech. Použití rovnic (11) a (12) je možné pouze tehdy, pokud fyzika a mechanismus únavového poškození zůstanou nezměněny při zachování mechanismus vysoká cyklická únava. K vysokocyklové únavě zaručeně dojde, pokud je počet cyklů před selháním alespoň 10 4, tzn. N? 104.
Stanovení charakteristik únavové pevnosti materiálů únavovou zkouškou je pracný a nákladný proces vzhledem k délce a značnému rozptylu výsledků zkoušek. Hledají se empirické závislosti přibližného odhadu hodnot meze únosnosti na velikosti mechanických vlastností materiálu při statickém zatížení. Hodnota meze únosnosti v ohybu se symetrickým zatěžovacím cyklem pro uhlíkovou ocel je tedy y-1 = (0,4 ... 0,45) y ut ; pro neželezné kovy y- 1 = = (0,24 ... 0,5) y ut , kde v ut je pevnost materiálu v tahu.
Jak ukazují experimenty, hodnota meze únosnosti materiálu do značné míry závisí na poměru mezi krajními hodnotami R max a p min měnící se napětí. Pokud jsou tyto hodnoty stejné R A a jsou ve znaménku opačné (obr. 14.1), pak máme symetrický cyklus, při které je mez únosnosti nejnižší.
Rýže. 14.1
Přičteme-li k symetricky oscilujícímu v rámci + R A a - R A napětí je také konstantní napětí R m (obr. 14.2), pak dostaneme případ asymetrické cyklus; v tomto případě je mez výdrže vyšší než u symetrického cyklu.
Extrémy napětí pro nevyvážený cyklus R max a p min bude (obr. 14.2):
R max = p m + str A a p min = p m - p A ;
ve svém pořadí
Napětí R t se nazývá průměrné napětí cyklu a R A - amplituda kolísání napětí cyklu. Vztah se nazývá charakteristiky cyklu. Se symetrickým cyklem R t = 0, str min = -p max a r=-1; při konstantním statickém napětí R A = 0, str min =p max a r= +1; -li p min =0, pak a r = 0. Zde je několik příkladů asymetrických cyklů:
Dvojnásobek velikosti amplitudy kolísání napětí R A
se nazývá "rozpětí" cyklu.
Hodnota meze únosnosti pro libovolný cyklus střídavého namáhání bude označena R, nebo s ikonou ve spodní části označující odpovídající charakteristiku cyklu. Tak, p -1 - mez únosnosti pro symetrický cyklus s charakteristikou r=-1, p 0,2 - mez výdrže pro asymetrický cyklus s charakteristikou r= +0,2 atd.
Největší zajímavostí je stanovení hodnoty limitu únosnosti pro symetrické ( R m= 0) cyklus jako nejmenší. Tato hodnota se ukazuje být odlišná pro případ ohybové deformace, axiální deformace (tah a tlak) a krutu.
Pro stanovení meze únosnosti v ohybu se používají stroje, u kterých je vzorek kruhového průřezu zatěžován přes kuličková ložiska buď jako konzola - silou na konci, nebo jako kloubový nosník - symetricky umístěnými stejnými silami; vzorek se otáčí rychlostí asi 2000-3000 ot./min. S každou otáčkou prochází materiál vzorku na nejvíce namáhaných místech symetrickým cyklem změn napětí od nejvyššího stlačení ke stejně nejvyššímu napětí a naopak. Počet cyklů testovaných vzorkem je určen počtem jeho otáček N, označené speciálním počítadlem.
Vzorky mají tvar s velmi hladkými obrysy, s vyloučením možnosti lokálního pnutí. Zkušenosti s určením limitu výdrže jsou následující. Připraví se dávka vzorků testovaného materiálu v množství 6-10 kusů; vzorky jsou číslovány postupně: 1, 2, 3…
První vzorek se umístí do stroje a zatíží se tak, aby se získala určitá hodnota nejvyššího normálového napětí “; tato hodnota se obvykle bere rovna 0,5-0,6 pevnosti materiálu v tahu; poté se stroj rozběhne a vzorek se otáčí, testuje proměnná napětí od +" do -" dokud nenastane přestávka. V tomto okamžiku speciální zařízení vypne motor, stroj se zastaví a otáčkoměr ukazuje počet cyklů N 1 potřebné k rozbití vzorku pod napětím“.
Druhý vzorek je testován ve stejném pořadí při napětí ", menší", třetí - při napětí ""<", и т.д. Соответственно возрастает число циклов, необходимое для излома. Уменьшая для каждого нового образца рабочее напряжение, мы, наконец, для какого-то из них не получаем излома, даже при очень большом числе оборотов образца. Соответствующее напряжение будет очень близко к пределу выносливости.
Experimenty ukázaly, že pokud se vzorek oceli nezhroutil po 1010 6 cyklech, pak vydrží téměř neomezený počet cyklů (10010 6 - 20010 6). Proto při určování meze odolnosti pro konkrétní jakost oceli je experiment zastaven, pokud vzorek prošel zkušenostmi
1010 6 cyklů a nerozbil se. V některých případech jsou během testování omezeny na menší limitní počet cyklů, ne však méně než 510 6 .
Pro neželezné kovy taková závislost neexistuje a aby se zjistilo, zda vzorek při daném napětí skutečně odolá velmi velkému počtu znaménkových změn, je třeba dát až 20010 6 a dokonce 50010 6 cyklů. V tomto případě můžeme hovořit o limitu podmíněné únosnosti odpovídající absenci přerušení při určitém počtu změn znaménka stresu - při 1010 6 , 3010 6 atd.
Pro zjištění číselné hodnoty limitu únosnosti jsou získané výsledky zpracovány graficky. Obrázek 14.3 a obrázek 14.4 ukazují dva způsoby takového zpracování. Na prvním z nich, podél svislé osy, jsou množství ", ",. .. a podél úsečky N 1 , N 2 atd. Pořadnice vodorovné tečny k výsledné křivce (asymptoty) bude rovna limitu únosnosti. Na druhém výkresu jsou na ose x vyneseny stejné hodnoty. V tomto případě je limit únosnosti definován jako segment odříznutý na ose pořadnice pokračováním výsledné křivky, protože počátek souřadnic odpovídá N=. V současnosti je běžnější druhý způsob.
Obdobně je stanovena mez únosnosti pro axiální síly (tah a tlak) a pro kroucení; k tomuto účelu se používají i speciální zkušební stroje (pulzátory apod.).
V současné době bylo získáno velké množství experimentálních výsledků pro stanovení meze únosnosti různých materiálů.Většina provedených výzkumů se týká oceli jako nejběžněji používaného materiálu ve strojírenství. Výsledky těchto studií ukázaly, že hranice únosnosti oceli všech jakostí je spojen víceméně určitým vztahem pouze s velikostí mezní pevnosti v tahu c. Pro válcovaný a kovaný materiál je limit výdrže pro symetrický cyklus v případě ohýbání od 0,40 do 0,60 V; pro odlévání je tento poměr v rozmezí od 0,40 do 0,46.
Takto, bezpečnostní rezervu s dostatečnou přesností pro účely praxe lze akceptovat pro všechny třídy oceli
Pokud je vystaven vzorek oceli axiální síly v symetrickém cyklu (střídání tahu a tlaku), pak bude odpovídající mez únosnosti, jak ukazují experimenty, nižší než v ohybu; poměr mezi těmito mezemi odolnosti lze brát, jak ukazují experimenty, rovný 0,7, tzn. .
Tento pokles je vysvětlen skutečností, že během tahu a tlaku je celý profil vystaven stejným napětím; při ohybu dochází k největším napětím pouze v krajních vláknech; zbytek materiálu působí slabší a tím poněkud obtížněji tvoří únavové trhliny; navíc v praxi vždy existuje nějaká excentricita axiálního zatížení.
Konečně, v kroucení pro symetrický cyklus je mez únosnosti pro smyková napětí v průměru 0,55 meze ohybové únosnosti. Tedy pro ocel se symetrickým cyklem
Tyto údaje lze použít jako základ pro výpočetní vzorce pro pevnostní zkoušky.
U neželezných kovů máme méně stabilní vztah mezi mezí únosnosti a pevností v tahu; zkušenosti dávají
= (0,24 ± 0,50) c.
Při použití výše uvedených vztahů (14.1) je třeba mít na paměti, že mez únosnosti pro daný materiál je charakteristika, která závisí na velmi velkém množství faktorů; údaje (14.1) se týkají experimentů se vzorky relativně malý průměr(7-10 mm) s leštěným povrchem a absencí prudkých změn tvaru průřezu.
Schopnost materiálu vnímat opakované působení střídavých napětí se nazývá odolnost a ověření pevnosti konstrukčních prvků při působení takových napětí se nazývá výpočet odolnosti (neboli výpočet únavové pevnosti).
Pro získání mechanických charakteristik materiálu požadovaných pro pevnostní výpočty při střídavém namáhání se provádějí speciální zkoušky odolnosti (únavové). Pro tyto testy je vyrobena série zcela identických vzorků (minimálně 10 kusů).
Nejběžnější zkoušky jsou pro čistý ohyb pod symetrickým napěťovým cyklem; provádějí se v následujícím pořadí.
V prvním vzorku jsou pomocí speciálního stroje vytvořeny napěťové cykly charakterizované dostatečně velkými hodnotami napětí (o něco menší než konečná pevnost materiálu), takže k destrukci vzorku dojde po relativně malém počtu cyklů. na přijaté stupnici) počet cyklů, které způsobily destrukci vzorku, a ordináta - hodnota napětí (obr. 5.15).
Poté se testuje další vzorek na porušení pod napětím, výsledek testu tohoto vzorku je v grafu znázorněn bodem.. Podobně se získávají i ostatní vzorky ze stejné série, body IV, V atd. Připojením body hladké křivky získané z experimentů, získá se tzv. únavová křivka neboli Wöhlerova křivka (obr. 5.15), odpovídající symetrickým cyklům
Podobně lze získat únavové křivky odpovídající cyklům s jinými hodnotami koeficientu asymetrie
Destrukce materiálu při jednorázovém zatížení nastává v okamžiku, kdy se v něm vznikající napětí rovna mezní pevnosti.
Křivka výdrže (obr. 5.15) ukazuje, že s nárůstem počtu cyklů klesá maximální napětí, při kterém se materiál ničí. Křivka únavy pro nízký nebo střední obsah uhlíku, stejně jako pro některé druhy legované oceli, má horizontální asymptotu. Proto při dané hodnotě koeficientu asymetrie R a maximálním napětí menším než určitá hodnota materiál neselže, bez ohledu na to, jak velký je počet cyklů.
Nejvyšší (mezní) maximální cyklové napětí, při kterém nedochází k únavovému porušení vzorku daného materiálu po libovolně velkém počtu cyklů, se nazývá mez únosnosti. Mez únosnosti je tedy rovna ordinátě asymptoty únavové křivky. Označuje se jako peklo; u symetrického cyklu se značí koeficient asymetrie a mez výdrže během tohoto cyklu (viz obr. 5.15).
Je zcela zřejmé, že při zkoušení vzorku není možné opakovat stejný cyklus namáhání donekonečna mnohokrát, ale není to nutné. Souřadnicová ataxe únavové křivky pro některé materiály (nízko- a středně uhlíková ocel atd.) se po určitém počtu cyklů (rovném několika milionům) téměř nemění; proto stejná maximální napětí odpovídají počtu cyklů, dokonce několikanásobně většímu, na křivce únavy. V tomto ohledu je počet cyklů (při testování materiálu na výdrž) omezen určitým limitem, který se nazývá základní počet cyklů. Pokud vzorek odolá základnímu počtu cyklů, pak se má za to, že napětí v něm není vyšší než mez únosnosti. U oceli a litiny se předpokládá základní počet cyklů 107.
Mez únosnosti pro ocel v symetrickém cyklu je několikanásobně nižší než pevnost v tahu (zejména pro uhlíkovou ocel 00,430).
Únavové křivky pro neželezné kovy a slitiny a některé legované oceli nemají horizontální asymptotu, a proto mohou takové materiály selhat s dostatečně velkým počtem cyklů i při relativně nízkém napětí.
Proto je koncept limitu únosnosti pro tyto materiály podmíněný. Přesněji řečeno, pro tyto materiály lze použít pouze koncept limitu omezené únosnosti, což je maximální hodnota maximálního (v absolutní hodnotě) cyklového namáhání, při kterém ještě není vzorek po určitém (základním) počtu cyklů zničen. . Základní počet cyklů v uvažovaných případech je považován za velmi velký až .
V případech, kdy je omezena životnost konstrukčního prvku, ve kterém dochází ke střídavým napětím, mohou maximální napětí překročit mez únosnosti; neměly by však překročit mez omezené výdrže odpovídající počtu cyklů při provozu počítaného prvku.
Je třeba poznamenat, že mez odolnosti pro středové tahové stlačování vzorku je přibližně 0,7-0,9 meze výdrže pro symetrický cyklus ohybu. To je vysvětleno skutečností, že při ohýbání jsou vnitřní body průřezu méně namáhány než vnější a při centrálním tahu-kompresi je stav napětí rovnoměrný. Při ohýbání proto dochází k rozvoji únavových trhlin méně intenzivně.
Mez únavy pro symetrický torzní cyklus pro ocel je v průměru 0,58 (58 % meze únavy pro symetrický cyklus ohybu).
