Sissejuhatus
NBC kaitsevägede varustuse materiaalse osa edukaks õppimiseks on vajalikud sügavad teadmised üldistest tehnilistest distsipliinidest. Paljud masinaosad on töötamise ajal allutatud tsüklilistele pingetele. Seetõttu peaks kadettidel olema ettekujutus pingetsüklite parameetritest ja tüüpidest, nähtusest ja vastupidavuspiirist.
Seetõttu on selle loengu materjalil suur tähtsus. Selle loengu eesmärk on anda üliõpilastele tsükliliste pingetega seotud põhiterminid ja definitsioonid, uurida konstruktsioonielementide tugevuse arvutamise küsimust antud koormustüübi korral.
Tsükliliste pingete mõiste. Stressitsüklite parameetrid ja tüübid
Vaatamata oluliste inertsiaalsete jõudude puudumisele hõlmavad dünaamilised koormused perioodilisi korduvaid (tsüklilisi) koormusi, mis mõjutavad konstruktsioonielemente. Selline koormus on tüüpiline enamikule insenerikonstruktsioonidele, nagu teljed, võllid, vardad, vedrud, ühendusvardad jne.
Materjalide tugevus korduva muutuva koormuse korral sõltub suuresti pingete muutumise iseloomust ajas.
- muutuv koormus, millel on ajaliselt kindlaks määratud muutus, mille väärtusi korratakse teatud perioodi (perioodi) järel.Stressi tsükkel- ühe koormuse muutuse perioodi muutuvate pingete väärtuste summa.
Tavaliselt iseloomustavad pingetsüklit kaks peamist tsükli parameetrit: ja - tsükli maksimaalne ja minimaalne pinge.
Keskmine tsükli stress 
.
Amplituudi tsükli pinge 
.
Pingetsükli asümmeetria koefitsient.
Sõltuvalt loetletud omaduste suurusest võib pingetsüklid jagada järgmisteks põhitüüpideks:
Sümmeetriline tsükkel- maksimaalne ja minimaalne pinge on võrdsed absoluutväärtus ja märgiga vastupidine, R = -1.
Asümmeetriline tsükkel- maksimaalne ja minimaalne pinge ei ole absoluutväärtuses võrdsed, samas kui asümmeetriline tsükkel võib olla märgiga vahelduv või konstantne.
vahelduv tsükkel– maksimaalne ja minimaalne pinge ei ole absoluutväärtuses võrdsed ja vastandmärgiga , , .
Konstantse märgiga tsükkel– maksimaalne ja minimaalne pinge ei ole absoluutväärtuses võrdsed ja neil on sama märk , , .
Null (pulseeriv) tsükkel– maksimaalne või minimaalne pinge on võrdne nulliga või , või .
Väsimuse nähtus. väsimuskõver. vastupidavuse piir
Nagu praktika näitab, võivad koormused, mis tsükliliselt muutuvad ajas suurusjärgus või suuruses ja märgis, põhjustada konstruktsiooni purunemist pingetel, mis on oluliselt madalamad kui voolavuspiir (või tõmbetugevus). Sellist hävitamist nimetatakse "väsimuseks". Tundub, et materjal "väsib" korduvate perioodiliste koormuste mõjul.
väsimuse ebaõnnestumine- materjali hävimine korduvate vahelduvate pingete mõjul.
Materjali väsimus- materjalis kahjustuste järkjärguline kuhjumine muutuva pinge toimel, mis põhjustab materjalis pragude teket ja hävimist.
Vastupidavus on materjali võime taluda väsimust.
Materjalide väsimuse purunemise füüsilised põhjused on üsna keerulised ja pole veel täielikult teada. Väsimuse ebaõnnestumise üheks peamiseks põhjuseks peetakse pragude teket ja arengut.
Väsimuse purunemise mehhanism on suuresti seotud materjalide tegeliku struktuuri heterogeensusega (suuruse, kuju, naabermetalliterade orientatsiooni erinevus; mitmesuguste lisandite olemasolu - räbu, lisandid; kristallvõre defektid, materjali pinnadefektid - kriimustused, korrosioon jne). Seoses näidatud ebahomogeensusega muutuvate pingete korral üksikute inklusioonide piiridel ja mikroskoopiliste tühimike ja erinevate defektide juures tekib pingekontsentratsioon, mis põhjustab mõnede metalliterade mikroplastilisi nihkedeformatsioone, samas kui terade pinnale võivad tekkida libisemisribad. , ja nihkekuhjumine, mis mõnel materjalil avaldub mikroskoopiliste mugulate ja süvenditena – väljapressimiste ja sissetungide kujul. Siis on nihkete kujunemine mikropragudeks, nende kasv ja ühinemine; viimasel etapil tekib üks või mitu makropragu, mis arenevad (kasvavad) üsna intensiivselt. Mõranenud servad tegevuse ajal muutuv koormus hõõruda üksteise vastu ja seetõttu on pragude kasvutsoonil sile (poleeritud) pind. Prao kasvades detaili ristlõige aina enam nõrgeneb ja lõpuks tekib detaili äkiline rabe murd, rabeda murdeala on aga jämedateralise kristallilise struktuuriga, nagu rabeda murde puhul.
Väsimuskõver (Welleri kõver) on üles ehitatud sümmeetrilise tsükliga väsimustestide tulemuste põhjal. See näitab, et tsüklite arvu suurenemisega väheneb oluliselt maksimaalne pinge, mille juures materjal hävib. Samal ajal on paljude materjalide, näiteks süsinikterase jaoks võimalik seada selline maksimaalne tsüklipinge, mille juures proov ei kuku kokku pärast suvalist arvu tsükleid (diagrammi horisontaallõige), mida nimetatakse vastupidavuspiiriks ( ).
Vastupidavuse piir (väsimus) on tsükli maksimaalne (piirav) pinge, mille korral ei esine proovi väsimustõrget pärast meelevaldselt suurt arvu tsükleid.
Kuna katseid ei saa lõputult läbi viia, on tsüklite arv piiratud teatud piiriga, mida nimetatakse tsüklite baasarvuks. Sel juhul, kui proov peab vastu baastsüklite arvule (mustmetallide puhul - N= 10 7), siis arvestatakse, et pinge selles ei ole kõrgem kui vastupidavuspiir.
Värviliste metallide väsimuskõveratel ei ole horisontaalseid lõike, seega suureneb see tsüklite baasarvu puhul kuni N= 10 8 ja seatakse piiratud vastupidavuse piir.
Reaalsetes konstruktsioonides töötab valdav enamus osadest asümmeetrilise koormuse all.
Diagramm ülimad pinged(Smithi diagramm) on üles ehitatud vähemalt kolmele laadimisrežiimile (kolmel punktil), millest igaühe jaoks määratakse vastupidavuspiir.
Esimene režiim (punkt 1) on tavaline sümmeetriline laadimistsükkel ( , , , ).
Teine režiim (punkt 2) on asümmeetriline laadimistsükkel, tavaliselt null ( , , , ).
Kolmas režiim (punkt 3) on lihtne staatiline venitamine ( , ).
Saadud punktid on ühendatud sileda joonega, mille punktide ordinaadid vastavad materjali vastupidavuspiiridele kl. erinevad väärtused tsükli asümmeetria koefitsient.
Piirpinge diagrammi alguspunkti nurga all läbiv kiir iseloomustab sama asümmeetria koefitsiendiga tsükleid R :
.
Diagramm amplituudide piiramine(Haigi diagramm) joonistatakse koordinaatidena: tsükli keskmine pinge – tsükli amplituud (Joonis 7). Samal ajal on selle ehitamiseks vaja läbi viia väsimustestid vähemalt kolme režiimi jaoks: 1 - sümmeetriline tsükkel; 2 – nulltsükkel; 3 - staatiline venitus.
Saadud punktide ühendamisel sujuva kõveraga saadakse graafik, mis iseloomustab seost tsükli piiramplituudi väärtuste ja piiravate keskmiste pingete väärtuste vahel.
Lisaks materjali omadustele mõjutavad väsimustugevust järgmised tegurid: 1) pingekontsentraatorite olemasolu; 2) mastaabitegur ehk detaili absoluutmõõtmete mõju (mida suurem detail, seda väiksem on väsimustugevus); 3) pinnatöötluse kvaliteet (detaili pinnakareduse vähenemisel suureneb väsimustugevus); 4) töötegurid (temperatuur, korrosioon, laadimissagedus, kiiritus jne); 5) erinevate tehnoloogiliste meetoditega karastatud pinnakihi olemasolu.
stressiväsimuse tugevuskõver
vastupidavuse piir tähistatakse (või ), kus indeks R vastab tsükli asümmeetria koefitsiendile. Nii näiteks tähistatakse sümmeetrilise tsükli puhul , nulltsükli puhul (at ), konstantse tsükli puhul .
Sümmeetrilise tsükli vastupidavuse piir on teist tüüpi tsüklitega võrreldes väikseim, st .
Näiteks, 
; 
.
vastupidavuse piir
Pikaajaliseks tööks mitte ette nähtud osade arvutamiseks on vaja kindlaks määrata kõrgeim pingeväärtus, mida materjal teatud arvu tsüklite (N) jaoks talub, mille väärtus on väiksem kui põhiväärtus (). Sel juhul tekib väsimuskõvera ja etteantud tsüklite arvu (N) järgi vastav pinge (), nn. piiratud vastupidavuse piir.
Sümmeetrilise tsükli vastupidavuse piirtegurid
Staatilisel koormusel töötava detaili tugevuse hindamisel samastatakse detaili materjali mehaanilised omadused täielikult katse tulemusena saadud proovimaterjali mehaaniliste omadustega. See ei võta arvesse detaili ja näidise kuju või suuruse erinevust ega ka muid erinevusi.
Väsimuse jaoks detaili projekteerimisel tuleb neid tegureid arvestada. Kõige olulisemad tegurid, mis mõjutavad vastupidavuspiiri sümmeetrilises tsüklis, on pinge kontsentratsioon, detaili ristlõike absoluutmõõtmed ja selle pinna karedus. Seda on lihtne seletada asjaoluga, et kõik ülaltoodud tegurid aitavad kaasa mikropragude tekkele ja levimisele.
Stressikontsentratsiooni mõju
Aluslõigete läheduses, aukude servades, varda kuju muutumise kohtades, lõigetes jne. on pingete järsk tõus võrreldes tavaliste materjalide vastupidavuse valemitega arvutatud nimipingetega. Sellist nähtust nimetatakse stressi kontsentratsioon, ja põhjus, mis põhjustab pingete märkimisväärset suurenemist, on stressi koondaja.
Suurenenud pingete jaotusvöönd on oma olemuselt puhtalt lokaalne, seetõttu nimetatakse neid pingeid sageli lokaalseteks.
Ajaliselt muutuvate pingete korral põhjustab pinge kontsentraatori olemasolu proovis vastupidavuspiiri vähenemise. See on seletatav asjaoluga, et pingete mitmekordne muutus pingekontsentratsiooni tsoonis põhjustab pragu moodustumist ja edasist arengut, millele järgneb proovi väsimustõrke.
Et hinnata pingekontsentratsiooni mõju proovi väsimuskindluse vähendamisele, võttes arvesse materjali tundlikkust pingekontsentratsiooni suhtes, võetakse kasutusele efektiivse kontsentratsiooniteguri mõiste, mis on etaloni vastupidavuspiiri suhe. proov ilma pingekontsentratsioonita kuni pingekontsentratsiooniga proovi väsimuspiirini: 
(või 
).
Ristlõike absoluutmõõtmete mõju
Proovide ristlõigete suuruse suurenemisega vastupidavuspiiri vähendamine. Seda mõju võetakse arvesse ristlõike absoluutmõõtmete mõjuteguriga (varem nimetati seda koefitsienti mastaabiteguriks). Nimetatud koefitsient võrdub siledate proovide, mille läbimõõt on d, vastupidavuspiiri ja sileda standardproovi, mille läbimõõt on 7,5 mm, vastupidavuspiiri suhtega: 
(või 
).
Pinna karedus
Detaili pinna töötlemine mõjutab oluliselt vastupidavuspiiri. Selle põhjuseks on asjaolu, et detaili karedam pinnatöötlus loob lisakohti pingekontsentraatoritele ja seega lisatingimusi mikropragude tekkeks.
Materjalide väsimustugevust iseloomustav põhiparameeter, s.o. tugevus korduva vahelduva koormuse korral, on vastupidavuse piir R on tsükli pinge maksimaalne absoluutväärtus, mille juures materjali väsimustõrke baasarvuni veel ei esine N juures laadimistsüklid. Põhilistele, s.o. mustmetallide puhul võetakse katsetamisel suurim arv tsükleid 10 7 laadimistsüklit ja värvilistel - 10 8 . Indeks vastupidavuspiiri tähistuses vastab testimise ajal pingetsükli asümmeetria koefitsiendile. Niisiis, sümmeetrilise tsükli puhul tähistatakse vastupidavuse piiri y-1 ja nulltsükli puhul - y 0. Materjali vastupidavuse piir määratakse proovide väsimuse kontrollimisega katsemasinatel. Kõige tavalisem on proovide testimine sümmeetrilise pingetsükli all. Paindeproovide katsetamiseks mõeldud paigalduse paigutus on näidatud joonisel fig. 5. Näidis 1 koos klambriga 2 pöörleb konstantse nurkkiirusega. Näidise lõpus on jõuga koormatud laager 3 F alaline suund. Näidis allutatakse sümmeetrilise tsükliga paindedeformatsioonile. Maksimaalsed pinged esinevad proovipinnal kõige ohtlikumas osas I - I ja on defineeritud kui y = M ja /W, kus M ja = F?? - paindemoment sektsioonis; W \u003d 0,1d 3 - takistusmoment proovi ristlõike neutraaltelje suhtes, läbimõõduga ring d. Esitatud asendis punktis AGA mõjuvad tõmbepinged, kuna näidis on kumerusega ülespoole painutatud. Pärast proovi pööramist punktis 180° AGA mõjuvad ühesuurused survepinged, st. -y. Nulltelje läbimisel pinge punktis AGA saab olema null.
Testides identsete näidiste väsimustõrkeid erinevatel tsüklipingete väärtustel, koostatakse graafik, mis iseloomustab seost maksimaalsete pingete y ja tsüklite arvu vahel rikkeni (tsükli eluiga N). Seda sõltuvust (joon. 6) nimetatakse väsimuskõver või Welleri kõver, selle esimesena ehitanud saksa teadlase auks. Väsimuskõvera koostamiseks koordinaatides juures max - N nõutakse vähemalt 10 identset proovi, mille jaoks ranged nõuded mõõtmete täpsus, pinna karedus. Esimene proovidest on koormatud jõuga F nii et tsükli maksimaalne pinge 1 juures oli mõnevõrra väiksem kui materjali lõplik tugevus (1< у u) и испытывают до разрушения, отмечая (рис. 6) точку AGA koordinaatidega y 1 ja tsüklite arvuga hävitamiseni N 1 .
Teist proovi testitakse, luues selles pinge juures 2 vähem kui esimesel (2< у 1) образце. Число циклов до разрушения этого образца будет N 2 (N2 > N1). Märkige graafikule punkt AT koordinaatidega juures 2 , N 2 . Vähendades järk-järgult maksimaalset tsükli pinget testitud proovides, viiakse katsed läbi kuni proovide hävimiseni, kuni üks neist kukub kokku baasarvuni. N juures laadimistsüklid. Ühendades punktid järjestikku sujuva joonega AGA, AT, FROM, …, mis on konstrueeritud proovide testimise käigus, saame väsimuskõvera. Baasnumbrile vastav pinge N juures tsüklit ja seal on vastupidavuse piirang juures- 1 painutusmaterjal. Teistel katsemasinatel määratakse sarnaselt paindekatsega materjali vastupidavuspiirid väändel (f - 1), pingel - survel (y - 1r). Paljude materjalide puhul on katseliselt kindlaks tehtud painde-, väände- ja pinge-survekindluse piiride suhted. Näiteks teraste puhul f-1 = 0,55y-1; y-1p = 0,7y-1. Vastupidavuspiir sümmeetrilisel laadimistsüklil kõikidel metallidel, välja arvatud väga plastilistel metallidel (vask, kaubanduslik raud), on elastsuspiirist väiksem, laadimissageduse suurenemisel see veidi suureneb.
Kirjanduses on välja pakutud kümneid võrrandeid, mis kirjeldavad erinevate materjalide ja katsekehade väsimuskõveraid. Tehnilistes arvutustes kasutatakse kõige sagedamini väsimuskõvera võimsusvõrrandit
y m N = konstant, (10)
kus N- tsüklite arv enne riket tsükli maksimaalsel pingel; m- eksponent sõltuvalt materjalist, proovi parameetritest, metallide puhul m = 5 ... 10.
Sageli on toodete kasutusiga, eriti ühekordseks kasutamiseks, piiratud, laadimistsüklite arv N töö ajal on väiksem kui baas (N< N у). Уравнение (10)позволяет при расчетах таких изделий на усталостную прочность определять предельно максимальные напряжения в циклах или ограниченный предел выносливости juures- 1N mis vastab etteantud tsüklite arvule N laadimine
N \u003d N y (y- 1 / y- 1N) m , (12)
kus kogused juures- 1 , N juures , m võetud materjalide võrdlusandmetest. Valemite (11) ja (12) kasutamine on võimalik ainult siis, kui väsimuskahjustuse füüsika ja mehhanism jäävad muutumatuks, säilitades samal ajal mehhanism kõrge tsükli väsimus. Kõrge tsükliga väsimus on garanteeritud, kui tsüklite arv enne riket on vähemalt 10 4, s.o. N? 10 4 .
Materjalide väsimustugevusnäitajate määramine väsimustestiga on töömahukas ja kulukas protsess katsetulemuste pikkuse ja olulise hajuvuse tõttu. Otsitakse vastupidavuspiiri väärtuste ligikaudse hinnangu empiirilisi sõltuvusi materjali mehaaniliste omaduste suurusest staatilisel koormusel. Niisiis, süsinikterase sümmeetrilise koormustsükliga painutamise vastupidavuspiiri väärtus on y-1 = (0,4 ... 0,45) y ut ; värviliste metallide puhul y- 1 = = (0,24 ... 0,5) y ut , kus juures ut on materjali tõmbetugevus.
Nagu katsed näitavad, sõltub materjali vastupidavuspiiri väärtus suuresti äärmuslike väärtuste vahekorrast R max ja lk min pinge muutmine. Kui need väärtused on suurusjärgus võrdsed R a ja on märgiga vastandlikud (joonis 14.1), siis on meil sümmeetriline tsükkel, mille juures on vastupidavuse piir kõige madalam.
Riis. 14.1
Kui lisame + piires sümmeetriliselt võnkuvale R a ja - R a pinge on ka konstantne pinge R m (joon. 14.2), siis saame juhtumi asümmeetriline tsükkel; sel juhul on vastupidavuse piir kõrgem kui sümmeetrilise tsükli puhul.
Pinge äärmused tasakaalustamata tsükli jaoks R max ja lk min on (joonis 14.2):
R max = lk m + lk a ja lk min = lk m - lk a ;
omakorda
Pinge R t nimetatakse tsükli keskmiseks pingeks ja R a - tsükli pingekõikumiste amplituud. Seost nimetatakse tsükli omadused. Sümmeetrilise tsükliga R t = 0, lk min = -lk max ja r=-1; konstantsel staatilisel pingel R a = 0, lk min =p max ja r= +1; kui lk min =0, siis ja r = 0. Siin on mõned näited asümmeetrilistest tsüklitest:
Kahekordne pingekõikumiste amplituudi suurus R a
nimetatakse tsükli "vahemikuks".
Iga vahelduvate pingete tsükli vastupidavuspiiri väärtust tähistatakse tähisega R, või ikooniga allosas, mis näitab vastavat tsükli karakteristikku. Niisiis, lk -1 - vastupidavuse piir karakteristikuga sümmeetrilisele tsüklile r=-1, lk 0,2 - tunnusega asümmeetrilise tsükli vastupidavuspiir r= +0,2 jne.
Suurimat huvi pakub sümmeetrilise ( R m= 0) tsükkel väikseimana. See väärtus osutub erinevaks paindedeformatsiooni, aksiaalse deformatsiooni (pinge ja surve) ja väände korral.
Painde vastupidavuse piiri määramiseks kasutatakse masinaid, milles ümmarguse ristlõikega näidis laaditakse läbi kuullaagrite kas konsoolina - jõuga otsas või liigendtalana - sümmeetriliselt paiknevate võrdsete jõududega; proov pöörleb kiirusega umbes 2000-3000 pööret minutis. Iga pöördega kogeb proovimaterjal kõige pingelisemates kohtades sümmeetrilist pingemuutuste tsüklit kõrgeimast survest sama kõrgeima pingeni ja vastupidi. Prooviga testitud tsüklite arv määratakse selle pöörete arvu järgi N, tähistatud spetsiaalse loenduriga.
Näidistele antakse väga sujuvate piirjoontega kuju, välistades kohalike pingete tekkimise. Kogemused vastupidavuspiiri määramiseks on järgmised. Katsetatud materjalist valmistatakse proovide partii koguses 6-10 tükki; proovid on nummerdatud järjestikku: 1, 2, 3…
Esimene proov asetatakse masinasse ja laaditakse nii, et saadakse teatud kõrgeima normaalpinge väärtus; tavaliselt võetakse see väärtus 0,5-0,6 materjali tõmbetugevuse väärtuseks; seejärel masin käivitub ja proov pöörleb, testimine muutlikud pinged+" kuni -" kuni pausi saabumiseni. Sel hetkel lülitab spetsiaalne seade mootori välja, masin peatub ja pöörete loendur näitab tsüklite arvu N 1, mis on vajalik proovi purustamiseks pinge all".
Teist proovi testitakse samas järjekorras pingel ", väiksem", kolmas - pingel ""<", 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.
Katsed on näidanud, et kui terasproov ei ole pärast 1010 6 tsüklit kokku varisenud, siis talub see peaaegu piiramatut arvu tsükleid (10010 6 - 20010 6). Seetõttu peatatakse katse teatud teraseklassi vastupidavuspiiri määramisel, kui proov on kogenud
1010 6 tsüklit ja katki ei läinud. Mõnel juhul on need testimise ajal piiratud väiksema tsüklite arvuga, kuid mitte vähem kui 510 6 .
Värviliste metallide puhul sellist sõltuvust ei ole ja selleks, et teada saada, kas näidis peab antud pinge juures tegelikult vastu väga suurele hulgale märgimuutustele, tuleb anda kuni 20010 6 ja isegi 50010 6 tsüklit. Sel juhul saame rääkida tingimuslikust vastupidavuse piirist, mis vastab katkestuse puudumisele teatud arvu stressimärkide muutuste korral - 1010 6, 3010 6 jne.
Vastupidavuspiiri arvulise väärtuse leidmiseks töödeldakse saadud tulemusi graafiliselt. Joonisel 14.3 ja joonisel 14.4 on näidatud kaks sellise töötlemise meetodit. Neist esimesel, piki ordinaattelge, on kogused ", ",. .. ja mööda abstsissi N 1 , N 2 jne. Saadud kõvera horisontaalse puutuja ordinaat (asümptoodid) on võrdne vastupidavuse piiriga. Teisel joonisel kujutab x-telg võrdseid väärtusi. Sel juhul on vastupidavuspiir määratletud lõiguna, mis on saadud kõvera jätkamisega ära lõigatud ordinaatteljel, kuna koordinaatide alguspunkt vastab N=. Praegu on teine meetod tavalisem.
Samamoodi määratakse kindlaks aksiaalsete jõudude (pinge ja surve) ja väände vastupidavuse piir; selleks kasutatakse ka spetsiaalseid testimismasinaid (pulsaatorid jne).
Praeguseks on saadud tohutul hulgal katsetulemusi erinevate materjalide vastupidavuspiiri määramiseks.Suurem osa läbiviidud uuringutest on seotud terasega kui masinaehituses enimkasutatava materjaliga. Nende uuringute tulemused näitasid, et vastupidavuse piir kõigi klasside teras on enam-vähem kindla seosega seotud ainult ülima tõmbetugevuse suurusega c. Valtsitud ja sepistatud materjali puhul on sümmeetrilise tsükli vastupidavuspiir painutamise korral 0,40–0,60 V; valamise puhul on see suhe vahemikus 0,40 kuni 0,46.
Sellel viisil, ohutusvaru praktika jaoks piisava täpsusega võib vastu võtta kõigi terase klasside jaoks
Kui terasproovi allutatakse aksiaalne jõud sümmeetrilises tsüklis (vahelduv pinge ja surve), siis on vastav vastupidavuspiir, nagu katsed näitavad, madalam kui painutamisel; nende vastupidavuspiiride vahelise suhte võib võtta võrdseks, nagu katsed näitavad, 0,7-ga, s.o. .
See vähenemine on seletatav asjaoluga, et pinge ja kokkusurumise ajal mõjub kogu sektsioon samadele pingetele; painutamisel tekivad suurimad pinged ainult äärmistes kiududes; ülejäänud materjal töötab nõrgemalt ja seega mõnevõrra raskemini tekkivad väsimuspraod; lisaks on praktikas alati mingi aksiaalkoormuse ekstsentrilisus.
Lõpuks on sümmeetrilise tsükli väände puhul nihkepingete vastupidavuspiir keskmiselt 0,55 paindevastupidavuspiirist. Seega sümmeetrilise tsükliga terasele
Neid andmeid saab kasutada tugevuskatsete arvutusvalemite aluseks.
Värviliste metallide puhul on vastupidavuspiiri ja tõmbetugevuse vahel vähem stabiilne suhe; katsed annavad
= (0,24 0,50) c.
Eeltoodud seoste (14.1) kasutamisel tuleb silmas pidada, et antud materjali vastupidavuspiir on omadus, mis sõltub väga paljudest teguritest; andmed (14.1) viitavad katsetele suhteliselt proovidega väike läbimõõt(7-10 mm) poleeritud pinnaga ja ristlõike kuju teravate muutuste puudumisega.
Materjali võimet tajuda vahelduvate pingete korduvat toimet nimetatakse vastupidavuseks ja konstruktsioonielementide tugevuse kontrollimist selliste pingete toimel nimetatakse vastupidavusarvutuseks (või väsimustugevuse arvutamiseks).
Vahelduvate pingete korral tugevusarvutusteks vajalike materjali mehaaniliste omaduste saamiseks viiakse läbi spetsiaalsed vastupidavuse (väsimuskatsed). Nende testide jaoks tehakse seeria täiesti identseid proove (vähemalt 10 tükki).
Kõige tavalisemad testid on puhta painutamise jaoks sümmeetrilise pingetsükli all; need viiakse läbi järgmises järjekorras.
Esimeses proovis luuakse spetsiaalse masinaga pingetsüklid, mida iseloomustavad piisavalt suured pingeväärtused (veidi vähem kui materjali lõplik tugevus), nii et proovi hävimine toimub pärast suhteliselt väikest arvu tsükleid. . aktsepteeritud skaalal) proovi hävimise põhjustanud tsüklite arv ja ordinaat - pinge väärtus (joonis 5.15).
Seejärel testitakse teist näidist pinge all purunemiseni, selle proovi katsetulemus on graafikul kujutatud punktiga Ülejäänud samast seeriast pärit proovide testimisel saadakse sarnaselt punktid IV, V jne. Ühendades katsetest saadud sujuva kõvera punktid, saadakse sümmeetrilistele tsüklitele vastav nn väsimuskõver ehk Wöhleri kõver (joon. 5.15).
Samamoodi võib saada väsimuskõveraid, mis vastavad asümmeetriakoefitsiendi muude väärtustega tsüklitele
Materjali hävimine ühe koormuse korral toimub hetkel, mil selles tekkivad pinged on võrdsed ülima tugevusega, mistõttu väsimuskõverate juures on ordinaatide atax võrdne
Vastupidavuskõver (joon. 5.15) näitab, et tsüklite arvu suurenemisega väheneb maksimaalne pinge, mille juures materjal hävib. Väsimuskõver madala või keskmise süsinikusisaldusega, aga ka mõne legeerterase klassi puhul on horisontaalse asümptootiga. Seega, asümmeetriakoefitsiendi R etteantud väärtuse ja teatud väärtusest väiksema maksimaalse pinge korral materjal ei purune, olenemata sellest, kui suur on tsüklite arv.
Kõrgeimat (piiravat) maksimaalset tsükli pinget, mille korral antud materjali proovi väsimustõrge pärast meelevaldselt suurt arvu tsükleid ei esine, nimetatakse vastupidavuspiiriks. Seega on vastupidavuse piir võrdne väsimuskõvera asümptoodi ordinaadiga. Seda nimetatakse põrguks; sümmeetrilise tsükliga on tähistatud asümmeetria koefitsient ja vastupidavuse piir selle tsükli jooksul (vt joonis 5.15).
On üsna ilmne, et proovi testimisel on võimatu sama pingetsüklit lõputult mitu korda korrata, kuid see pole vajalik. Mõne materjali (madala ja keskmise süsinikusisaldusega teras jne) väsimuskõvera ordinaatide ataks pärast teatud arvu tsükleid (võrdne mitme miljoniga) peaaegu ei muutu; seetõttu vastavad samad maksimaalsed pinged tsüklite arvule, isegi mitu korda suuremale väsimuskõveral. Sellega seoses on tsüklite arv (materjali vastupidavuse testimisel) piiratud teatud piiriga, mida nimetatakse tsüklite baasarvuks. Kui proov peab vastu baastsüklite arvule, siis arvestatakse, et pinge selles ei ole suurem kui vastupidavuspiir. Terase ja malmi puhul eeldatakse, et tsüklite baasarv on 107.
Terase vastupidavuspiir sümmeetrilises tsüklis on mitu korda väiksem kui tõmbetugevus (eriti süsinikterase 00.430 puhul).
Värviliste metallide ja sulamite ning mõnede legeerteraste väsimuskõveratel ei ole horisontaalset asümptooti ja seetõttu võivad sellised materjalid piisavalt suure arvu tsüklite korral isegi suhteliselt väikeste pingete korral rikki minna.
Seetõttu on nende materjalide vastupidavuspiiri mõiste tingimuslik. Täpsemalt saab nende materjalide puhul kasutada ainult piiratud vastupidavuspiiri mõistet, mis on tsükli maksimaalse (absoluutväärtuses) pinge maksimaalne väärtus, mille juures proov teatud (põhi) tsüklite arvu juures veel ei hävine. . Tsüklite baasarv vaadeldavatel juhtudel on võetud väga suureks - kuni .
Juhtudel, kui konstruktsioonielemendi kasutusiga, milles vahelduvad pinged esinevad, on piiratud, võivad maksimaalsed pinged ületada vastupidavuspiiri; need ei tohiks siiski ületada piiratud vastupidavuse piiri, mis vastab tsüklite arvule arvutatud elemendi töötamise ajal.
Tuleb märkida, et proovi tsentraalse pinge ja kokkusurumise vastupidavuspiir on ligikaudu 0,7–0,9 sümmeetrilise painutustsükli vastupidavuspiirist. See on seletatav sellega, et painutamisel on ristlõike sisemised punktid välistest väiksema pinge all ning tsentraalsel pingel-surumisel on pingeolek ühtlane. Seetõttu tekivad painutamise ajal väsimuspraod vähem intensiivselt.
Terase sümmeetrilise väändetsükli väsimuspiir on keskmiselt 0,58 (58% sümmeetrilise painutustsükli väsimuspiirist).
