Prezantimi
Për të studiuar me sukses pjesën materiale të pajisjeve të trupave të mbrojtjes NBC, është e nevojshme njohja e thellë e disiplinave të përgjithshme teknike. Shumë pjesë të makinës i nënshtrohen streseve ciklike gjatë funksionimit. Prandaj, kadetët duhet të kenë një ide për parametrat dhe llojet e cikleve të stresit, fenomenin dhe kufirin e qëndrueshmërisë.
Prandaj, materiali i kësaj ligjërate ka një rëndësi të madhe. Qëllimi i kësaj leksioni është t'u japë studentëve termat dhe përkufizimet bazë që lidhen me sforcimet ciklike, të studiojnë çështjen e llogaritjes së elementeve strukturorë për rezistencën në një lloj ngarkese të caktuar.
Koncepti i streseve ciklike. Parametrat dhe llojet e cikleve të stresit
Ngarkesat dinamike, megjithë mungesën e forcave inerciale të rëndësishme, përfshijnë ngarkesa periodike të shumëfishta të përsëritura (ciklike) që veprojnë mbi elementët strukturorë. Ky lloj ngarkimi është tipik për shumicën e strukturave inxhinierike, si boshtet, boshtet, shufrat, sustat, shufrat lidhëse etj.
Forca e materialeve nën ngarkim me variabël të përsëritur varet kryesisht nga natyra e ndryshimit të sforcimeve me kalimin e kohës.
- ngarkesë e ndryshueshme me një natyrë ndryshimi të përcaktuar me kohë, vlerat e së cilës përsëriten pas një periudhe (periudhe) të caktuar kohe.Cikli i stresit- tërësia e të gjitha vlerave të sforcimeve të ndryshueshme gjatë një periudhe ndryshimi të ngarkesës.
Në mënyrë tipike, një cikël stresi karakterizohet nga dy parametra kryesorë të ciklit: dhe - sforcimet maksimale dhe minimale të ciklit.
Stresi mesatar i ciklit 
.
Tensioni i ciklit të amplitudës 
.
Koeficienti i asimetrisë së ciklit të stresit.
Në varësi të madhësisë së karakteristikave të listuara, ciklet e stresit mund të ndahen në llojet kryesore të mëposhtme:
Cikli simetrik- Tensionet maksimale dhe minimale janë të barabarta në vlere absolute dhe në shenjë të kundërt, R = -1.
Cikli asimetrik- Tensionet maksimale dhe minimale nuk janë të barabarta në vlerë absolute, ndërsa cikli asimetrik mund të jetë sinjal-alternues ose shenjë-konstant.
cikli i alternuar– Tensionet maksimale dhe minimale nuk janë të barabarta në vlerë absolute dhe të kundërta në shenjë , , .
Cikli i shenjës konstante– tensionet maksimale dhe minimale nuk janë të barabarta në vlerë absolute dhe kanë të njëjtën shenjë , , .
Cikli zero (pulsues).– tensionet maksimale ose minimale janë të barabarta me zero ose , ose .
Fenomeni i lodhjes. kurba e lodhjes. kufiri i qëndrueshmërisë
Siç tregon praktika, ngarkesat që ndryshojnë në mënyrë ciklike në kohë në madhësi ose në madhësi dhe shenjë mund të çojnë në dështim strukturor në strese dukshëm më të ulëta se forca e rrjedhjes (ose forca në tërheqje). Një shkatërrim i tillë quhet "lodhje". Materiali duket se "lodhet" nën veprimin e ngarkesave periodike të përsëritura.
dështimi i lodhjes- shkatërrimi i materialit nën veprimin e sforcimeve të alternuara në mënyrë të përsëritur.
Lodhje materiale- akumulimi gradual i dëmtimit në material nën veprimin e sforcimeve të ndryshueshme, duke çuar në formimin e çarjeve në material dhe shkatërrimin.
Qëndrueshmëriështë aftësia e një materiali për t'i rezistuar dështimit të lodhjes.
Shkaqet fizike të dështimit të lodhjes së materialeve janë mjaft komplekse dhe ende të pa kuptuara plotësisht. Një nga shkaqet kryesore të dështimit të lodhjes konsiderohet të jetë formimi dhe zhvillimi i çarjeve.
Mekanizmi i dështimit të lodhjes lidhet kryesisht me heterogjenitetin e strukturës reale të materialeve (ndryshimi në madhësi, formë, orientim i kokrrizave metalike fqinje; prania e përfshirjeve të ndryshme - skorje, papastërti; defekte të rrjetës kristalore, defekte të sipërfaqes së materialit - gërvishtje, korrozioni, etj.). Në lidhje me inhomogjenitetin e treguar në sforcimet e ndryshueshme në kufijtë e përfshirjeve individuale dhe afër zbrazëtirave mikroskopike dhe defekteve të ndryshme, lind një përqendrim i stresit, i cili çon në deformime mikroplastike në prerje të disa kokrrizave metalike, ndërsa shiritat rrëshqitës mund të shfaqen në sipërfaqen e kokrrizave. , dhe akumulimi i prerjes, i cili në disa materiale manifestohet në formën e tuberkulave mikroskopike dhe depresioneve - ekstrudimeve dhe ndërhyrjeve. Pastaj është zhvillimi i zhvendosjeve në mikroçarje, rritja dhe bashkimi i tyre; në fazën e fundit shfaqen një ose disa makroçarje, të cilat zhvillohen (rriten) mjaft intensivisht. Plasni skajet nën veprim ngarkesë e ndryshueshme fërkohen me njëra-tjetrën, dhe për këtë arsye zona e rritjes së plasaritjes ka një sipërfaqe të lëmuar (të lëmuar). Me rritjen e plasaritjes, prerja tërthore e pjesës dobësohet gjithnjë e më shumë dhe më në fund, ndodh një thyerje e papritur e brishtë e pjesës, ndërsa zona e thyerjes së brishtë ka një strukturë kristalore me kokërr të trashë, si në thyerjen e brishtë.
Kurba e lodhjes (kurba Weller) është ndërtuar në bazë të rezultateve të testeve të lodhjes me një cikël simetrik. Tregon se me një rritje të numrit të cikleve, stresi maksimal në të cilin ndodh shkatërrimi i materialit zvogëlohet ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, për shumë materiale, për shembull, çeliku me karbon, është e mundur të vendoset një stres i tillë maksimal i ciklit në të cilin mostra nuk shembet pas ndonjë numri ciklesh (seksioni horizontal i diagramit), i quajtur kufiri i qëndrueshmërisë ( ).
Kufiri i qëndrueshmërisë (lodhja)është stresi maksimal (kufizues) i ciklit, në të cilin nuk ka dështim të lodhjes së kampionit pas një numri të madh në mënyrë arbitrare të cikleve.
Meqenëse testet nuk mund të kryhen pafundësisht, numri i cikleve është i kufizuar nga një kufi i caktuar, i cili quhet numri bazë i cikleve. Në këtë rast, nëse kampioni i reziston numrit bazë të cikleve (për metalet me ngjyra - N= 10 7), atëherë konsiderohet se tensioni në të nuk është më i lartë se kufiri i qëndrueshmërisë.
Lakoret e lodhjes për metalet me ngjyra nuk kanë seksione horizontale, kështu që për to për numrin bazë të cikleve rritet në N= 10 8 dhe është vendosur kufiri i qëndrueshmërisë së kufizuar.
Në strukturat reale, shumica dërrmuese e pjesëve funksionojnë nën ngarkesë asimetrike.
Diagramë streset përfundimtare(Diagrami i Smithit) është ndërtuar në të paktën tre mënyra ngarkimi (në tre pika), për secilën prej të cilave përcaktohet kufiri i qëndrueshmërisë.
Mënyra e parë (pika 1) është cikli i zakonshëm i ngarkimit simetrik ( , , , ).
Mënyra e dytë (pika 2) është një cikël ngarkimi asimetrik, zakonisht zero ( , , , ).
Mënyra e tretë (pika 3) është shtrirja e thjeshtë statike ( , ).
Pikat e marra lidhen me një vijë të lëmuar, ordinatat e pikave të së cilës korrespondojnë me kufijtë e qëndrueshmërisë së materialit në vlera të ndryshme koeficienti i asimetrisë së ciklit.
Një rreze që kalon në një kënd përmes origjinës së diagramit të tensionit kufi karakterizon ciklet me të njëjtin koeficient asimetrie R :
.
Diagramë amplituda kufizuese(Diagrami Haig) është paraqitur në koordinata: stresi mesatar i ciklit – amplituda e ciklit (Figura 7). Në të njëjtën kohë, për ta ndërtuar atë, është e nevojshme të kryhen teste të lodhjes për të paktën tre mënyra: 1 - cikël simetrik; 2 – cikli zero; 3 - shtrirje statike.
Duke lidhur pikat e marra me një kurbë të lëmuar, merret një grafik që karakterizon marrëdhënien midis vlerave të amplitudave kufizuese dhe vlerave të streseve mesatare kufizuese në cikël.
Përveç vetive materiale, faktorët e mëposhtëm ndikojnë në forcën e lodhjes: 1) prania e përqendruesve të stresit; 2) faktori i shkallës, domethënë ndikimi i dimensioneve absolute të pjesës (sa më e madhe të jetë madhësia e pjesës, aq më e ulët është forca e lodhjes); 3) cilësia e trajtimit sipërfaqësor (me një ulje të vrazhdësisë së sipërfaqes së pjesës, forca e lodhjes rritet); 4) faktorët operativ (temperatura, korrozioni, frekuenca e ngarkimit, ekspozimi ndaj rrezatimit, etj.); 5) prania e një shtrese sipërfaqësore të ngurtësuar nga metoda të ndryshme teknologjike.
kurba e forcës së lodhjes nga stresi
kufiri i qëndrueshmërisë shënohet me (ose ), ku indeksi R korrespondon me koeficientin e asimetrisë së ciklit. Kështu, për shembull, për një cikël simetrik shënohet , për një cikël zero (at ), për një cikël konstant .
Kufiri i qëndrueshmërisë për një cikël simetrikështë më i vogli në krahasim me llojet e tjera të cikleve, pra .
Për shembull, 
; 
.
kufiri i qëndrueshmërisë
Për të llogaritur pjesët që nuk janë të destinuara për funksionim afatgjatë, bëhet e nevojshme të përcaktohet vlera më e lartë e stresit që materiali mund të përballojë për një numër të caktuar ciklesh (N), vlera e të cilave është më e vogël se vlera bazë (). Në këtë rast, sipas lakores së lodhjes dhe një numri të caktuar ciklesh (N), stresi përkatës (), i quajtur kufiri i qëndrueshmërisë së kufizuar.
Faktorët kufizues të qëndrueshmërisë për një cikël simetrik
Gjatë vlerësimit të forcës së një pjese që funksionon nën ngarkesë statike, karakteristikat mekanike të materialit të pjesës identifikohen plotësisht me karakteristikat mekanike të materialit të mostrës të marrë si rezultat i eksperimentit. Kjo nuk merr parasysh ndryshimin në formën ose madhësinë e pjesës dhe mostrës, ose disa dallime të tjera.
Gjatë projektimit të një pjese për lodhje, duhet të merren parasysh këta faktorë. Faktorët më të rëndësishëm që ndikojnë në kufirin e qëndrueshmërisë në një cikël simetrik janë përqendrimi i stresit, dimensionet absolute të seksionit kryq të pjesës dhe vrazhdësia e sipërfaqes së saj. Kjo shpjegohet lehtësisht me faktin se të gjithë faktorët e mësipërm kontribuojnë në shfaqjen dhe përhapjen e mikroçarjeve.
Ndikimi i përqendrimit të stresit
Pranë prerjeve, në skajet e vrimave, në vendet ku ndryshon forma e shufrës, në prerje etj. ka një rritje të mprehtë të sforcimeve në krahasim me sforcimet nominale të llogaritura duke përdorur formulat e zakonshme për rezistencën e materialeve. Një fenomen i tillë quhet përqendrimi i stresit, dhe arsyeja që shkakton një rritje të ndjeshme të sforcimeve është përqendrues stresi.
Zona e shpërndarjes së sforcimeve të rritura është thjesht lokale në natyrë, prandaj këto sforcime shpesh quhen lokale.
Në sforcimet që janë të ndryshueshme në kohë, prania e një përqendruesi të stresit në kampion çon në një ulje të kufirit të qëndrueshmërisë. Kjo shpjegohet me faktin se një ndryshim i shumëfishtë i sforcimeve në zonën e përqendrimit të stresit çon në formimin dhe zhvillimin e mëtejshëm të një çarje, e ndjekur nga dështimi i lodhjes së mostrës.
Për të vlerësuar efektin e përqendrimit të stresit në uljen e rezistencës ndaj lodhjes së një kampioni, duke marrë parasysh ndjeshmërinë e materialit ndaj përqendrimit të stresit, është paraqitur koncepti i koeficientit të përqendrimit efektiv, i cili është raporti i kufirit të qëndrueshmërisë së një standardi. mostra pa përqendrim stresi deri në kufirin e lodhjes së një kampioni me përqendrim stresi: 
(ose 
).
Ndikimi i përmasave absolute të prerjes tërthore
Me një rritje në madhësinë e seksioneve kryq të mostrave, ulje në kufirin e qëndrueshmërisë. Ky ndikim merret parasysh nga koeficienti i ndikimit të përmasave absolute të seksionit kryq (më parë ky koeficient quhej faktori i shkallës). Koeficienti i përmendur është i barabartë me raportin e kufirit të qëndrueshmërisë së mostrave të lëmuara me diametër d me kufirin e qëndrueshmërisë së një kampioni standard të lëmuar me një diametër të barabartë me 7.5 mm: 
(ose 
).
Vrazhdësia e sipërfaqes
Përpunimi i sipërfaqes së pjesës ka një ndikim të rëndësishëm në kufirin e qëndrueshmërisë. Kjo për faktin se një trajtim më i ashpër sipërfaqësor i pjesës krijon vende shtesë për përqendruesit e stresit dhe, për rrjedhojë, çon në kushte shtesë për shfaqjen e mikroçarjeve.
Parametri kryesor që karakterizon forcën e lodhjes së materialeve, d.m.th. forca nën ngarkesa të përsëritura të alternuara, është kufiri i qëndrueshmërisë së Rështë vlera maksimale absolute e stresit të ciklit në të cilin dështimi i lodhjes së materialit nuk ndodh ende në numrin bazë N në ciklet e ngarkimit. Për bazën, d.m.th. numri më i madh i cikleve të specifikuara gjatë testimit merret për metalet me ngjyra 10 7 cikle ngarkimi, dhe për ato me ngjyra - 10 8 . Indeksi në përcaktimin e kufirit të qëndrueshmërisë korrespondon me koeficientin e asimetrisë së ciklit të stresit gjatë testimit. Pra, për një cikël simetrik, kufiri i qëndrueshmërisë shënohet me y-1, dhe për një cikël zero - y 0. Kufiri i qëndrueshmërisë së një materiali përcaktohet nga testimi i mostrave për lodhje në makinat testuese. Më i zakonshmi është testimi i ekzemplarëve nën një cikël stresi simetrik. Paraqitja e instalimit për testimin e mostrave për lakim është paraqitur në fig. 5. Mostra 1 së bashku me kapësen 2 rrotullohet me një shpejtësi këndore konstante. Në fund të kampionit, ka një kushinetë 3 të ngarkuar me një forcë F drejtim të përhershëm. Mostra i nënshtrohet deformimit të përkuljes me një cikël simetrik. Sforcimet maksimale ndodhin në sipërfaqen e mostrës në seksionin më të rrezikshëm I - I dhe përcaktohen si y = M dhe /W, ku M dhe = F?? - momenti i përkuljes në seksion; W \u003d 0.1d 3 - momenti i rezistencës në lidhje me boshtin neutral të seksionit kryq të mostrës, një rreth me një diametër d. Në pozicionin e paraqitur në pikën POR sforcimet në tërheqje veprojnë, pasi kampioni është i përkulur me një konveksitet lart. Pas rrotullimit të mostrës me 180° në pikë POR do të veprojnë sforcimet shtypëse me të njëjtën madhësi, d.m.th. -y. Kur kalon nëpër boshtin neutral, tensioni në pikë POR do të jetë zero.
Duke testuar dështimin e lodhjes së mostrave identike në vlera të ndryshme të sforcimeve të ciklit, ndërtohet një grafik që karakterizon marrëdhënien midis streseve maksimale y dhe numrit të cikleve deri në dështim (jeta e ciklit N). Kjo varësi (Fig. 6) quhet kurba e lodhjes ose kurba më e mirë, për nder të shkencëtarit gjerman që e ndërtoi për herë të parë. Për të ndërtuar një kurbë lodhjeje në koordinata në maksimumi - N kërkohen të paktën 10 mostra identike, për të cilat kërkesa strikte saktësia dimensionale, vrazhdësia e sipërfaqes. E para nga mostrat është e ngarkuar me forcë F kështu që stresi maksimal i ciklit në 1 ishte disi më i vogël se forca përfundimtare e materialit (në 1< у u) и испытывают до разрушения, отмечая (рис. 6) точку POR me koordinatat y 1 dhe numrin e cikleve deri në shkatërrim N 1 .
Mostra e dytë testohet duke krijuar një tension në të në 2 më pak se në të parën (në 2< у 1) образце. Число циклов до разрушения этого образца будет N 2 (N 2 > N 1). Shënoni një pikë në grafik AT me koordinata në 2 , N 2 . Duke ulur gradualisht stresin maksimal të ciklit në mostrat e testuara, testet kryhen deri në shkatërrimin e mostrave, derisa njëri prej tyre të rrëzohet në numrin bazë. N në ciklet e ngarkimit. Duke i lidhur pikat në seri me një vijë të lëmuar POR, AT, NGA, …, të ndërtuara gjatë testimit të mostrave, marrim një kurbë lodhjeje. Tensioni që korrespondon me numrin bazë N në ciklet, dhe ka një kufi qëndrueshmërie në- 1 material lakues. Në makineritë e tjera të testimit, ngjashëm me testin e përkuljes, kufijtë e qëndrueshmërisë së materialit përcaktohen gjatë rrotullimit (f - 1), gjatë tensionit - ngjeshjes (y - 1r). Për shumë materiale, raportet midis kufijve të qëndrueshmërisë në përkulje, përdredhje dhe tension-ngjeshje janë vendosur eksperimentalisht. Për shembull, për çeliqet f-1 = 0,55y-1; y-1p = 0,7y-1. Kufiri i qëndrueshmërisë në një cikël ngarkimi simetrik për të gjitha metalet, me përjashtim të atyre shumë duktil (bakër, hekur tregtar), është më i vogël se kufiri elastik, me rritjen e frekuencës së ngarkimit rritet paksa.
Në literaturë propozohen dhjetëra ekuacione që përshkruajnë kthesat e lodhjes së materialeve dhe ekzemplarëve të ndryshëm. Në llogaritjet inxhinierike, më së shpeshti përdoret ekuacioni i fuqisë së kurbës së lodhjes
y m N = konst, (10)
ku N- numri i cikleve para dështimit në stresin maksimal të ciklit; m- eksponent në varësi të materialit, parametrave të mostrës, për metalet m = 5 ... 10.
Shpesh, jeta e shërbimit të produkteve, veçanërisht përdorimi i veçantë një herë, është i kufizuar, numri i cikleve të ngarkimit N gjatë funksionimit është më i vogël se baza (N< N у). Уравнение (10)позволяет при расчетах таких изделий на усталостную прочность определять предельно максимальные напряжения в циклах или ограниченный предел выносливости në- 1N që korrespondon me numrin e dhënë të cikleve N ngarkim
N \u003d N y (y- 1 / y- 1N) m , (12)
ku sasitë në- 1 , N në , m marrë nga të dhënat referuese për materialet. Përdorimi i ekuacioneve (11) dhe (12) është i mundur vetëm nëse fizika dhe mekanizmi i dëmtimit të lodhjes mbeten të pandryshuara duke ruajtur mekanizmi lodhje me cikël të lartë. Lodhja e ciklit të lartë garantohet të ndodhë nëse numri i cikleve përpara dështimit është të paktën 10 4, d.m.th. N? 10 4 .
Përcaktimi i karakteristikave të forcës së lodhjes së materialeve me anë të testimit të lodhjes është një proces i mundimshëm dhe i shtrenjtë për shkak të gjatësisë dhe shpërndarjes së konsiderueshme të rezultateve të provës. Kërkohen varësi empirike të një vlerësimi të përafërt të vlerave të kufirit të qëndrueshmërisë në madhësinë e vetive mekanike të materialit nën ngarkim statik. Pra, vlera e kufirit të qëndrueshmërisë në përkulje me një cikël ngarkimi simetrik për çelikun e karbonit është y-1 = (0,4 ... 0,45) y ut ; për metalet me ngjyra y- 1 = = (0,24 ... 0,5) y ut , ku në utështë qëndrueshmëria në tërheqje e materialit.
Siç tregojnë eksperimentet, vlera e kufirit të qëndrueshmërisë së materialit varet kryesisht nga raporti midis vlerave ekstreme R maksimumi dhe fq min ndryshimi i tensionit. Nëse këto vlera janë të barabarta në madhësi R a dhe janë të kundërta në shenjë (Fig. 14.1), atëherë kemi cikël simetrik, në të cilin kufiri i qëndrueshmërisë është më i ulëti.
Oriz. 14.1
Nëse i shtojmë luhatjes simetrike brenda + R a dhe - R a tensioni është gjithashtu një tension konstant R m (Fig. 14.2), atëherë marrim rastin asimetrike cikël; në këtë rast, kufiri i qëndrueshmërisë është më i lartë se për ciklin simetrik.
Ekstremet e tensionit për cikël të pabalancuar R maksimumi dhe fq min do të jetë (Fig. 14.2):
R maksimumi = fq m + fq a dhe fq min = fq m - fq a ;
nga ana e saj
Tensioni R t quhet stresi mesatar i ciklit, dhe R a - amplituda e luhatjeve të tensionit të ciklit. Marrëdhënia quhet karakteristikat e ciklit. Me një cikël simetrik R t = 0, fq min = -fq maksimumi dhe r=-1; me tension statik konstant R a = 0, fq min =p maksimumi dhe r= +1; nëse fq min =0, pastaj dhe r = 0. Këtu janë disa shembuj të cikleve asimetrike:
Dyfishoni madhësinë e amplitudës së luhatjeve të tensionit R a
quhet "hapësira" e ciklit.
Vlera e kufirit të qëndrueshmërisë për çdo cikël të sforcimeve të alternuara do të shënohet me R, ose me një ikonë në fund që tregon karakteristikën përkatëse të ciklit. Kështu që, fq -1 - kufiri i qëndrueshmërisë për një cikël simetrik me karakteristikë r=-1, fq 0,2 - kufiri i qëndrueshmërisë për një cikël asimetrik me një karakteristikë r= +0.2, etj.
Me interes më të madh është përcaktimi i vlerës së kufirit të qëndrueshmërisë për simetrik ( R m= 0) cikli si më i vogli. Kjo vlerë rezulton të jetë e ndryshme për rastin e deformimit të përkuljes, deformimit aksial (tensioni dhe shtypja) dhe përdredhja.
Për të përcaktuar kufirin e qëndrueshmërisë në përkulje, përdoren makina në të cilat një kampion i një seksioni kryq rrethor ngarkohet përmes kushinetave të topit, qoftë si konsol - me forcë në fund, ose si një rreze me varëse - me forca të barabarta të vendosura në mënyrë simetrike; kampioni rrotullohet me një shpejtësi prej rreth 2000-3000 rpm. Me çdo rrotullim, materiali i mostrës në vendet më të stresuara përjeton një cikël simetrik ndryshimesh stresi nga ngjeshja më e lartë në të njëjtin tension më të lartë dhe anasjelltas. Numri i cikleve të testuara nga kampioni përcaktohet nga numri i rrotullimeve të tij N, shënuar me një numërues të veçantë.
Mostrave u jepet një formë me skica shumë të lëmuara, duke përjashtuar mundësinë e sforcimeve lokale. Përvoja për të përcaktuar kufirin e qëndrueshmërisë është si më poshtë. Përgatitet një grup mostrash të materialit të testuar në sasi prej 6-10 copë; mostrat numërohen në mënyrë sekuenciale: 1, 2, 3…
Mostra e parë vendoset në makinë dhe ngarkohet në mënyrë të tillë që të përftohet një vlerë e caktuar e stresit normal më të lartë "; kjo vlerë zakonisht merret e barabartë me 0.5-0.6 të forcës në tërheqje të materialit; më pas makina ndizet, dhe mostra rrotullohet, duke testuar tensione të ndryshueshme nga +" në -" derisa të ndodhë një pushim. Në këtë moment, një pajisje speciale fiket motorin, makina ndalon dhe numëruesi i rrotullimeve tregon numrin e cikleve N 1 kërkohet për të thyer mostrën nën stres".
Mostra e dytë testohet në të njëjtin rend me një tension ", më të vogla", e treta - në tension ""<", 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.
Eksperimentet kanë treguar se nëse një mostër çeliku nuk është shembur pas 1010 6 cikleve, atëherë ajo mund të përballojë një numër pothuajse të pakufizuar ciklesh (10010 6 - 20010 6). Prandaj, kur përcaktohet kufiri i qëndrueshmërisë për një shkallë të caktuar çeliku, eksperimenti ndërpritet nëse kampioni ka përjetuar
1010 6 cikle dhe nuk u prish. Në disa raste, gjatë testimit, ato kufizohen në një numër më të vogël kufiri ciklesh, por jo më pak se 510 6 .
Nuk ka një varësi të tillë për metalet me ngjyra, dhe për të zbuluar nëse mostra mund të përballojë në të vërtetë një numër shumë të madh ndryshimesh të shenjave në një tension të caktuar, duhet të heqësh dorë deri në 20010 6 dhe madje 50010 6 cikle. Në këtë rast, mund të flasim për kufirin e kushtëzuar të qëndrueshmërisë që korrespondon me mungesën e një ndërprerjeje në një numër të caktuar ndryshimesh të shenjave të stresit - në 1010 6, 3010 6, etj.
Për të gjetur vlerën numerike të kufirit të qëndrueshmërisë, rezultatet e fituara përpunohen grafikisht. Figura 14.3 dhe Figura 14.4 tregojnë dy metoda për një përpunim të tillë. Në të parën prej tyre, përgjatë boshtit të ordinatave, sasitë ", ",. .., dhe përgjatë abshisës N 1 , N 2 etj. Ordinata e tangjentes horizontale me kurbën që rezulton (asimptota) do të jetë e barabartë me kufirin e qëndrueshmërisë. Në vizatimin e dytë, boshti x paraqet vlera të barabarta. Në këtë rast, kufiri i qëndrueshmërisë përcaktohet si një segment i prerë në boshtin e ordinatave nga vazhdimi i kurbës që rezulton, pasi origjina e koordinatave korrespondon me N=. Aktualisht, metoda e dytë është më e zakonshme.
Në mënyrë të ngjashme, përcaktohet kufiri i qëndrueshmërisë për forcat boshtore (tensioni dhe ngjeshja) dhe për rrotullimin; Për këtë përdoren edhe makina speciale testuese (pulsatorë etj.).
Aktualisht, një numër i madh i rezultateve eksperimentale janë marrë për të përcaktuar kufirin e qëndrueshmërisë së materialeve të ndryshme.Shumica e kërkimeve të kryera kanë të bëjnë me çelikun, si materiali më i përdorur në inxhinierinë mekanike. Rezultatet e këtyre studimeve treguan se kufiri i qëndrueshmërisë çeliku i të gjitha klasave lidhet me një lidhje pak a shumë të caktuar vetëm me madhësinë e rezistencës përfundimtare në tërheqje c. Për materialin e mbështjellë dhe të falsifikuar, kufiri i qëndrueshmërisë për një cikël simetrik në rastin e përkuljes është nga 0,40 në 0,60 V; për derdhjen, ky raport është në rangun nga 0.40 në 0.46.
Në këtë mënyrë, kufiri i sigurisë me saktësi të mjaftueshme për qëllimet e praktikës mund të pranohet për të gjitha klasat e çelikut
Nëse i nënshtrohet një kampion çeliku boshtore forcat në një cikël simetrik (tensioni dhe ngjeshja alternative), atëherë kufiri përkatës i qëndrueshmërisë, siç tregojnë eksperimentet, do të jetë më i ulët se në përkulje; raporti ndërmjet këtyre kufijve të qëndrueshmërisë mund të merret i barabartë, siç tregojnë eksperimentet, me 0.7, d.m.th. .
Kjo rënie shpjegohet me faktin se gjatë tensionit dhe ngjeshjes, i gjithë seksioni i nënshtrohet të njëjtave sforcime; në përkulje, sforcimet më të mëdha ndodhin vetëm në fijet më të jashtme; pjesa tjetër e materialit funksionon më dobët dhe kështu disi më e vështirë për të formuar çarje lodhjeje; përveç kësaj, në praktikë ka gjithmonë një ekscentricitet të ngarkesës boshtore.
Së fundi, në rrotullim për një cikël simetrik, kufiri i qëndrueshmërisë për sforcimet e prerjes është mesatarisht 0.55 e kufirit të qëndrueshmërisë së përkuljes. Kështu, për çelikun me një cikël simetrik
Këto të dhëna mund të përdoren si bazë për formulat e llogaritjes për testimin e forcës.
Për metalet me ngjyra, ne kemi një marrëdhënie më pak të qëndrueshme midis kufirit të qëndrueshmërisë dhe forcës në tërheqje; përvojat japin
= (0,24 0,50) c.
Kur përdoren marrëdhëniet e mësipërme (14.1), duhet pasur parasysh se kufiri i qëndrueshmërisë për një material të caktuar është një karakteristikë që varet nga një numër shumë i madh faktorësh; të dhënat (14.1) i referohen eksperimenteve me mostra të relativisht diametër të vogël(7-10 mm) me një sipërfaqe të lëmuar dhe mungesë të ndryshimeve të mprehta në formën e prerjes tërthore.
Aftësia e një materiali për të perceptuar veprimin e përsëritur të sforcimeve të alternuara quhet qëndrueshmëri, dhe verifikimi i forcës së elementeve strukturorë nën veprimin e sforcimeve të tilla quhet llogaritja e qëndrueshmërisë (ose llogaritja e forcës së lodhjes).
Për të marrë karakteristikat mekanike të materialit të kërkuar për llogaritjet e forcës në streset alternative, kryhen teste speciale të qëndrueshmërisë (lodhjes). Për këto teste, bëhet një seri mostrash plotësisht identike (të paktën 10 copë).
Testet më të zakonshme janë për përkuljen e pastër nën një cikël stresi simetrik; ato kryhen në rendin e mëposhtëm.
Në kampionin e parë, duke përdorur një makinë speciale, krijohen cikle stresi, të karakterizuara nga vlera të stresit të marra mjaftueshëm (pak më pak se forca përfundimtare e materialit) në mënyrë që shkatërrimi i kampionit të ndodhë pas një numri relativisht të vogël ciklesh. në shkallën e pranuar) numri i cikleve që shkaktuan shkatërrimin e kampionit, dhe ordinata - vlera e stresit (Fig. 5.15).
Pastaj një mostër tjetër testohet për dështim nën stres, rezultati i provës së kësaj kampioni paraqitet në grafik me një pikë. Duke testuar pjesën tjetër të mostrave nga e njëjta seri, fitohen në mënyrë të ngjashme pikat IV, V, etj. Duke lidhur pikat e një lakore të lëmuar të përftuar nga eksperimentet, fitohet e ashtuquajtura kurba e lodhjes ose kurba e Wöhler (Fig. 5.15), që korrespondon me ciklet simetrike
Në mënyrë të ngjashme, kurbat e lodhjes mund të merren që korrespondojnë me ciklet me vlera të tjera të koeficientit të asimetrisë
Shkatërrimi i materialit nën një ngarkesë të vetme ndodh në momentin kur sforcimet që lindin në të janë të barabarta me forcën përfundimtare.Prandaj, kurbat e lodhjes në kanë ordinata atax të barabartë me
Kurba e qëndrueshmërisë (Fig. 5.15) tregon se me një rritje të numrit të cikleve, stresi maksimal në të cilin materiali shkatërrohet zvogëlohet. Lakorja e lodhjes për karbon të ulët ose mesatar, si dhe për disa klasa të aliazhit të çelikut, ka një asimptotë horizontale. Prandaj, në një vlerë të caktuar të koeficientit të asimetrisë R dhe një sforcim maksimal më të vogël se një vlerë e caktuar, materiali nuk dështon, sado i madh të jetë numri i cikleve.
Stresi maksimal më i lartë (kufizues) i ciklit në të cilin nuk ka dështim të lodhjes së një kampioni të një materiali të caktuar pas një numri arbitrar të madh ciklesh quhet kufiri i qëndrueshmërisë. Kështu, kufiri i qëndrueshmërisë është i barabartë me ordinatën e asimptotës së kurbës së lodhjes. Është caktuar ferr; me një cikël simetrik, shënohet koeficienti i asimetrisë dhe kufiri i qëndrueshmërisë gjatë këtij cikli (shih Fig. 5.15).
Është mjaft e qartë se gjatë testimit të një kampioni është e pamundur të përsëritet i njëjti cikël stresesh pafundësisht shumë herë, por kjo nuk është e nevojshme. Ataksi i ordinatave të lakores së lodhjes për disa materiale (çelik me karbon të ulët dhe mesatar, etj.) pas një numri të caktuar ciklesh (të barabartë me disa miliona) vështirë se ndryshojnë; prandaj, të njëjtat sforcime maksimale korrespondojnë me numrin e cikleve, madje disa herë më të mëdha, në kurbën e lodhjes. Në këtë drejtim, numri i cikleve (kur testohet një material për qëndrueshmëri) është i kufizuar nga një kufi i caktuar, i cili quhet numri bazë i cikleve. Nëse kampioni i reziston numrit bazë të cikleve, atëherë konsiderohet se stresi në të nuk është më i lartë se kufiri i qëndrueshmërisë. Për çelikun dhe gize, numri bazë i cikleve supozohet të jetë 107.
Kufiri i qëndrueshmërisë për çelikun në një cikël simetrik është disa herë më i vogël se forca në tërheqje (në veçanti, për çelikun e karbonit 00.430).
Lakoret e lodhjes për metalet dhe lidhjet me ngjyra dhe disa çeliqe të aliazhuara nuk kanë një asimptotë horizontale dhe, për rrjedhojë, materiale të tilla mund të dështojnë me një numër mjaft të madh ciklesh, madje edhe në strese relativisht të ulëta.
Prandaj, koncepti i kufirit të qëndrueshmërisë për këto materiale është i kushtëzuar. Më saktësisht, për këto materiale, mund të përdoret vetëm koncepti i kufirit të kufizuar të qëndrueshmërisë, i cili është vlera maksimale e stresit maksimal (në vlerë absolute) të ciklit në të cilin kampioni nuk është shkatërruar ende në një numër të caktuar (bazë) ciklesh. . Numri bazë i cikleve në rastet në shqyrtim është marrë shumë i madh - deri në .
Në rastet kur jeta e shërbimit të një elementi strukturor në të cilin ndodhin sforcimet alternative është e kufizuar, sforcimet maksimale mund të kalojnë kufirin e qëndrueshmërisë; megjithatë, ato nuk duhet të kalojnë kufirin e qëndrueshmërisë së kufizuar që korrespondon me numrin e cikleve gjatë funksionimit të elementit të llogaritur.
Duhet të theksohet se kufiri i qëndrueshmërisë për shtypjen e tensionit qendror të kampionit është afërsisht 0,7-0,9 e kufirit të qëndrueshmërisë për një cikël lakimi simetrik. Kjo shpjegohet me faktin se gjatë përkuljes, pikat e brendshme të prerjes tërthore janë më pak të sforcuara se ato të jashtme, dhe gjatë tension-ngjeshjes qendrore, gjendja e stresit është uniforme. Prandaj, gjatë përkuljes, zhvillimi i çarjeve të lodhjes ndodh më pak intensivisht.
Kufiri i lodhjes për një cikël rrotullimi simetrik për çelikun është mesatarisht 0.58 (58% e kufirit të lodhjes për një cikël përkuljeje simetrike).
