нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Втома матеріалів

   
 

Втома матеріалів, зміна механічних і фізичних властивостей матеріалу під тривалою дією циклічно змінюються в часі напруг і деформацій. Зміна стану матеріалу при втомному процесі відбивається на його механічні властивості, макроструктуру, микроструктуре і субструктуру. Ці зміни протікають по стадіях і залежать від вихідних властивостей, виду напруженого стану, історії навантаження і впливу середовища. На певній стадії починаються незворотні явища зниження опору матеріалу руйнуванню, що характеризуються як утомлююча пошкодження. Спочатку в структурних складових матеріалу і по кордонах їх сполучення (зерна полікристалічного металу, волокна і матриця композитів, молекулярні ланцюги полімерів) утворюються мікротріщини, які на подальших стадіях переростають в макротріщини або призводять до остаточного руйнування елемента конструкції або зразка для механічних випробувань.

Кількісно втомний процес описується залежністю між накопиченим пошкодженням і числом циклів або тривалістю вантаження по параметру величини циклічних напружень або деформацій. Відповідна залежність між числом циклів і стадією ушкодження (у т. ч. виникненням тріщини або остаточним пошкодженням) називається кривою втоми. Ця крива = основна характеристика В. м. Накопичення циклічного пошкодження відображає деформування матеріалу як макро-і мікронеоднорідності середовища (для металів = полікристалічний конгломерат, для полімерів = конгломерат молекулярних ланцюгів, для композитів = регулярне будова з матриці і волокон). Цей процес в поле однорідного напруженого стану (наприклад, простого розтягування-стиснення) описується механічною моделлю, ланки якої відтворюють неоднорідну напруженість структурних складових матеріалу; неоднорідність характеризується імовірнісними розподілами величин мікродеформацій і мікронапружень (включаючи залишкові). Циклічне навантаження таких неоднорідних структур породжує в найбільш напружених структурних ланках необоротні деформації (упругопластические, в'язкопружні), що накопичуються з наростанням числа циклів і тривалості перебування під циклічної навантаженням. Їх збільшення до критичних значень, властивих матеріалу і середовищі, в якій він знаходиться, призводить до зародження макротріщини як граничного стану на першій стадії втомного руйнування. Кінетика зміни стану матеріалу на цій стадії проявляється субмикроскопически в зміні щільності дислокацій і концентрації вакансій , мікроскопічно = в освіті ліній ковзання, екструзій і інтрузій на вільній поверхні залишкових мікронапружень; механічно = у зміні твердості, параметрів петлі пружно-пластичного гистерезиса , циклічного модуля пружності , а також макрофізіческіх властивостей (електричного, магнітного і акустичного опору, щільності). На другій стадії втомного руйнування накопичення пошкодження оцінюється швидкістю проростання макротріщини і зменшенням опору матеріалу статичному (квазікрихкого або крихкому) руйнуванню, що визначається зміною статичної міцності, в тому числі характеристиками в'язкості руйнування як критичними значеннями інтенсивностей напружень біля краю втомної тріщини.

Криві втоми в області багатоциклової втоми (при руйнівному числі циклів більше 10 5), за які "відповідальні" повторні пружні деформації, наносяться в амплітудах (або максимальних напругах) циклу в логарифмічних (lgs, lgN) або полулогарифмических (s , lgN) координатах ( рис. 1 ). Залежно від особливостей матеріалу, гомологічних температур та фізико-хімічної активності середовища криві втоми можуть мати або асимптотичний характер (крива 1), або безперервно знижується з опуклістю, оберненою до початку координат (крива 2). Величину амплітуд напружень s -1 , є асимптотами кривих втоми 1-го типу, називається межею витривалості матеріалу, а величину амплітуд напруг (s -1 ) Np , для яких руйнування досягається при числі циклів Np по кривих 2-го типу, = обмеженим (по числу циклів) межею витривалості. Матеріалам більш стабільних структур і для більш низьких температур властиві криві типу 1; матеріалами менш стабільних структур, для більш високих температур і активних середовищ = криві типу 2 .

Криві втоми в області малоцикловой втоми (при руйнівному числі циклів в 10 4 і менше), за які "відповідальні" повторні пластичні деформації, наносяться в амплітудах цих деформацій в логарифмічних координатах lg e ap і lg N ( рис. 2 ).

Літ.: Конструкційні матеріали, т. 3, М., 1965, с. 382 = 90; Форрест П., Втома металів, пров. з англ., М., 1968; Серенсен С. В., Опір матеріалів усталостному і крихкому руйнуванню, М., 1975.

© С. В. Серенсен.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка