Усталость материалов это:

Усталость материалов
        изменение механических и физических свойств материала под длительным действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Эти изменения протекают по стадиям и зависят от исходных свойств, вида напряжённого состояния, истории нагружения и влияния среды. На определённой стадии начинаются необратимые явления снижения сопротивления материала разрушению, характеризуемые как усталостное повреждение. Сначала в структурных составляющих материала и по границам их сопряжения (зёрна поликристаллического металла, волокна и матрица композитов, молекулярные цепи полимеров) образуются микротрещины, которые на дальнейших стадиях перерастают в макротрещины либо приводят к окончательному разрушению элемента конструкции или образца для механических испытаний.
         Количественно усталостный процесс описывается зависимостью между накопленным повреждением и числом циклов или длительностью нагружения по параметру величины циклических напряжений или деформаций. Соответствующая зависимость между числом циклов и стадией повреждения (в т. ч. возникновением трещины или окончательным повреждением) называется кривой усталости. Эта кривая – основная характеристика У. м. Накопление циклического повреждения отражает деформирование материала как макро- и микронеоднородной среды (для металлов – поликристаллический конгломерат, для полимеров – конгломерат молекулярных цепей, для композитов – регулярное строение из матрицы и волокон). Этот процесс в поле однородного напряжённого состояния (например, простого растяжения-сжатия) описывается механической моделью, звенья которой воспроизводят неоднородную напряжённость структурных составляющих материала; неоднородность характеризуется вероятностными распределениями величин микродеформаций и микронапряжений (включая остаточные). Циклическое нагружение таких неоднородных структур порождает в наиболее напряжённых структурных звеньях необратимые деформации (упругопластические, вязкоупругие), накапливающиеся с нарастанием числа циклов и длительности пребывания под циклической нагрузкой. Их увеличение до критических значений, свойственных материалу и среде, в которой он находится, приводит к зарождению макротрещины как предельного состояния на первой стадии усталостного разрушения. Кинетика изменения состояния материала на этой стадии проявляется субмикроскопически в изменении плотности дислокаций (См. Дислокации) и концентрации вакансий (См. Вакансия), микроскопически – в образовании линий скольжения, экструзий и интрузий на свободной поверхности остаточных микронапряжений; механически – в изменении твёрдости, параметров петли упруго-пластического Гистерезиса, циклического модуля упругости (См. Модули упругости), а также макрофизических свойств (электрического, магнитного и акустического сопротивления, плотности). На второй стадии усталостного разрушения накопление повреждения оценивается скоростью прорастания макротрещины и уменьшением сопротивления материала статическому (квазихрупкому или хрупкому) разрушению, определяемому изменением статической прочности, в том числе характеристиками вязкости разрушения как критическими значениями интенсивностей напряжений у края усталостной трещины.
         Кривые усталости в области многоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов более 105), за которые «ответственны» повторные упругие деформации, наносятся в амплитудах (или максимальных напряжениях) цикла в логарифмических (lgσ, lgN) или полулогарифмических (σ, lgN) координатах (рис. 1). В зависимости от особенностей материала, гомологических температур и физико-химической активности среды кривые усталости могут иметь либо асимптотический характер (кривая 1), либо непрерывно снижающийся с выпуклостью, обращенной к началу координат (кривая 2). Величину амплитуд напряжений σ-1, являющихся асимптотами кривых усталости 1-го типа, называется пределом выносливости материала, а величину амплитуд напряжений (σ-1) Np, для которых разрушение достигается при числе циклов Np по кривым 2-го типа, – ограниченным (по числу циклов) пределом выносливости. Материалам более стабильных структур и для более низких температур свойственны кривые типа 1; материалам менее стабильных структур, для более высоких температур и активных сред – кривые типа 2.
         Кривые усталости в области малоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов в 104 и менее), за которые «ответственны» повторные пластические деформации, наносятся в амплитудах этих деформаций в логарифмических координатах lg εap и lg N (рис. 2).
         Лит.: Конструкционные материалы, т. 3, М., 1965, с. 382–90; Форрест П., Усталость металлов, пер. с англ., М., 1968; Серенсен С. В., Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, М., 1975.
         С. В. Серенсен.
        Рис. 1. Кривые усталости в области многоцикловой усталости.
        Рис. 1. Кривые усталости в области многоцикловой усталости.
        Рис. 2. Кривые усталости в области малоцикловой усталости.
        Рис. 2. Кривые усталости в области малоцикловой усталости.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Усталость материалов" в других словарях:

  • Усталость материалов — – изменение механических и физических свойств материала под длительным воздействием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. [РД 22 01.97] Усталость материалов – изменение механических и физических свойств материала …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Усталость материалов — изменение механических и физических свойств материала под длительным действием циклических изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Источник: РД 03 380 00: Инструкция по обследованию шаровых р …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Усталость материалов — Усталость (усталостная долговечность): снижение прочности материала под воздействием повторяющейся нагрузки по сравнению с прочностью при единичном нагружении... Источник: ОДМ 218.3.018 2011. Отраслевой дорожный методический документ.… …   Официальная терминология

  • УСТАЛОСТЬ МАТЕРИАЛОВ — изменение механич. и физ. св в материала под длит. действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механич. св вах, макроструктуре, микроструктуре и… …   Физическая энциклопедия

  • Усталость материалов — Характерный усталостный излом Усталость материала (материаловедение) процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и… …   Википедия

  • усталость материалов — изменение механических и физических свойств материала под воздействием в течение длительного времени циклически изменяющихся нагрузок. Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается прежде всего на его механических свойствах.… …   Энциклопедия техники

  • Усталость материалов —    постепенное местное изменение структуры материала, не сопровождающееся заметной потерей массы.    Изделия в процессе эксплуатации подвергаются действию небольших, но многократно повторяющихся деформаций растяжения, что приводит к постепенному… …   Энциклопедия моды и одежды

  • Усталость — процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных  напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию и развитию трещин и к разрушению. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Усталость материала — Характерный усталостный излом Причины отказа механики Прогиб …   Википедия

  • Усталость — – процесс образования и распространения трещин в элементах конструкции в результате воздействия переменных усилий. [EN 1993–1–9] Усталость изменение механических и физических свойств материалов при длительном воздействии циклически… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Книги

Другие книги по запросу «Усталость материалов» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»