Udholdenhedsgrænse

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 3. august 2014; checks kræver 8 redigeringer .

Udholdenhedsgrænse (også træthedsgrænse ) - i styrkevidenskaberne : en af styrkeegenskaberne for et materiale, der karakteriserer dets udholdenhed , det vil sige evnen til at opfatte belastninger, der forårsager cykliske spændinger i materialet.

Træthedsgrænsen er defineret som den højeste (ultimative) maksimale cyklusspænding, ved hvilken der ikke er nogen træthedsfejl i prøven efter et vilkårligt stort antal cykliske belastninger.

Udholdenhedsgrænsen er betegnet som , hvor koefficienten R tages lig med cyklusasymmetrikoefficienten lig med forholdet mellem den minimale cyklusspænding og den maksimale [1] . Således er materialets holdbarhedsgrænse i tilfælde af symmetriske belastningscyklusser betegnet som , og i tilfælde af pulserende som . $\sigma _{R}$ $r={\frac {\sigma _{min}}{\sigma _{max}}}$ $\sigma _{min}$ ${\displaystyle \sigma _{max))$ $\sigma _{\text{-1))$ $\sigma _{0}$

For jernholdige og titanlegeringer er det muligt at indstille grænseværdien for de maksimale cyklusspændinger, ved hvilke materialet ikke vil svigte under et vilkårligt stort antal belastninger . Andre metaller, såsom kobber eller aluminium , er imidlertid modtagelige for udmattelsesfejl, når de udsættes for vilkårligt små belastninger. I sådanne tilfælde er det sædvanligt at tale om en begrænset udholdenhedsgrænse , hvor koefficienten N svarer til et givet antal belastningscyklusser og normalt tages som eller cyklusser. $\sigma _{\text{RN))$ $10^{7}$ $10^{8}$

Bestemmelse af udholdenhedsgrænse

Materialets udholdenhedsgrænse bestemmes ved at teste en række identiske prøver (mindst 10 stykker): til bøjning , vridning , spændingskompression eller under kombinerede belastningsforhold (de sidste to tilstande bruges til at simulere materialets funktion under asymmetriske belastningscyklusser eller under komplekse belastningsforhold).

Testen begynder at blive udført ved høje spændinger (0,7 - 0,5 af trækstyrken ), ved hvilke prøven kan modstå det mindste antal cyklusser. Ved gradvist at reducere spændingerne kan det konstateres, at stålprøverne ikke viser tendens til brud, uanset testens varighed. Erfaringerne fra deres test viser, at hvis prøven ikke er kollapset før cyklusserne, så vil den ikke kollapse selv med en længere test. Derfor tages dette antal cyklusser sædvanligvis som testbasen, og den maksimale værdi af den maksimale cyklusspænding indstilles, hvor prøven ikke svigter til testbasen. Denne værdi tages som udholdenhedsgrænsen. $10^{7}$

Testresultater kan repræsenteres som en træthedskurve (også Weller-kurve , SN-diagram ), som er plottet for symmetriske belastningscyklusser. På abscisseaksen på en logaritmisk skala er antallet af cyklusser plottet på spændingens ordinatakse:

Trætheds- (udholdenheds)kurven viser, at med en stigning i antallet af cyklusser falder den minimale spænding, hvorved materialet ødelægges.

Sammenhæng mellem udholdenhedsgrænsen og andre styrkekarakteristika ved materialet

Træthedstests er meget tidskrævende, forbundet med indsamling og bearbejdning af en betydelig mængde data, der er opnået eksperimentelt, og som er karakteriseret ved en stor spredning af værdier. Derfor blev der forsøgt at forbinde træthedsgrænsen med materialets kendte styrkeegenskaber ved hjælp af empiriske formler. Mest velegnet til dette formål er en sådan egenskab ved materialet som trækstyrke .

Det er blevet fastslået, at bøjningsudholdenhedsgrænsen for stål som regel er halvdelen af trækstyrken:

$\sigma _{\text{-1}}\approx (0,4...0,5)\sigma _{\text{BP}}$

For højstyrkestål kan du tage:

$\sigma _{\text{-1}}\ca. 400+1/6\sigma _{\text{BP}}$

For ikke-jernholdige metaller kan du acceptere:

$\sigma _{\text{-1}}\approx (0,25...0,5)\sigma _{\text{BP}}$

For kulfiber kan du tage:

$\sigma _{\text{-1}}\ca. 0,8\sigma _{\text{BP}}$

Tilsvarende kan torsionstest udføres under forhold med cyklisk skiftende spændinger. For almindelige stål i dette tilfælde kan du tage:

$\tau _{\text{-1}}\ca. 0,6\sigma _{\text{-1}}$

For sprøde materialer (højlegeret stål, støbejern ) i dette tilfælde kan du tage:

$\tau _{\text{-1}}\ca. 0,8\sigma _{\text{-1}}$

Disse forhold bør anvendes med forsigtighed, da de opnås under visse belastningsforhold (bøjning og vridning). I træk-kompressionstest viser udholdenhedsgrænsen sig at være ca. 10-20% lavere end ved bøjning, og ved torsion af hule prøver viser den sig at være forskellig fra den, der opnås ved torsion af faste prøver.

I tilfælde af asymmetriske cyklusser testes prøverne ikke for bøjning, men for spændingskompression eller torsion ved hjælp af hydropulsatorer . For asymmetriske cyklusser opbygges et såkaldt begrænsende amplitudediagram. For at gøre dette skal du finde udholdenhedsgrænserne for den valgte værdi af jævnspænding ved den passende amplitude . Punkt A i dette tilfælde vil naturligvis være udholdenhedsgrænsen for en symmetrisk cyklus, og punkt B, som ikke har en amplitudekomponent og i det væsentlige er en permanent spænding, vil faktisk være den ultimative styrke : ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$ $\sigma _{\text{BP}}$

se billede

Den praktiske anvendelse af diagrammet over begrænsende amplituder er, at der efter opbygningen af diagrammet kun udføres tests for specifikke værdier af og . Hvis driftspunktet er placeret under kurven, er prøven i stand til at modstå et ubegrænset antal cyklusser, hvis det er over kurven, er det begrænset. ${\displaystyle \sigma _{m))$ $\sigma _{a}$

Indflydelse af cyklusasymmetri

Udholdenhedsgrænserne for en asymmetrisk cyklus er højere end for en symmetrisk. Når du bruger overgangslinjen, skal du overveje at , hvor . Ved brug af en parabel: [2] . $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-{\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})+\sigma _{m}$ $\sigma _{m}={\frac {1}{2}}(\sigma _{max}+\sigma _{min})$ $\sigma _{r}=\sigma _{-1}(1-({\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{pr}}})^{2})+\sigma _{m}$

Se også

Noter

↑ Zinoviev V. A. Kort teknisk reference. Bind 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - s. 344
↑ Zinoviev V. A. Kort teknisk reference. Bind 1. - M..-L. Tekhteorizdat, 1949. - s. 345

Litteratur

Feodosiev V.I. Materialers modstand. - M .: Forlag af MSTU im. N. E. Bauman, 1999. S. 479-483. ISBN 5-7038-1340-9