Przyczyną zmienności naprężeń może być nie tylko zmienność obciążeń, lecz i zmiana położenia elementu
P c P c-c z s
w D +smax
a c a r a zD p 2p 3p
P P y D w t
Mg=Pa
-smax
w a =w t
Rys.35
Na rysunku 35 przedstawiono przykład zmiennych naprężeń wywołanych zmianą położenia włókna D.
Działające na wałek stałe siły P wywołują w badanym włóknie D przekroju C zmienne naprężenia:
(a)
Podstawowym faktem stwierdzonym doświadczalnie jest,
że przy działaniu takich naprężeń zmiennych pęknięcie elementu może nastąpić przy wartości smax mniejszych nie tylko od granicy plastyczności, lecz i od jego granicy sprężystości. Ten fakt drastycznego zmniejszenia wytrzymałości jest jednym z objawów zjawiska tzw.
zmęczenia materiału. Zjawisko to jest decydującym o bezpieczeństwie, jak bowiem wynika z doświadczeń, jest ono przyczyną co najmniej 80% awarii maszyn.
s
spl ssp
smax
e
45WM
Punktem wyjścia analizy liczbowej są ustalane doświadczalnie własności zmęczeniowe materiałów. Badania takie przeprowadzane są na specjalnie ukształtowanych próbkach przy użyciu specjalnych maszyn realizujących określony typ cyklu np. symetrycznego (rys.35). Szeroko stosowana jest próba tzw.
zmęczenia giętno-obrotowego realizowana według schematu z rys.35. Rolę wałka spełnia tu wymienna próbka o zmniejszonej średnicy w części środkowej, która przy danym schemacie obciążenia podlega czystemu zginaniu. Przy badaniu danej próbki ustalamy wartość smax i notujemy liczbę cykli N, która w tych warunkach spowoduje zniszczenie tej próbki. Nastawiając dla kolejnych próbek różne wartości smax otrzymujemy odpowiadające im liczby N. Z danych tych tworzymy wykres smax(N), tzw. krzywą Wöhlera (rys.36), przy czym
dla większej jego zwartości odcięte N dajemy z reguły w skali logarytmicznej
MPa
350
300
250
200 Z-1
150 lgN
104 105 106 107 108 N
Rys.36 Typowa krzywa Wöhlera dla stali (stal 15G)
46WM
powłokach
E a
dPp dPt
G dβt
dP
dP rt
z dPt dPp+dP’
F
E z
a rp
a dβp dPp dPt
dP G
rt H dP
G δ dPt
z dPp+dP’
z Rys.37 Geometria i oznaczenia powłoki osiowo
symetrycznej, ...
chris061