Кривая усталости и предел выносливости.

Способность материала противостоять действию переменных нагрузок оценивают пределом выносливости, значение которого определяют экспериментальным путем. Для проведения испытаний изготавливают серию образцов: гладких, цилиндрических, полированных, определенного диаметра (d = 5 … 12 мм).

Целью испытаний является определение числа циклов , при котором разрушается каждый образец при заданном напряжении. Первый образец нагружают симметричным циклом с амплитудой напряжения и доводят его до разрушения. Снижая нагрузку, испытывают следующие образцы. По данным эксперимента строят диаграмму: , которую называют кривой усталости (выносливости) (рис. 2.33).

Практикой установлено, что для многих машиностроительных материалов характерной особенностью кривой усталости является наличие горизонтальной асимптоты. Это означает, что при некотором значении наибольшей амплитуды напряжения цикла образец может выдержать теоретически бесконечно большоечисло циклов нагружения. Это напряжение носит названиепредела выносливости и обозначается в общем случае , где – коэффициент асимметрии цикла. Для черных металлов за предел выносливости принимают предельные значения напряжения, при котором не происходит усталостного разрушении после прохождения 107 циклов. Это число циклов называют базовым и обозначают . Для цветных металлов и закаленных сталей принимают циклов, так как на кривой усталости этих материалов не наблюдается горизонтального участка.

Экспериментально установлено, что значение предела выносливости образца материала зависит от вида деформации (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.), характеристики цикла и может быть приближенно назначено в зависимости от временного сопротивления [7].

Зависимость между переменным напряжением и числом циклов до разрушения достаточно точно описывается уравнением

, (2.89)

где – показатель степени, величина постоянная для данного материала и температуры.