Усталость - накапливание поповреждений в материале под действием циклический нагрузок, приводит к образованию трещин и разрушению.
Выносливость - свойство противостоять усталости.
Машины для испытаний на усталость должны обеспечивать нагружение образцов по одной или нескольким схемам, приведенным на черт. 11-16. Машины для испытаний на усталость, обеспечивающие также проведение статических испытаний на разрыв, должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497-84.
Чистый изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII
Черт. 11
Поперечный изгиб при вращении образцов типов I, II, V, VIII при консольном нагружении
Черт. 12
Чистый изгиб в одной плоскости образцов типов I-VIII
Черт. 13
Поперечный изгиб в одной плоскости образцов типов I-VIII при консольном нагружении
Черт. 14
Повторно-переменное растяжение-сжатие образцов типов I-Х
Черт. 15
Повторно-переменное кручение образцов типов I, II, V, VIII
Черт. 16
Испытание на усталость.
Циклические напряжения совокупность изменения напряжений между двумя его предельными значениями бmax и бmin в течение периода Т.
При симметричном цикле:
R= -1
ба=бmax
бm=0
При таких повторно-переменных напряжениях металл постепенно из вязкого состояния переходит в хрупкий (устает). Хрупкое состояние объясняется появлением микротрещин, которые постепенно расширяются и ослабляют металл. В результате этого разрушения наступает при напряжениях, более малых, чем граница прочности. В деталях машин микротрещины появляются и развиваются из поверхности преимущественно в перерезах с резкими взломами линии контуру (например, при наличии канавок шпонок, надрезов, отверстий). Развитие трещин от уставшей связано также с дефектами реальных кристаллических структур: наличием дислокаций, субзерен (блоков), а также неметаллических включений, которые располагаются по границах зерен. Как видим, статическая прочность не может характеризовать выносливости металла при переменных нагрузках. Испытание на усталость (выносливость) проводят на разных машинах в зависимости от назначения изделия.
Наиболее распространенные машины для испытания:
1) изгибом при кручении;
2) при растяжении - сжатии;
3) при кручении.
Схема испытания на уставшую изгибом образца, который вращается. Образец закреплен в оборотном патроне машины и сгибается постоянным грузом Р, подвешенным с помощью подшипника к его концу. После разрушения образца его заменяют другим и уменьшают груз Р. Випробування повторяют несколько раз, каждый раз определяя число циклов (оборотов), которое доводит образец до разрушения. Границей выносливости считают наибольшее напряжение, которое может выдержать материал N раз не разрушаясь.