Циклічне напруження

Циклі́чне напру́ження (англ. cyclic stress) — механічне напруження у матеріалі, що циклічно змінюється за величиною (а часто і знаком) у часі. Циклічні напруження виникають як наслідок прикладання циклічного навантаження (циклічного навантажування).

Цикл напру́жень (англ. stress cycle) — це сукупність послідовних значень механічних напружень за один період їх зміни.

Параметри циклу напружень

Параметри циклу напружень

Цикл напружень характеризується такими параметрами:

• максимальним напруженням ${\displaystyle \left(\sigma _{max}\right)}$;
• мінімальним напруженням ${\displaystyle \left(\sigma _{min}\right)}$;
• середнім напруженням ${\displaystyle \left(\sigma _{m}={\frac {\sigma _{max}+\sigma _{min}}{2}}\right)}$;
• амплітудою циклу ${\displaystyle \left(\sigma _{a}={\frac {\sigma _{max}-\sigma _{min}}{2}}\right)}$;
• розмахом циклу ${\displaystyle (\Delta \sigma =2\sigma _{a})}$
• характеристикою циклу (коефіцієнтом асиметрії) ${\displaystyle \left(r={\frac {\sigma _{min}}{\sigma _{max}}}\right)}$.

Види циклів напружень

Цикли напружень бувають:

• знакопостійними, якщо алгебраїчні знаки напружень ${\displaystyle \sigma _{max}}$ і ${\displaystyle \sigma _{min}}$ є однаковими;
• знакозмінними у протилежному випадку.

Симетричний цикл напружень — цикл напружень, у якого максимальне і мінімальне напруження є однаковими за абсолютним значенням, але протилежними за знаком. Для симетричного циклу: ${\displaystyle \sigma _{m}=0;\sigma _{a}=\sigma _{max}=-\sigma _{min};r=-1}$.

Пульсуючий (віднульовий) цикл напружень — цикл напружень, що змінюються від нуля до свого максимального або мінімального значення. Для такого циклу: ${\displaystyle \sigma _{m}={\frac {\sigma _{a}}{2}};r=0(\sigma _{m}>0);r=\infty (\sigma _{m}<0)}$. Границя витривалості в умовах розтягування-стискання буде позначатись ${\displaystyle \sigma _{-1}}$, в умовах кручення ${\displaystyle \tau _{-1}}$.

Сталий цикл — цикл напружень, у якого напруження не змінюються у часі: ${\displaystyle \sigma _{a}=0;\sigma _{m}=\sigma _{max}=\sigma _{min};r=+1}$.

Характер (закон) зміни напружень у часі практично не впливає характеристики витривалості, істотними є характеристики циклу напружень. Границя витривалості за симетричного циклу є мінімальною при однаковому розмаху циклу напружень.

Сказане про цикли напружень відноситься як до нормальних, так і дотичних напружень.

Див. також

• Втома матеріалу
• Границя витривалості

Джерела

• Опір матеріалів. Підручник / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.: Вища школа,1993. — 655 с. —

Посилання

• Розрахунки на опір втомленості: навч.-метод. посіб. з розділу курсу «Опір матеріалів» [для студ. машинобуд. спеціальн.] / Б. М. Киркач, В. І. Конохов, С. Ю. Погорілов та ін. — Харків: НТУ «ХПІ», 2012. — 104 с.
• Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Механіка руйнування» для студентів денної форми навчання за напрямом 6.060101 «Будівництво» / Укладач: Ясній П. В., Ясній В. П. — Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2017 — 48 с.