Циклі чна довгові чність англ cyclic durability кількість циклів напруження чи деформації або годин експлуатації витрима

Циклі́чна довгові́чність (англ. cyclic durability) — кількість циклів напруження чи деформації (або годин експлуатації), витриманих навантажуваним об'єктом до граничного стану (утворення втомної тріщини визначеної довжини або повного руйнування). Вона характеризує працездатність матеріалу в умовах циклів навантажень, що повторюються багатократно.

Руйнування шатуна з алюмінієвого сплаву. Темна зона: зона розвитку тріщини. Світла зона: зона крихкого доламу

Цикл напруження — сукупність зміни напруження між двома його граничними значеннями σ_max і σ_min за період T. При експериментальному визначенні опору матеріалу втомі за базовий обрано синусоїдальний цикл. Він характеризується коефіцієнтом асиметрії циклу r = σ_min/ σ_max; амплітудою напруження σ_a = (σ_max — σ_min)/2; середнім напруженням σ_m = (σ_max + σ_min)/2.

Розрізняють симетричні цикли (r = -1) і асиметричні (r змінюється у широких межах). Різні види циклів характеризують різні режими роботи деталей машин.

Процеси поступового накопичення ушкоджень в матеріалі під дією циклічних навантажень, що приводять до зміни його властивостей, утворення та росту тріщин, руйнування, називають втомою матеріалу, а властивість чинити опір дії циклічного навантаження (протистояти втомі) — витривалістю.

Криві втоми сталі (синій колір) та алюмінію (червоний колір)

Циклічну довговічність, як один з критеріїв витривалості (разом з границею витривалості) визначають на основі кривих втоми, які будують за результатами випробувань зразків на втому (ГОСТ 25.502-79). Їх проводять на спеціальних машинах, що створюють у зразках багаторазове навантажування (розтяг-стиск, згин, кручення). Зразки (не менше 15 шт.) випробовують послідовно на різних рівнях напружень, визначаючи число циклів до руйнування. Результати випробувань зображують у вигляді кривої втоми, яка у : «σ_max (або σ_a) — число циклів навантажувань N» складається з прямолінійних ділянок. Горизонтальна ділянка визначає напруження, яке не викликає втомного руйнування після як завгодно великого або заданого (базового N_б) числа циклів. Це напруження є фізичною границею витривалості σ_r (r — коефіцієнт асиметрії циклу), при симетричному циклі σ₋₁. Похила ділянка кривої втоми характеризує обмежену границю витривалості, що дорівнює напруженню σ_к, яке може витримати матеріал протягом певного числа циклів (N_к).

Криві втоми з горизонтальною ділянкою є типовими для сталей за невисоких температур випробувань. Криві без горизонтальних ділянок є характерними для кольорових металів, а також для всіх матеріалів, що працюють при високих температурах або у корозійному середовищі.

Криві втоми в області обмеженої довговічності визначають на основі статистичної обробки результатів випробувань. Це пов'язане із значним розкидом значень довговічності через її високу чутливість до стану поверхні зразків.

Див. також

Втома матеріалу

Примітки

ДСТУ 2444-94 Розрахунки та випробування на міцність. Опір втомі. Терміни та визначення.
За базу випробувань N_б (відповідає точці початку горизонтальної ділянки або точці перегину) приймають 10⁷ циклів для сталі і 10⁸ циклів для кольорових металів.

Джерела

Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. — К.: Наук, думка, 1981. — 344 с.
Панасюк В. В. и др. Механика разрушения и прочность материалов. Т. 4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. — К.: Наукова думка, 1990. — 679 с. —

[DSTU2444-1] ДСТУ 2444-94 Розрахунки та випробування на міцність. Опір втомі. Терміни та визначення.

[2] За базу випробувань N_б (відповідає точці початку горизонтальної ділянки або точці перегину) приймають 10⁷ циклів для сталі і 10⁸ циклів для кольорових металів.