Agnieszka Lampka

Inżynieria Materiałowa

Temat: Badanie wytrzymałości zmęczeniowej metali.

1.Wstęp

Obciążenie zmienne w czasie powoduje powstanie w materiale elementu

konstrukcyjnego zmiennego stanu naprężenia. Badania doświadczalne wykazują, że materiał

może ulec uszkodzeniu przy naprężeniu cyklicznym o wartości znacznie mniejszej od

wytrzymałości doraźnej Rm, a nawet od granicy plastyczności Re. Zmęczeniem materiału

określa się zmiany w materiale elementów konstrukcyjnych maszyn poddanych działaniu

obciążeń zmiennych w czasie, prowadzące do obniżenia wytrzymałości i w konsekwencji do

zniszczenia elementu konstrukcyjnego.

2 .Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem zmęczenia materiału, wielkościami opisującymi obciążenie i naprężenie cykliczne, z metodyka badań zmęczeniowych oraz z urządzeniami do badan zmęczeniowych.

3. Definicje wielkości charakterystycznych związanych z wytrzymałością zmęczeniową.

Główna przyczyna zmęczenia materiału są mikropęknięcia, które propagują i łączą się w grupy pod wpływem obciążenia zmiennego w czasie. W obszarze mikropęknięć powstaje lokalne spiętrzenie naprężeń, a po pewnym czasie propagacja i łączenie się mikropęknięć przenosi się do skali makro. Proces postępuje tak długo, aż osiągnięta zostanie pewna krytyczna długość pęknięcia, po której element konstrukcyjny ulegnie gwałtownemu zniszczeniu. Mikropęknięcia tworzą się najczęściej na powierzchni materiału, tzn. tam gdzie występują słabsze ziarna materiału.

4. Opis rodzajów cykli zmęczeniowych

-złom zmęczeniowy

Możemy wyróżnić dwie strefy przełomu .

- strefa pierwsza nazywa się strefą zniszczenia zmęczeniowego. Ma ona często charakterystyczną gładka i błyszczącą (muszlowa) powierzchnie.

-strefa druga, bardziej gruboziarnista, powstaje nagle w ostatnim etapie pracy elementu konstrukcyjnego. Ta część przełomu nazywa się strefa doraźną.

5. Opis sposobu tworzenia krzywej S−N,

Próbkę obciążoną statycznie wprawia się w ruch obrotowy. Wówczas górne włókna próbki poddane są ściskaniu, a dolne rozciąganiu. Przejście od rozciągania do ściskania odbywa się w trakcie jednego cyklu Minimalna ilość próbek wykorzystanych w trakcie badania powinna wynosić od 8 do 12 sztuk. Pierwsze przyłożone obciążenie powinno wywoływać naprężenia maksymalne poniżej wartości Rm. Kolejne próbki obciąża się tak, aby osiągnąć mniejsze wartości obciążenia maksymalnego przy jednoczesnym zwiększeniu ilości cykli do zniszczenia. Po przeprowadzonych próbach tworzony jest wykres .

6.Opis sposobu tworzenia wykresu Smitha

Wyniki pomiarów przeprowadzonych dla
m = const umożliwiają wyznaczenie wartości
min,
max (dla danego
m), przy których nie nastąpi zniszczenie próbki, a ich zestawienie można zaprezentować w postaci wykresu Smitha.Wykres wykonywany jest we współrzędnych
m,
max/min. Krzywe BA i AB wyznaczają odpowiednio maksymalna i minimalna wartość naprężenia zmiennego dla danej wartości
m.

7. Zjawiska wpływające na zmęczenie materiału.

-wpływ karbu

-wpływ działania środowiska korozyjnego

-wpływ skali

-wpływ krótkotrwałych przeciążeń

-wpływ stanu powierzchni

---