Bez nazwy

30

3.2. Podstawowe badania zmęczeniowe

Najprostsza metoda badań zmęczeniowych polega na wyznaczaniu krzywej U obiera (rss. 3 3). przy czvm stosuje się w niej obciążenie sinusoidalnie zmienne o staKch parametrach. Bada sie wiele próbek przy obciążeniach o stopniowo ma-le^aoch naprężeniach maksymalnych w cyklu. Badania prowadzi się aż do uzyskania /łomu próbki. Przy mniejszych obciążeniach złomy występują po większej liczbie c\ kii zmian naprężeń. W wyniku tego typu badań otrzymuje się linię jak na rysunku 3.3a. zwaną krzywą Wóhlera, która dla stali pracującej w normalnych warunkach (niepodwyższona temperatura, środowisko nieagresywne) ma poziomą asymptotę. Jeśli bowiem zmniejszamy naprężenia poniżej pewnej granicznej wartości. to pomimo przepracowania przy tych naprężeniach bardzo dużej liczby cykli złom nie wystąpi. Ta graniczna wartość jest nazywana trwałą lub nieograniczoną ssy trz.ymafością zmęczeniową.

Rys. 3.3. Krzywa Wdhlera w układzie: a) normalnym. b) póllogarytmicznym

Linię pokazaną na rysunku 3.3a z dużą dokładnością można przedstawić w układzie półlogarytmicznym (czasami w układzie podwójnie logarytmicznym) za pomocą linii łamanej (rys. 3.3b). Punkt załamania linii w tym układzie leży najczęściej między 10⁶ a 3 - 10^a cykli. Wynika z tego, że jeżeli pęknięcie nie wystąpiło po kilku milionach cykli, to nie powinno wystąpić już wcale i ten poziom naprężeń można przyjąć za bezpieczny. Dla uzyskania większej pewności w normie [1] ustalono, że w przypadku niewystąpienia złomu wymagana liczba zmian obciążenia (baza próby zmęczeniowej) wynosi 10⁷ cykli dla próbek stalowych pracujących w normalnych warunkach. W podwyższonej temperaturze, w środowisku korozyjnym, dla metali ko!orosvych, tworzyw sztucznych krzywa Wohlera ma asymptotę lekko nachyloną i dlatego badania zmęczeniowe należy prowadzić nawet do 10* cykli. W badaniach połączeń spawanych i węzłów konstrukcyjnych bazę próby skraca się do 5 lub nawet 2 milionów cykli.

Jak wynika z powyższego, trwała (nieograniczona) wytrzymałość zmęczeniowa, nazywana też granicą zmęczenia, jest to maksymalne naprężenie o przebiegu sinusoidalnym i stałych parametrach, które nie powoduje złomu .zmęczeniowego po wykonanju bazowej liczby cykli. Trwałą wytrzymałość zmęczeniową oznacza się symbolem Z uzupełnionym dwoma indeksami. Pierwszy indeks oznacza obciążenie: r - rozciąganie, c - ściskanie, s - skręcanie, g - gięcie, t - ścinanie. Drugi -charakter cyklu: o - obciążenie obrotowe obustronne (cr_m„ = - cr_m,J,j - jednostronne (cw = 0 lub o-_mm = 0). Przykłady: Z₇, Z_w, Z_y. Wyjątek stanowi symbol Z,_c, oznaczający trwałą wytrzymałość zmęczeniową przy symetrycznym cyklu rozciąganie - ściskanie.

o

11

a)

Rys. 3.4. Obciążenie: a) symetryczne, R = - I, b) jednostronne odzerowo tętniące. R - 0 Charakter cyklu opisuje się także współczynnikiem asymetrii cyklu

(3.3)

Próbę Wohlera prowadzi się przy ustalonym jednym parametrze - najczęściej przy stałym a_m lub R.

mrrrmu—rrm iw—« ti ritni—i i r rmn—rrrmw ► ,0^ io< io’ w“ to’ N

Rys. 3.5. Zakresy wytrzymałości zmęczeniowej