414223839

Próby zmęczeniowe

13.1.    Wstęp

Obciążenia działające w różnych układach mechanicznych najczęściej zmieniają się w czasie. Wywołują one w materiale złożone zjawiska i zmiany, zależne od wartości tych naprężeń i liczby cykli, które określamy jako zmęczenie materiału. Zmęczenie materiału obniża    trwałość    elementów    konstrukcyjnych

i jest częstym powodem pęknięć zmęczeniowych tych elementów, prowadząc do niebezpiecznych wypadków. Szczególnie niebezpieczne są zniszczenia zmęczeniowe elementów w środkach transportowych, gdyż są powodem poważnych katastrof. Charakterystyczne cechy złomu zmęczeniowego to:

1.    Pękniecie zmęczeniowe występuje przy maksymalnych wartościach zmieniającego się naprężenia, znacznie niższych od wytrzymałości doraźnej Rn„ a nawet granicy plastyczności Re z czego wynika, że zdolność materiału do przenoszenia obciążeń wielokrotnie zmiennych jest mniejsza od obciążeń statycznych.

2.    Zniszczenie następuje po pewnym okresie pracy elementu w sposób nagły.

3.    Pęknięcia zmęczeniowe mają charakter pęknięć kruchych, niezależnie od tego czy w statycznej próbie rozciągania materiał wykazuje własności sprężysto-plastyczne, czy kruche.

13.2.    Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawami doświadczalnych badań wytrzymałości zmęczeniowej materiału, stosowanymi próbkami oraz urządzeniami stosowanymi do tych badań. Wykonanie ćwiczenia polega na przeprowadzeniu próby zmęczeniowej dla stali przy zginaniu obrotowym i wyznaczeniu wytrzymałości zmęczeniowej ograniczonej.

13.3.    Charakterystyka naprężeń zmęczeniowych

Zmianę naprężenia podczas jednego okresu nazywamy cyklem naprężeń. Cykle naprężeń mają zazwyczaj charakter losowy, wynikający z eksploatacji urządzenia. Na przykład na kadłub statku wpływają fale morza, drgania silnika, rozkład ładunku i manewrowanie podczas pływania. W próbach zmęczeniowych stosuje się cykle sinusoidalne jako najłatwiejsze do zrealizowania. Cykl taki przedstawiony jest na rysunku 13.1.

o [MPa]

0

t [sek]

Rys. 13.1. Sinusoidalny cykl naprężeń

W cyklu naprężeń zmiennych sinusoidalnie wyróżniamy: 1) naprężenie maksymalne cyklu cr ,