Визначення границі витривалості. Діаграма утоми

Для визначення границі витривалості того чи іншого матеріалу треба на відповідній випробувальній машині випробувати партію зразків з да­ного матеріалу в кількості 6—12 шт. Для цього найчастіше беруть гладкі циліндричні зразки діаметром 7...10 мм.

Границі витривалості матеріалу при вибраній характеристиці циклу r, зрозуміло, будуть рівними залежно від виду деформації, при якій випробовують зразки, тобто залежно від того, при змінних напруженнях розтягання-стискання, змінному крученні, згинанні або ж в умовах склад­ного напруженого стану їх випробовують. Тому, ставлячи метою визна­чити границю витривалості, слід наперед зазначити, при якому виді де­формації та характері зміни напружень за цикл треба визначити границю витривалості.

У лабораторних умовах симетричний цикл здійснити найбільш просто. Схему найпростішої установки для визначення границі витривалості при ротаційному згинанні у разі симетричного циклу зображено на рис. 6.3. При обертанні зразка його зовнішні волокна зазнаватимуть навперемін­но то розтягання (коли вони знизу), то стискання (при повороті зразка на 180°).

Рис. 6.3. Випробовувульна машина на втому

При випробуванні партії зразків з метою визначити границю витривалості треба давати такі навантаження на окремі зразки, щоб вони не руйнувалися, витримавши різну кількість циклів навантажування.

Обробка здобутих експериментальних даних, як правило, супроводжується побудовою кривої утоми, яку в літературі часто називають кривою Веллера (рис. 6.4). Криву утоми будують по точках у координатах кілько­сті циклів N та напруження р_тах. Кожному зразку, що зруйнувався, на діа­грамі відповідає одна точка з координатами N (кількість циклів до руйнування) та р_тах (напруження), тобто крива утоми є функцією .

Порядок прикладання навантажень на випробувані зразки здебільшого вибирають спадним, тобто на перший зразок дають навантаження, що значно перевищують границю витривалості, а навантаження на наступні зразки поступово знижують. Зрозуміло, що кожен з менш навантажених зразків буде витримувати дедалі більшу кількість циклів. Можна вибра­ти й інший порядок навантажування.

Будуючи криву утоми по точках зруйнованих зразків, легко переконатися, що, наприклад, при випробуванні сталі (рис. 6.4, крива 1) при високому рівні напруження крива стрімко падає, а в міру зниження їх крутість зменшується, і крива асимптотично наближається до деякої горизонтальної прямої, що відсікає на осі ординат відрізок, величиною якого й визначається границя витрива­лості. Ордината точки на кривій, де остання практично починає збігатись із зазначеною асимп­тотою, відповідає такому на­пруженню, при якому зразок не зруйнується, пройшовши кіль­кість циклів, що відповідає на­перед заданій величині, так зва­ній базі випробувань .

Рис. 6.4. Крива Веллера