Усталость материала

0
27
Усталость материала

Усталость материала — в материаловедении — процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению материала за указанное время. Обратное свойство материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения указанное время). Кроме того, это понятие близко связано с прочностью, существует понятие усталостной прочности.

Выносливость измерима, существуют методики её измерения. Выносливость, так же, как и прочность, для многих материалов сильно зависит от температуры, это явление получило название хладноломкость. Первооткрывателем явления стал Вильгельм Альберт (en:Wilhelm Albert), но термин «усталость» был введён в 1839 году французским ученым Ж.-В. Понселе, который обнаружил снижение прочности стальных конструкций при воздействии циклических напряжений. Наибольший вклад в научную основу проектирования металлических конструкций, подвергающихся повторным напряжениям, внёс немецкий инженер Август Вёллер (en:August Wohler) классическими опытами с железом и сталью в условиях повторного растяжения-сжатия, результаты которых были опубликованы в 1858—1870 годах. Л. Шпангенберг (de:Louis Spangenberg) в 1874 году впервые графически изобразил результаты исследований, опубликованных А. Вёллером в виде таблиц. С тех пор графическое представление полученной зависимости между амплитудами напряжения цикла и числом циклов до разрушения называют диаграммой (кривой) Вёллера.

Предотвращение

Основным методом предотвращения усталостного разрушения является модификация конструкции механизма с целью исключения циклических нагрузок, либо замена материалов на менее склонные к усталости. Значительное увеличение выносливости даёт химико-термическая обработка металлов, например азотирование. Газотермическое напыление, особенно высокоскоростное газопламенное напыление, создаёт напряжение сжатия в покрытии материала и способствует защите деталей от разрушения.

Известные катастрофы, связанные с усталостью материала Версальская железнодорожная катастрофа — произошла 8 мая 1842 года. Изначальной причиной послужил излом оси паровоза. Погибло около 55 человек, в том числе и известный исследователь Жюль-Сезар Дюмон-Дюрвиль со своей семьёй. Одна из крупнейших железнодорожных катастроф XIX века.

Последующее расследование показало всю важность исследований усталости материалов от постоянных циклических нагрузок. 1919 — затопление Бостона патокой Крушения самолётов De Havilland Comet. 1972 — авиакатострофа под Харьковом. 1988 — авиапроисшествие на Гавайских островах. 1992 — авиакатастрофа в Амстердаме. 1998 — железнодорожная катастрофа под Эшеде (крушение высокоскоростного поезда Intercity-Express). 2009 — Авария на Саяно-Шушенской ГЭС.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here