Wytrzymałość zmęczeniowa metali

Zjawisko zmęczenia metali wiąże się z oddziaływaniem na określony element konstrukcyjny bądź część składową mechanizmu – zmiennych obciążeń w czasie. Pod wpływem takich obciążeń w materiale tych elementów bądź części mogą powstać pęknięcia, które nie powstałyby nigdy przy obciążeniu stałym, nie zmieniającym się.

Pęknięcia te spowodowane są w mniejszym lub większym stopniu działaniem karbu, tj. płytkich nacięć lub uszkodzeń na powierzchni materiału. Z wykresu naprężeń w próbce z karbem poddanej próbie na rozciąganie (rys, 3-4) jasno wynika, że rozkład naprężeń w najniekorzystniejszym przekroju jest nierównomierny i że największe naprężenia występują na dnie wycięcia (karbu).

Znając istotę zjawiska zmęczenia metali lub innych materiałów, możemy z kolei określić wytrzymałość zmęczeniową. Otóż jest to największe naprężenie, które materiał może przenieść nieograniczoną liczbę razy w określonych warunkach.

Wytrzymałość zmęczeniową wyznacza się doświadczalnie, wykonując w tym celu różne próby, np. próby obustronnego zginania na próbkach obracających się, obciążonych silą stalą. Niemożliwe jest jednak każdorazowe badanie próbki przy nieograniczonej liczbie okresów zmian naprężeń – dla wszystkich rodzajów stali (na podstawie wyników badań) dlatego wytrzymałość zmęczeniową określamy takim naprężeniem, które przy 10 milionach zmian obciążenia nie powoduje jeszcze zniszczenia (złamania) badanej próbki, ale już niewielki wzrost naprężenia powoduje zniszczenie próbki przy tej samej liczbie zmian obciążenia.

Na wytrzymałość zmęczeniową wpływ mają takie czynniki jak np.: gładkość powierzchni, korozja, kształt przekroju elementu konstrukcyjnego lub części i ich wielkość. Uwzględniając powyższe stwierdzenie oraz spostrzeżenia wynikające z omówionego wykresu naprężeń (rys. 3-4) – łatwo można wyciągnąć wniosek ogólny, a mianowicie: wszelkie zmiany przekroju, otwory, płytkie nacięcia (karby) bądź miejsca skorodowane na powierzchniach materiałów powodują zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej na skutek występujących w przekrojach największych naprężeń w tych właśnie miejscach – uszkodzonych lub osłabionych.

Leave a Reply