Фрикционно-механическая усталость Выполнила студентка группы 10802

«Фрикционно-механическая усталость» Выполнила студентка группы № 10802 Т. А. Попова

ЯВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ • Усталостное разрушение – разрушение материала под действием повторно-переменных напряжений. • Усталость материала – постепенное накопление повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещин в материале и разрушению. • Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению. • Предел выносливости (усталости) – наибольшее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов. Механизм усталостного разрушения во многом связан с неоднородностью реальной структуры материалов (различие размеров, очертаний, ориентации соседних зерен металла; наличие различных включений – шлаков, примесей; дефекты кристаллической решетки, дефекты поверхности материала – царапины, коррозия и т. д. ).

Кроме свойств материала, на усталостную прочность оказывают влияние следующие факторы: 1) наличие концентраторов напряжений; 2) масштабный фактор, то есть влияние абсолютных размеров детали (чем больше размеры детали, тем ниже усталостная прочность); 3) качество обработки поверхности (с уменьшением шероховатости поверхности детали растет усталостная прочность); 4) эксплуатационные факторы (температура, коррозия, частота нагружения, радиационное облучение и т. д. ); 5) наличие поверхностного слоя, упрочненного различными технологическими методами

О РАЗВИТИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ УСТАЛОСТИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ОБЪЕМНОМ НАРУЖЕНИИ И ТРЕНИИ В современных книгах механическую усталость определяют как процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений (деформаций), приводящий к изменению его строения и свойств, образованию и развитию трещин и к разрушению. «Термин усталость металлов означает, таким образом, поведение металлов, подвергаемых повторным напряжениям» . Здесь под поведением материала можно понимать что угодно: и повреждение, и трещины, и разрушение и т. п. – независимо от тех физических механизмов, которые обнаруживаются исследователями время от времени в некоторых конкретных условиях нагружения того или иного конкретного материала, в том числе и на разных масштабных уровнях (атомном, микро-, мезо-, макроуровне). Обобщенное определение оказалось применимым и тогда, когда И. В. Крагельским был установлен (в 1939 г. ) усталостный механизм изнашивания при трении скольжения: в последующие десятилетия стали говорить об объемной (или механической) усталости и о поверхностной (или фрикционной) усталости.

Поверхностное повреждение Поверхностное усталостное повреждение реализуется при контактном взаимодействии двух твердых тел, прижимаемых друг к другу контактной нагрузкой в процессе относительного движения; эти тела составляют специфический объект – пару трения. Движение всякого индентора, прижимаемого к поверхности, гонит перед собой волну знакопеременной деформации, повторение которой в процессе трения и ведет (обязательно) к поверхностной усталости со всеми вытекающими отсюда последствиями.

По сравнению с объемной (механической) усталостью тут обнаруживаются три особенности: а) объемное разрушение в данных условиях не реализуется – обнаруживается повреждение и разрушение (износ) лишь тонкого поверхностного слоя; б) поверхностная усталость обычно сопровождается многообразными физико-химическими явлениями, поскольку между трущимися элементами образуется активное третье тело (смазка+продукты изнашивания); в) контактное циклическое взаимодействие реализуется и при ударе твердых частиц, жидких капель; потоков жидкости и газа, несущих твердые частицы; при воздействии излучений различной природы. В случае в) имеют дело, по существу, с микроусталостью: требуется воздействие огромного числа частиц, чтобы пошел усталостный процесс. По-видимому, даже коррозию можно причислить к усталостным явлениям: в течение длительного времени электрохимические взаимодействия повторяются бесчисленное число раз.