Усталость материала

Материал из VeloWiki
Перейти к: навигация, поиск
Усталостный излом шатуна

Усталость материала (англ. fatigue) — 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. Часто при определении срока службы используется не понятие времени, а понятие количества циклов (изгибов, изломов, сжатий-растяжений и пр.), а в некоторых отраслях, таких как автомобилестроение, количество циклов сводится к тысячам километров пробега.

Обратное свойство материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения указанное время). Кроме того это понятие близко связано с прочностью, имеет место быть понятие усталостной прочности.

Выносливость измерима, существуют методики её измерения.

[править] Особенности

  • Усталость является случайным процессом, часто показывает значительный разброс даже в контролируемых условиях.
  • Чем выше приложенная нагрузка, тем быстрее развивается усталость.
  • Наносимые повреждения носят кумулятивный характер. При снятии нагрузки, возврата в исходное состояние не происходит.
  • Усталость находится под влиянием целого ряда факторов, таких как температура, покрытие поверхности, микроструктура, наличие окисляющих или инертных химических веществ, остаточные напряжения и т. д.
  • Некоторые материалы (например, сталь и титановые сплавы) имеют теоретический предел усталости, нагрузки ниже которого не приводят к увеличению усталости.

[править] Усталостная прочность

Понятия усталостной прочности и предела усталости характеризуют способность материалов противостоять усталости. Усталостная прочность SNf — это нагрузка, при которой разрушение происходит после Nf циклов. Предел усталости Sf — это граничное значение нагрузки, при котором количество циклов до разрушения Nf стремится к бесконечности.

Усталостные кривые.PNG


Типичные значения предела усталости для разных металлов — 40-50 % от предела прочности. Для алюминиевого сплава это 130—200 МПа, для хромомолибденовой стали и титановых сплавов — 400—700 МПа.

[править] Усталость деталей велосипеда

Усталостное разрушение обода Mavic

Из велосипедных компонентов усталостным изломам наиболее подвержены:

В меньшей степени — вынос, вилка, ободья и др.

Источник — «http://velowiki.org/index.php?title=Усталость_материала&oldid=3179»