Разрушение металлов от усталости не сопровождается заметной пластической деформацией даже в таких пластичных металлах, как малоуглеродистая нелегированная сталь и медь. Правда, делать заключение, что разрушение от усталости происходит совершенно без развития пластической деформации, не верно. Пластической деформации не образуется в образце в целом, т.е. в макроскопическом её проявлении. Исследования показали, что при микроскопическом анализе пластические деформации проявляются. По мере напряжения появляются линии сдвига в зернах, расширяются, увеличиваются числом и, наконец, приводят к образованию трещин — к поломке. Эти исследования были проведены Ивингом и Намфри в 1903г. при нагрузках превосходящих предел усталости.
В 1923г. Гаф и Хансон провели подобные исследования, но при нагрузках менее предела усталости. Они также обнаружили в зернах линии сдвигов — пластическую деформацию, однако образцы не разрушались. Т.е. появление пластической деформации не приводит обязательно к разрушению. Признаки пластической деформации в металле, даже полученные при знакопеременном напряжении, не является ещё признаком усталости металлов. Всё это очень усложнило представление о природе явления усталости.
Появились одна за одной теории, гипотезы, одного единого мнения нет и сейчас.
Затем было открыто явление разной чувствительности различных металлов к надрезам. Пришлось всё начинать почти заново. Причем дискуссии даже обостряются, как отмечает Одинг И.А. Создание теории усложнялось тем. что на предел выносливости огромное влияние оказывает состояние поверхности оброню в. их размеры и прочее Масштабный эффект был открыт в 1929-1930 г.г., он оказался ошеломляющим: детали диаметром 5-10 мм имели значительно больший предел выносливости, чем диаметром 50-200 мм.
Теории усталости металлов.
Ранние теории. Первоначально считалось, что усталостное разрушение наступает при появлении пластической деформации, т.е. за предел усталости принимался σy. Опыты показали, что признаки пластической деформации еще не приводят к усталости.
Ивинг (1903г.) считали причиной повторной» скольжения, приводящее к истиранию металла. Продукты трения — способствуют расширению полос скольжения. Однако опыт показал, что плоскости скольжения постоянно меняются.
Билби (1907г.) развил «аморфную» теорию усталости. Согласно ее металл прилегающий к плоскости скольжения при циклических нагрузках становится аморфным с низким модулем упругости. Аморфное тело не выдерживает растягивающих напряжений. Однако возможность такого превращения не подтвердилась.
Теория упрочнения Гаф и Хансон (1923г.) При циклических нагрузках возникают в зернах пластические сдвиги. Они приводят к наклепу металлу, к упрочнению, к перераспределению напряжений внутри зерен и между ними. Накоплнение пластической деформации происходит не беспредельно. Получается предельный наклеп и далее возникновение трещины усталости. Если напряжение менее предела усталости, петля гистерезиса постепенно уменьшается до полного прекращения пластической деформации.
Загрузка...
