Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер

















Яндекс.Метрика





Усталость материала

Усталость материала — в материаловедении — процесс постепенного накопления повреждений в детали под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению свойств материала, образованию трещин, их развитию и разрушению материала детали за указанное время.

Параметр, обратный к усталости материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения в указанное время либо за указанное число циклов нагружения).

Кроме того, это понятие близко связано с прочностью, существует также понятие усталостной прочности.

Выносливость можно численно измерить, существуют методики её измерения.

Выносливость, так же, как и прочность, для многих материалов сильно зависит от температуры, это явление получило название хладноломкость.

История

Первооткрывателем явления стал Вильгельм Альберт, но термин «усталость» был введён в 1839 году французским учёным Ж.-В. Понселе, который обнаружил снижение прочности стальных конструкций при воздействии циклических напряжений.

Наибольший вклад в научное обоснование проектирования металлических конструкций, подвергающихся циклическим напряжениям, внёс немецкий инженер Август Вёллер классическими опытами с железом и сталью в условиях повторного растяжения-сжатия, результаты которых были опубликованы в 1858—1870 годах.

Луис Шпангенберг в 1874 году впервые графически изобразил результаты исследований, опубликованных А. Вёллером в виде таблиц.

С тех пор[когда?] представление полученной зависимости между амплитудами напряжения цикла и числом циклов до разрушения называют диаграммой (кривой) Вёллера.

Предотвращение усталостного разрушения

Основным методом предотвращения усталостного разрушения является модификация конструкции механизма с целью исключения циклических нагрузок, либо замена материалов на менее склонные к усталостному разрушению. Значительное увеличение выносливости даёт химико-термическая обработка металлов, например, поверхностное азотирование.

Газотермическое напыление, особенно высокоскоростное газопламенное напыление, создаёт напряжение сжатия в покрытии материала и способствует снижению склонности деталей к усталостному разрушению.

Некоторые известные катастрофы, связанные с усталостным разрушением

  • 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.
  • 1954 — Крушения самолётов De Havilland Comet.
  • 1972 — Катастрофа Ан-10 под Харьковом.
  • 1977 — Обрушение пешеходного моста на станции Пушкино.
  • 1988 — Происшествие с Boeing 737 над Кахулуи.
  • 1989 — Катастрофа DC-10 в Су-Сити.
  • 1992 — авиакатастрофа в Амстердаме.
  • 1998 — Крушение ICE у Эшеде.
  • 2009 — Авария на Саяно-Шушенской ГЭС.
  • 2018 — Авария авиалайнера Рейс 1380 Southwest Airlines.