Характеристики цикла нагружения

Количественная оценка сопротивления усталости основывается на данных о характеристиках цикла нормальных s или касательных τ напряжений синусоидальной формы и числе циклов до разрушения образца. Для авиационных материалов при определении характеристик усталости в большинстве случаев применяют регулярное нагружение с синусоидальным циклом (рис.4.8а).

Рисунок 4.8

Из рассмотрения рисунка (рис. 4.8а) цикл напряжений можно характеризовать следующими параметрами.

1. Максимальное напряжение цикла s_max (τ_max) - наибольшее по абсолютному значению напряжение цикла.

2. Минимальное напряжение цикла - наименьшее по абсолютному значению напряжение цикла.

3. Среднее напряжение цикла s_m (τ_m) – постоянная составляющая цикла напряжений, равная алгебраической полусумме максимального и минимального напряжений цикла,

,

4. Амплитуда напряжений цикла s_a (τ_a) – наибольшее числовое положительное значение переменной составляющей цикла, равная алгебраической полуразности максимального и минимального напряжения цикла,

,

5. Размах напряжений цикла 2 s_a (2τ_a)- алгебраическая разность максимального и минимального напряжений цикла,

2s_a= s_max-s_min, 2τ_a= τ_max- τ _min

6. Коэффициент асимметрии напряжений цикла R_s (R_τ) –отношение минимального напряжения цикла к максимальному значению,

7. Частота циклов f - отношение числа циклов к интервалу времени их действия.

8. Период цикла T - продолжительность одного цикла нагружения:

Различают следующие разновидности циклов напряжений (рис. 4.8б).

1. Симметричный цикл напряжений (рис. 4.8г)- цикл у которого максимальное и минимальное напряжения цикла равны по абсолютному значению, но противоположны по знаку,

s_max=-s_min, τ_max=- τ_min, R_s =-1, R_τ=-1

2. Ассиметричный цикл напряжений (рис. 4.8 а, б, в, д, е, ж)- цикл, у которого максимальное и минимальное напряжения цикла имеют разные абсолютные значения,

s_m¹ 0, τ_m¹ 0

3. Знакопеременный цикл напряжений (рис. 4.8 в, г, д)- цикл напряжений, изменяющийся по знаку и по значению,

s_max> 0, s_min< 0, τ_max> 0, τ_min<0

4. Знакопостоянный цикл напряжений (рис. 4.8 а, б, е, ж)- цикл напряжений, изменяющийся только по абсолютному значению.

5. Отнулевой (пульсирующий) цикл напряжений (рис. 4.8 б, е)- знакопостоянный цикл напряжений, изменяющихся от нуля до максимума (s_min= 0, τ_min=0), или от нуля до минимума (s_max= 0, τ_max=0)