Многие механические детали и инженерные узлы работают при знакопеременных нагрузках. При действии знакопеременных нагрузок, хотя уровень напряжений ниже предела текучести материала, внезапные хрупкие разрушения будут возникать и после повторяющихся циклов напряжений в течение длительного времени. Это явление называется усталостью металлических материалов.
Характеристики усталостного разрушения металлических материалов:
1. Напряжение нагрузки знакопеременное;
2. Время действия нагрузки велико;
3. Разрушение происходит мгновенно;
4. Будь то пластичный материал или хрупкий материал, он является хрупким в зоне усталостного разрушения.
Поэтому усталостное разрушение является наиболее распространенной и наиболее опасной формой разрушения в технике.
Явление усталости металлических материалов можно разделить на следующие типы в зависимости от различных условий:
1. Многоцикловая усталость: относится к усталости с числом циклов напряжения более 100000 в условиях низкого напряжения (рабочее напряжение ниже предела текучести материала или даже ниже упругого лимит). Это самый распространенный тип усталостного разрушения. Многоцикловая усталость обычно называется усталостью.
2. Малоцикловая усталость: относится к усталости, при которой число циклов напряжения ниже 10000~100000 при высоком напряжении (рабочее напряжение близко к пределу текучести материала) или высокой деформации. Поскольку переменная пластическая деформация играет основную роль в этом усталостном разрушении, его также называют пластической усталостью или усталостью от деформации.
3. Термическая усталость: относится к усталостному повреждению, вызванному повторяющимся действием термического напряжения, вызванного изменениями температуры.
4. Коррозионная усталость: относится к усталостному повреждению компонентов машин при совместном воздействии переменных нагрузок и агрессивных сред (таких как кислота, щелочь, морская вода, реактивный газ и т. д.).
5. Контактная усталость: относится к контактной поверхности деталей машин. При многократном действии контактных напряжений происходит питтинговое отслоение или поверхностное дробление и отслаивание, что приводит к выходу из строя и повреждению деталей машин.
