Багато деталей працюють в умовах, коли напруження в них періодично змінюють свою величину, наприклад при багатократному згині дроту верхні волокна його перемінно знаходяться або у стані розтягу,  або у стані стиснення. Дріт через декілька циклів згинань руйнується. Однократна зміна напружень має назву цикл. Матеріали, які тривалий час піддавалися дії змінних навантажень, можуть руйнуватися при напруженнях менших ніж границя міцності чи навіть плинності.
    Руйнування настає у результаті розвитку та поступового збільшення тріщин та має типічний крихкий характер (без помітних деформацій), що підсилює небезпеку такого руйнування.  Це явище має назву втома матеріалів. Для забезпечення надійності машин необхідно виконувати розрахунки на витривалість. Витривалість – це спроможність матеріалів протидіяти зовнішнім циклічним навантаженням не руйнуючись.
    Як  правило мікротріщини виникають у зонах концентрації напружень.
Концентрація напружень – це різке підвищення напружень у зоні концентраторів напружень (отворів, різкої зміни поперечного перерізу, галтелей, виточок, шпонкових пазів, посадок з натягом тощо).
Цикли напружень.
При розрахунку необхідно насамперед встановити характер циклу навантажень.
Цикли  змінних напружень характеризуються:
1) максимальним напруженням
2) мінімальним напруженням
3) середнім напруженням
4) амплітудою циклу
5) коефіцієнтом асиметрії циклу.
Симетричний цикл
Віднульовий (пульсуючий)
Постійне статичне напруження
    Як правило, на міцність впливає амплітудна складова.
Іспити проводять на спеціальних машинах, як правило обирають згин з симетричним циклом. Зразок  закріплюється в патроні  шпинделі машини, що обертається з деякою кутовою швидкістю. На кінці зразка посаджений підшипник 3, через який передається сила F постійного напрямку. Легко бачити, що при цьому зразок буде піддаватися дії згину із симетричним циклом. Дійсно, матеріал зразка в найбільш небезпечній точці А в положенні, зазначеному на малюнку, зазнає напружень розтягу, тому що консоль згинається опуклістю вгору.
    Однак після того, як зразок повернеться наполовину обороту точка А виявиться внизу, у стиснутій зоні, і напруження в ній стане рівним . Після наступної половини обороту зразка точка А виявиться знову нагорі і т.д. При переході через нейтральну вісь напруження в точці А буде дорівнює нулеві. Іспит   ведуть   у   наступній   послідовності Беруть 6—8 однакових зразків звичайно діаметром 6...10 мм с полірованою поверхнею.     Перший зразок навантажують до значної напруги для того, щоб він зруйнувався при порівняно   невеликому числі N1 оборотів (циклів). Починають побудову діаграми в координатах:   напруження — число   циклів,   наносять  точку  А з абсцисою NI і  ординатою. Потім іспитують   другий   зразок,   створюючи   декілька   менше напруження 2. Він зруйнується при більшому числі N2. На діаграму наносять точку В с координатами 2, N2.
    Потім випробують наступні зразки,  поступово зменшуючи напруження. Вони зруйнуються при більшим числі циклів. Відклавши ці точки, одержимо криву ABCD(крива втоми, крива Велора) діаграма   характерна тим,   що,  починаючи   з   деякої напруження,    крива    йде   практично   горизонтально (ділянку CD). Це означає, що при певному напруженні зразок  може, не   руйнуючи, витримати нескінченно  велике   число   циклів.
    Розглянемо роботу вала, на який насаджені зубчасті колеса чи шківи пасових передач. Внаслідок обертання валу напруження згину у різних точках його поперечного перерізу змінюються по симетричному циклу, навіть при постійному навантаженні (винятком є ті випадки, коли навантаження обертається разом з валом).
Напруження крутіння змінюються пропорційно зміні навантаження. У більшості випадків важко встановити дійсний цикл навантаження машини в умовах експлуатації. Тоді розрахунок виконують по номінальному навантаженню, а цикли приймають:
при згині – симетричний,  при крутінні – віднульовий.
    Вибір віднульового циклу для напружень крутіння обґрунтовується тим, що  більшість машин працює зі змінним  крутним моментом, а знак моменту змінюється тільки у реверсивних машин. Неточність такого приблизного розрахунку компенсується при виборі запасів міцності.

Размер 833 kb