Змінні напруги. Основні визначення

На практиці часто зустрічаються випадки, коли механізми і споруди працюють в умовах напружень, періодично змінюються в часі з якого-небудь закону.
– Сукупність значень напруг протягом одного періоду їх змін носить назву циклу напружень. Характеристики (параметри) циклу:
– Максимальним (мінімальним) значенням напруги (σmax (σmin)) називається його найбільше (найменше) алгебраїчне значення;
– Середньою напругою називається половина алгебраїчного значення суми макисмально і мінімального напружень:
– Σср = (σmax + σmin) / 2;
– Амплітудою циклу називається половина алгебраїчній різниці максимального і мінімального значень напруг:
– Σа = (σmax – σmin) / 2.
– Якщо мінімальне і максимальне значення напруг чисельно рівні, але протилежні за знаком, то цикл таких напружень називається симетричним. У будь-якому іншому випадку цикл називається асиметричним. Асиметричні цикли бувають знакозмінні і знакопостоянного Якщо мінімальне або максимальне значення напруг дорівнює нулю, то цикл називається отнулевом або пульсуючим;
– Відносин мінімальної напруги до максимального називається коефіцієнтом асиметрії циклу:
– R = σmin / σmax;
– Іноді в розрахунках використовується поняття характеристики циклу:

Цикл можна повністю описати якими двома його параметрами, всі інші легко знаходяться з перерахованих формул.
Експериментально встановлено, що у разі змінних напруг напруги руйнування набагато менше, ніж небезпечні напруги для статичних навантажень. У будь-якому матеріалі існує деяка неоднорідність міцності, при впливі статичних навантажень напруги перерозподіляються і руйнування не відбувається. При впливі динамічних навантажень в місцях зниженою міцності виникають мікротріщини, навколо яких у свою чергу відбувається концентрація напружень, що призводить до збільшення тріщин. Цей процес накопичення пошкоджень матеріалу під періодично повторюваним впливом навантаження називається втомою матеріалу.
Здатність матеріалу протистояти дії повторюваного навантаження без руйнувань називається витривалістю матеріалу. Для того щоб визначити будь-які характеристики матеріалу, виробляють так звані випробування на витривалість, а розрахунок міцності конструкцій при дії змінних напружень – розрахунком на витривалість. Межею витривалості називається найбільше з максимальних напружень циклу, при якому не відбувається втомного руйнування зразка після деякого певного (базового) кількості циклів.

Посилання на основну публікацію