REZISTENTA LA OBOSEALA

REZISTENTA LA OBOSEALA

1.GENERALITATI

In cazul solicitarilor statice studiate in capitolele anterioare , caracteristicile mecanice ale materialelor σ_e ,σ_r, erau in general cunoscute . Deci , se punea problema determinarii rezistentelor admisibile _a , cu ajutorul coeficientilor de siguranta ( vezi paragraful 1.10 , 1.11 ) si a deformatiilor efective corespunzatoare fiecarei solicitari .

In cazul solicitarilor variabile , repetate de un numar mare de ori , capacitatea de rezistenta scade datorita aparitiei fenomenului de oboseala a materialului .

2. SOLICITARI VARIABILE

2.1 GENERALITATI

Unele elemente de rezistenta pot fi supuse unor solicitari variabile , a caror variatie este dupa o lege cunoscuta ( deterministe ), sau nu. In acest ultim caz , avem de a face cu solicitari aleatoare , a carei regula de variatie ( sau lege de variatie ) nu poate fi stabilita cu exactitate .

Solicitarile variabile, deterministe pot fi periodice , (atunci cand se repeta de un numar de ori ) si se mai clasifica in :

-solicitari satationare la care tensiunile variaza de un anumit numar de ori intre o valoare maxima σ_max si una minima σ_min ( fig. 1-5 )( exemple : osia unui vagon , pistonul unui arbore );

- solicitari nestationare la care amplitudinea tensiunlor variaza in timpul unei perioade (fig.6 ).Aceasta variatie poate sa fie in trepte de amplitudine constanta si cunoscute (fig,6) , sau paote avea o variatie aleatoare .

Variatia tensiunilor de la o valoare oarecare si pana ajunge din nou la aceasi valoare si acelasi sens de variatie formeaza un ciclu de solicitare .

Limita superioara a tensiunii se numeste tensiune maxima σ_max .

Limita inferioara a acesteia este tensiunea minima σ_min.

Tensiunea medie reprezinta semisuma dintre valoarea maxima si cea minima a solicitarii :

1 )

Semidiferenta dintre tensiunea maxima si cea minima se numeste amplitudina tensiunilor:

2 )

Raportul dintre tensiunea minima si cea maxima se numeste coeficient de asimetrie :

3 )

2.2.TIPURI DE CICLURI DE SOLICITARE

Variatia tensiunii , intre o valoare oarecare pana cand ajunge din nou la aceeasi valoare cu acelasi sens de variatie formeaza un ciclu de solicitare variabil .

In timpul unui ciclu de solicitare variabil tensiunea variaza intre o valoare maxima si una minima - ele constituind valorile extreme ale ciclului de solicitare .

In functie de coeficientul de asimetrie ( definit de relatia (13)), se disting :

cicluri simetrice ( fig. care se caracterizeaza prin:

4)

cicluri asimetrice atunci cand coeficientul de asimetrie este :

5 )

In functie de semnele tensiunilor se deosebesc :

n   cicluri alternante ( fig.3 )- la care tensiunile isi schimba sensul :

n   cicluri ondulante sau oscilante ( fig.1 - ondulant pozitiv , si fig. 2 - ondulant negativ ) - la care tensiunile raman cu acelasi semn ;

n   un caz particulare al ciclului ondulant il constituie ciclul pulsator la care una din tensiuni cea maxima (- fig. 5 ) sau cea minima ( fig . 4 ) este nula .

3.REZISTENTA LA OBOSEALA .

CURBA LUI W HLER

Experienta arata ca materialele rezista mai putin la solicitari variabile decat la cele statice . Fenomenul de micsorare a caracteristicilor de rezistenta sub efectul solicitarilor variabile poarta numele de oboseala a materialelor. Caracteristica mecanica a materialelor supuse la solicitari variabile este rezistenta la oboseala . Aceasta marime se determina conform instructiunilor continute de STAS 5878-77 pe epruvete standard , supuse intr-o masina de incercat la oboseala la incovoiere rotativa , intr-un ciclu alternant simetric , R=1 (fig. .

Realizarea unei solicitari la oboseala pe o astfel de masina se bazeaza pe faptul ca , prin rotirea epruvetei in jurul axei sale , aceasta fiind incastrata la un capat si la capatul liber avand o forta fixa ca orientare , se realizeaza un ciclu de incovoiere alternant simetric ( o fibra se afla la un moment dat sus , fiind intinsa , dupa o semiperioada , prin rotire , aceeasi fibra se afla jos fiind comprimata ). Rezulta deci , ca la o rotatie completa , se realizeaza un ciclu alternant simetric in toate fibrele epruvetei . Se fixeaza epruveta rigid in dispozitivul se incarca cu greutatea G . Se antreneaza (roteste ) prin intermediul dispozitivului de transmitere a rotatiei , 5, de la motorul 6 , pana la rupere . Contorul inregistreaza numarul de rotatii la care epruveta se rupe .

Determinarea rezistentei la oboseala se face in felul urmator :

n   se incearca un numar de epruvete la rupere statica , se determina tensiunea statica de rupere σ_r ;

n   se incarca, apoi in masina de incercat la oboseala ( fig. 7) , un set de epruvete , pana la ruperea acestora . Incarcarea se face astfel incit , in epruveta sa apara o tensiune :

Se constata ca aceste epruvete se rup in medie pentru n₁ cicluri . Intr-un sistem de coordonate , la care , pe abscisa se ia numarul de cicluri n , iar pe ordonata tensiunea , se reprezinta , numarul de cicluri de rupere a epruvetei , si tensiunea de rupere .

Se repeta incercarile , cu alte seturi de epruvete , micsorandu-se tensiunea cu cu 10 Mpa , obtinandu-se o diagrama cu o aliura descrescatoare , figura 8 .

Se constata , ca la o anumita valoare a tensiunii , epruvetele nu se mai rup oricat de mare ar fi numarul de cicluri . Aceasta valoare a tensiunii maxime σ_R se numeste rezistenta la oboseala .Ea se defineste astfel : rezistenta la oboseala a unui material este egala cu valoarea maxima a tensiunii corespunzatoare ciclului pentru care epruveta nu se rupe oricat de mare ar fi numarul de cicluri .

Incercarile nu pot dura un timp foarte lung , ele limitandu-se la un numar de cicluri n_B ( baza de incercare ) , fixat prin standarde de obicei la :10⁶.10⁷ cicluri pentru oteluri; 5.( 10⁷ .10⁸ ) pentru aliaje usoare .

Curba astfel obtinuta poarta numele de curba lui Wohler , sau curba de durabilitate .

BIBLIOGRAFIE

Buzdugan , Gh., Rezistenta materialelor , Ed.tehnica , Bucuresti , 1980

Buzdugan, Gh.,. Culegere de probleme de rezistenta materialelor , Ed . didactica si pedagogica Bucuresti 1979

Buzdugan , Gh., Blumenfeld M., Calculul de rezistenta al pieselor de masini , Ed., tehnica, Bucuresti ,1979

Deutsch, I., Rezistenta materialelor , Ed . didactica si pedagogica Bucuresti ,1979

Deutsch, I., Goia, I. Probleme de rezistenta materialelor , Ed . didactica si pedagogica Bucuresti , 1979

Drobota , V., Rezistenta materialelor , Ed. didactica si pedagogica , Bucuresti , 1982

Hutte Manualul inginerului , Fundamente , Ed. tehnica Bucuresti 1995

Pavel , A., Elemente de inginerie mecanica ,Ed. didactica si pedagogica Bucuresti 1981

Posea , N., Rezistenta materialelor , Ed. didactica si pedagogica Bucuresti 1979

Posea, N., .Rezistenta materialelor probleme , Ed. stiintifica si enciclopedica , Bucuresti , 1986

Popovici , M., Rezistenta materialelor program de autoinstruire prin descoperire dirijata , Ed. tehnica Bucuresti 1977

Radoi , M., Deciu,E., Mecanica , Ed. didactica si pedagogica Bucuresti 1981

Ripianu , A., Popescu , P., Balan, B., Mecanica tehnica , Ed. didactica si pedagogica Bucuresti 1982

Tudose , I., .Rezistenta materialelor pentru subingineri Ed.didactica si pedagogica Bucuresti 1981