Трываласць

Трываласць (у фізіцы і матэрыялазнаўстве) — уласцівасць матэрыялу супраціўляцца разбурэнню пад дзеяннем унутраных высілкаў, якія ўзнікаюць пад уздзеяннем знешніх сіл.

Уласцівасць канструкцыі выконваць прызначэнне, не руйнуючыся на працягу зададзенага часу.

Класіфікацыя

Трываласць падзяляюць на статычную, пад дзеяннем пастаянных нагрузак, дынамічную і стомленасную (цягавітасць), якая мае месца пры дзеянні цыклічных зменных нагрузак.

Для канструкцый адрозніваюць агульную трываласць — здольнасць ўсёй канструкцыі вытрымліваць нагрузкі без разбурэння, і мясцовую — тая ж здольнасць асобных вузлоў, дэталяў, злучэнняў.

Колькасны разгляд

У цяперашні час пры разліку на трываласць выкарыстоўваюць як разлік па дапушчальным напружанням, так і разлік па дапушчальнаму ліку цыклаў напружанняў. Асноўныя няроўнасці разліку па дапушчальным напружанням:

${\displaystyle \sigma _{max}\leqslant [\sigma ],\quad \tau _{max}\leqslant [\tau ],}$

дзе

• ${\displaystyle \sigma _{max}}$ і ${\displaystyle \tau _{max}}$ — найбольшыя разліковыя нармальнае і датычнае напружанне, адпаведна;
• ${\displaystyle [\sigma ]}$ і ${\displaystyle [\tau ]}$ — дапушчальныя нармальнае і датычнае напружанне, бяспечныя для трываласці дэталі.

Прыкладное прымяненне

Забеспячэнне трываласці машын, апаратаў і канструкцый ажыццяўляецца наступным чынам. На стадыі іх праектавання вырабляецца разліковая або эксперыментальная ацэнка магчымасці развіцця ў апорных элементах праектаваных канструкцый працэсаў разбурэнняў розных тыпаў: стомленаснага, крохкага, квазістатычнага, разбурэння з прычыны ползучесть матэрыялу, карозіі, зносу ў працэсе эксплуатацыі і т. п. Пры гэтым павінны быць разгледжаны ўсе магчымыя ва ўмовах эксплуатацыі канструкцыі, вядомыя на дадзены момант механізмы разбурэння матэрыялу, з якога выкананы яе апорныя элементы. Для зноў ствараемага класа машын або апаратаў названыя механізмы разбурэння выяўляюцца на стадыі навукова-даследчага цыклу праектавання. З кожным з такіх механізмаў разбурэння звязваецца пэўны крытэрый трываласці — тая ці іншая характарыстыка фізічнага стану матэрыялу элементаў машын і апаратаў, якая вызначаецца разліковым або эксперыментальным шляхам. Для кожнага з крытэраў трываласці матэрыялу канструкцыі эксперыментальна вызначаюцца яго гранічныя значэння. Па гранічным значэнняў далей вызначаюцца дапушчальныя значэння гэтых крытэрыяў. Апошнія вызначаюцца, як правіла, шляхам дзялення гранічных значэнняў крытэрыю трываласці на адпаведны каэфіцыент запасу трываласці. Значэнні каэфіцыентаў запасу трываласці прызначаюцца на аснове вопыту эксплуатацыі з улікам ступені адказнасці праектаванай канструкцыі, разліковага тэрміну яе эксплуатацыі і магчымых наступстваў яе разбурэння.

Значэнні каэфіцыентаў запасу трываласці для розных механізмаў разбурэння розныя. Пры разліку па дапушчальных напружаннях яны змяняюцца, як правіла, у дыяпазоне значэнняў ад 1,05 (пры забеспячэнні трываласці элементаў лятальных апаратаў, якія маюць кароткі жыццёвы цыкл і не прызначаных для транспарціроўкі людзей) да 6 (пры забеспячэнні трываласці трасоў, якія выкарыстоўваюцца ў канструкцыях пасажырскіх ліфтаў). Пры разліку па дапушчальнаму ліку цыклаў нагружэння могуць выкарыстоўвацца істотна вялікія значэнні гэтых каэфіцыентаў. Разлік найбольш адказных і энерганасычаных канструкцый машын і апаратаў рэгламентуецца галіновымі нормамі і стандартамі. Па меры назапашвання вопыту эксплуатацыі, развіцця метадаў даследавання фізічнага стану канструкцый і ўдасканалення метадаў забеспячэння трываласці гэтыя нормы і стандарты перыядычна пераглядаюцца.

Разбурэнні

Крохкае і глейкае разбурэнне маюць розныя віды разбуранай паверхні. Характар дэфектаў дае паняцце, якога роду разбурэнне мае месца. Пры крохкім разбурэнні паверхня надломленая. Пры глейкім разбурэнні паверхня нацягнута.

Глейкасць разбурэння — гэта адноснае павышэнне расцягвальных высілкаў у вусце расколіны пры пераходзе яе ад стабільнай да нестабільнай стадыі росту.

Глейкасць разбурэння цесна звязана з паказчыкамі трываласці матэрыялу. Павелічэнне трываласці суправаджаецца зніжэннем пластычнасці і глейкасці разбурэння. Гэта тлумачыцца тым, што ў высокатрывалых матэрыялах малая энергія, паглынаецца пры разбурэнні, узровень якой вызначаецца велічыней пластычнай дэфармацыі ў вяршыні расколіны. Для высокатрывалых матэрыялаў эфект павелічэння трываласці істотна перакрываецца зніжэннем пластычнасці, у выніку чаго глейкасць разбурэння памяншаецца. Матэрыялы сярэдняй і нізкай трываласці пры пакаёвай тэмпературы, звычайна маюць больш высокія значэнні, чым высокатрывалыя. З паніжэннем тэмпературы трываласць расце і пры пэўных умовах паводзіны матэрыялу сярэдняй і нізкай трываласці становіцца такім жа, як у высокатрывалага матэрыялу пры пакаёвай тэмпературы. Пры нізкіх тэмпературах выпрабаванне глейкасці разбурэння можна праводзіць на узорах меншых памераў.

Мяжа трываласці

Дынамічная мяжа трываласці ёсць парогавая велічыня пераменнага механічнага напружання (напрыклад, пры ўдарным уздзеянні), перавышаючы якую пераменнае механічнае напружанне разбурыць цела з канкрэтнага матэрыялу.

Сучасныя метады разліку

Для разліку напружана-дэфармаванага стану канструкцыі і вызначэння яе трываласці прымяняюцца сучасныя навукаёмістыя тэхналогіі — сістэмы камп'ютэрнага інжынернага аналізу, заснаваныя на ўжыванні сеткавых метадаў рашэння задач матэматычнай фізікі. У цяперашні час адным з найбольш эфектыўных і ўніверсальных метадаў гэтага класа з'яўляецца метад канчатковых элементаў (МКЭ).

Найбольш распаўсюджаныя сістэмы КЭ аналізу:

ANSYS — універсальная сістэма КЭ аналізу з убудаваным прэ-/пастпрацэсарам;

MSC.Nastran Архівавана 7 лютага 2013. — універсальная сістэма КЭ аналізу з прэ-/пастпрацэсарам;

ABAQUS Архівавана 17 мая 2013. — універсальная сістэма КЭ аналізу з убудаваным прэ-/пастпрацэсарам;

NEiNastran — універсальная сістэма КЭ аналізу з прэ-/пастпрацэсарам FEMAP;

NX Nastran — універсальная сістэма КЭ аналізу з прэ-/пастпрацэсарам FEMAP.

Гл. таксама

• Гнуткасць стрыжня

Зноскі

1. Глейкасць разбурэння

Спасылкі

• Джэймс Гордан «Канструкцыі, або чаму не ламаюцца рэчы Архівавана 9 чэрвеня 2008.