Малоцикловая выносливость арматуры

Как было показано, началом линии выносливости для металла является точка, соответствующая истинному сопротивлению разрыву. Если истинное сопротивление рассматривать как усталостную прочность при однократном нагружении, то эта точка на графике выносливости приобретает определенный физический смысл. Вместе с тем результаты усталостных испытаний показывают, что в фактических линиях выносливости при напряжениях, превышающих (0,8-0,85), наблюдается перелом.

Испытания арматуры из стали марки Ст5, выполненные в НИС Гидропроекта, показали, что при напряжениях ниже точки перелома в сечениях обрыва, происходившего хрупко, наблюдались пятна усталости. При больших же напряжениях наблюдалось незатухающее удлинение образцов, разрушения происходили с образованием шейки текучести, пятна усталости в сечении обрыва не обнаруживались.

С ростом действующих на образец напряжений увеличивается конечная пластическая деформация и, начиная с какого-то значения, разрыв происходит с «шейкой», причем конечная, остаточная пластическая деформация совпадает с полученной при однократном нагружении. Предельные значения напряжений, начиная с которых циклическая нагрузка вызывает разрушение с «шейкой», составляют, как было сказано выше, около 0,8 и совпадают с точкой перелома графика выносливости. О значительном снижении напряжений, при которых начинают проявляться пластические деформации при действии циклических нагрузок по сравнению со статическими.

В то же время, по данным, при изменении скорости деформирования в несколько раз коэффициент вязкости стали не меняется.

Рост фактических напряжений за счет уменьшения площади сечения образца при пластическом деформировании оказывает малое влияние на характер линии выносливости. Пластические деформации на участке можно учесть введением условного модуля упругости.

Можно предположить, что малоцикловая часть графика выносливости характеризует процесс развития пластических деформаций, в основном динамику формирования шейки. В каком-то сечении образца начинается образование шейки. Поскольку в момент начала образования шейки другие сечения по длине образца прекращают деформироваться, весь дальнейший процесс связан только с образованием шейки.

При циклической нагрузке за каждый цикл будет выбираться лишь часть общей пластической деформации в шейке, так что конечное ее значение будет получено после какого-то определенного числа циклов. Ясно, что чем больше скорость (частота) приложения нагрузки, тем меньшая часть деформации будет выбираться за цикл, т. е. тем большее число циклов потребуется для получения конечной деформации. И действительно, имеющиеся данные исследований показывают увеличение долговечности с ростом частоты нагружении при перегрузочных циклах.

Рассматривая механизм усталостного разрушения при малом числе циклов, в нем можно найти много общего с термической усталостью. Малое число циклов до разрушения характерно и для термической усталости, сопровождающейся значительными пластическими деформациями, значение которых может быть принято постоянным за цикл.