Hiện tượng mỏi có thể được giải thích là sự suy yếu của vật liệu do tác dụng của tải trọng dao động dẫn đến hư hỏng cấu trúc của vật liệu và cuối cùng là hỏng hóc.Thiệt hại bắt đầu cục bộ và tích tụ theo thời gian và có thể kết thúc trong một thảm họa.
Để hiểu rõ hơn, mình có một vài ví dụ về Độ bền mỏi của vật liệu:
- Một điểm trên bánh xe của toa tàu khi nó tiếp xúc với đường ray.Khi tiếp xúc, điểm này trên bánh xe chịu tải trọng nén bởi rãnh kim loại. Lực nén lên điểm đó giảm dần khi xe di chuyển.Điều này xảy ra một lần mỗi vòng quay và sẽ xảy ra hàng triệu lần trong một hành trình.
- Giao thông qua cầu tác dụng một tải trọng dao động lên cầu.Cầu chịu tải trọng võng cao nhất khi xe lưu thông gần giữa cầu nhất.Lực lượng này được loại bỏ khi không có giao thông.
- Vỏ thuyền khi vượt sóng chịu tác dụng của lực kéo và lực nén không đổi khi di chuyển.
Hiểu rõ hơn về nó
Mệt mỏi hỏng hóc là điều mà ai cũng gặp phải khi cố gắng làm đứt dây kim loại. Một sợi dây kẽm chẳng hạng.
Quá trình bao gồm uốn dây qua lại nhiều lần.Mỗi lần uốn tới lui là một chu kỳ.Khi dây cuối cùng bị đứt, bạn có thể đếm số chu kỳ mà nó cần để dẫn đến vết nứt ban đầu và lần đứt cuối cùng.
Biết số chu kỳ và ứng suất gia tải cho biết độ bền mỏi của vật liệu đó.
Nếu bạn cố gắng làm đứt dây chỉ bằng cách kéo từ cả hai đầu, yêu cầu lực sẽ khá cao.Đồng thời, việc bẻ cong chỉ cần những lực rất nhỏ và đạt được kết quả tương tự.
Dây chịu tải trọng dao động tại điểm uốn do phần trên và dưới của tiết diện dây lần lượt bị kéo căng và nén.Đủ số chu kỳ tải thì đứt dây.
Đây là một ví dụ về sự mỏi của vật liệu.Do đó, nó có thể xảy ra khá dễ dàng ngay cả ở tải nhỏ và số chu kỳ tải nhỏ, tùy thuộc vào vật liệu.
Cũng cần nhắc lại rằng sự mỏi không xảy ra dần dần.Nó là tức thời, giống như một vật liệu giòn chỉ vỡ ra thành những mảnh nhỏ hơn.
Quá trình phát sinh
Nó cũng khó dự đoán hơn nhiều so với thất bại thông thường vì có rất ít dấu hiệu trước.Những dấu hiệu này rất khó nhận biết bằng mắt thường.Trong thất bại thường xuyên, do tải quá mức,cổ thắtsẽ được quan sát nhưng không có cổ thắt trước khi sự cố xảy ra mệt mỏi.Điều này làm cho chúng ta không thể dự đoán chính xác vào thời điểm nào một bộ phận sẽ hỏng do mệt mỏi.
Để ngăn chặn tình trạng như vậy, các bộ phận phải được kiểm tra chặt chẽ và thay đổi sau một số chu kỳ tải khuyến nghị.Số chu kỳ phụ thuộc vào đặc tính vật liệu và độ lớn của tải trọng.Tải cao hơn có nghĩa là vòng đời ngắn hơn.
Khi vật liệu tiếp xúc liên tục với tải theo chu kỳ, các vết nứt nhỏ bắt đầu phát triển tại các điểm ứng suất cao.Các vết nứt này có thể được quan sát bằng các phương pháp thử không phá hủy.
Thử nghiệm thấm thuốc nhuộm để kiểm tra các thanh kết nối của động cơ máy.
Sự lan truyền vết nứt
Khi vết nứt mỏi đã xảy ra, nó sẽ lan truyền qua bộ phận với mọi chu kỳ tải.Trong khi trải qua vật liệu, nó thường sẽ tạo racác vântrên bề mặt.
Các vết rạn là các vết trên bề mặt thể hiện vị trí của đầu vết nứt.Những vết nứt này là một câu chuyện kể về sự phát triển của một vết nứt mỏi.Sự lan truyền vết nứt cực kỳ chậm khi vết nứt được bắt đầu lần đầu tiên và được gọi là sự phát triển vết nứt ở Giai đoạn I.
Phá hủy vật liệu
Khi vết nứt đạt đến kích thước tới hạn và cường độ ứng suất tại điểm vượt quá độ dẻo dai đứt gãy của vật liệu, vết nứt sẽ lan truyền với tốc độ cao.
Loại lan truyền nhanh này được gọi là sự phát triển vết nứt Giai đoạn II và nó xảy ra theo hướng vuông góc với lực tác dụng.
Theo thời gian, vật liệu không thể chịu tải thêm nữa và xảy ra hiện tượng đứt gãy hoàn toàn.
Tính toán sự bền mổ trong thiết kế
- Được thiết kế trong giới hạn độ bền
- Thường xuyên đổi mới các bộ phận dễ bị tổn thương
- Khả năng chịu thiệt hại
Giới hạn chịu bền mỏi
Rõ ràng là từ đồ thị rằng đường cong SN trở nên phẳng dần khi các giá trị ứng suất được giảm xuống.Đây là trường hợp của hầu hết các vật liệu.
Có một điểm mà đường cong của thép trở thành ngang.Điều này có nghĩa là dưới giá trị ứng suất này, vật liệu sẽ không bao giờ hỏng vì mỏi.Giới hạn căng thẳng này được gọi là giới hạn chịu đựng.
Công nghệ Tiện đầu trượt của Swiss Lathe [ Sliding Head ]