Процесс усталости металлов тесно связан с развитием местной циклической пластической деформации, т. е. с движением дислокаций, поэтому теории, объясняющие природу усталости на основе дислокационных представлений, следует признать наиболее достоверными.
Обобщая данные опытов различных исследователей, считается, что наиболее важными наблюдениями, указывающими на процесс возникновения усталостных трещин, являются следующие:
1. Усталостная трещина возникает у поверхности образца, причем образованию трещин предшествует возникновение повреждений — выступов (экструзия) и впадин (интрузия).
2. Впадины и выступы образуются на поверхности образцов вдоль полос скольжения.
3. Усталостные трещины возникают у впадин, количество которых превышает число выступов.
Предполагается, что впадины и выступы образуются за счет движения краевых дислокаций в пересекающихся плоскостях скольжения. Во время различных фаз (например, в цикле растяжение — сжатие) происходит срезание одной полосы скольжения другой, причем если при растяжении источник дислокаций действует на одной стороне полосы скольжения, то при сжатии—на другой, что схематически показано положением кружков. Материал внутри полосы перемещается в направлении скольжения, так как последнее происходит при растяжении и сжатии на разных сторонах полосы скольжения.
Также некоторые металловеды считают, что основную роль при зарождении трещин играют не краевые, а винтовые дислокаации.
Доказательством развития трещин из впадин на поверхности образцов является повышение их долговечности при снятии поверхностных слоев в процессе испытания на усталость.
Для аналитического выражения закономерностей процесса усталости, кроме структурных изменений, должна учитываться еще и энергия, необходимая для развития усталостного разрушения.
Разработана структурно-энергетическая теория процесса усталости, в основу которой положена идея о независимости удельной энергии разрушения металла от способа подвода энергии.
Удельная энергии, расходуемая на процесс усталости с момента приложения нагрузки до полного разрушения, не зависит от амплитуды напряжения, является постоянной для каждого металла и складывается из:
1) энергии упругой деформации, затрачиваемой на процесс искажения кристаллической решетки до критической величины;
2) энергии разрушения, затрачиваемой на процесс нарушения атомных связей в объемах металла с предельно искаженной кристаллической решеткой.
Приравнивая первую составляющую удельной энергии изменению теплосодержания металла при его нагреве от заданной температуры до температуры плавления, а вторую составляющую — скрытой теплоте плавления, можно получить выражение для критического числа циклов Nк, которое характеризует способность металла накапливать в локальных объемах число дислокаций, соответствующее критической плотности.
Следует отметить, что число циклов до возникновения субмикроскопических трещин составляет 1—7% от числа циклов, при котором возникает разрушение.
Аренда и продажа опалубки для производства бетонных работ на http://www.opalubka-gamma.ru/.