耐力极限(Se)是什么意思?
材料的耐久性极限(Se)被定义为材料可以承受无限次重复载荷循环而不表现出失效的应力。换句话说,当一种材料受到的应力低于其耐久极限时,理论上它应该能够承受不确定数量的载荷循环。
例如,用来固定机器的螺栓往往容易疲劳。当机械振动时,螺栓经历反复的来回载荷循环。最终,这种载荷会导致螺栓疲劳,材料最终会减弱,螺栓断裂。这个动作非常类似于来回弯曲回形针直到它断裂。
然而,如果螺栓经历循环荷载这低于它的耐力极限,它可以承受无限的振动而不产生裂缝或经历疲劳失效。
并非所有材料都有耐久极限。例如,刚性、弹性、低阻尼材料,如一些热塑性塑料或热固性塑料,具有非常低或不存在的耐久性极限。
耐力极限不应与之混淆疲劳强度.前者是无限次载荷循环的应力极限,而后者描述了特定载荷循环次数的最大应力。
耐力极限也可称为疲劳极限。
腐蚀百科解释耐力极限(Se)
为了更好地理解耐力极限,首先有必要了解金属的疲劳。
材料疲劳
当金属受到反复载荷时,就会产生疲劳。这种载荷通常大大低于材料的屈服应力。然而,循环作用削弱了材料,导致其最终失效。
疲劳的发生,是因为大多数已知的材料含有缺陷,以这样或那样的形式,在微观水平.这些缺陷就像应力上升管,导致局部区域出现应力集中。这些放大的应力导致微观裂纹的形成和扩展,最终导致断裂。
然而,如果施加在材料上的应力足够低,那么材料在重复循环加载下不会经历疲劳。
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图1。应力与应力循环次数的关系图,说明了耐力极限的概念。在疲劳/耐久极限下,材料可以承受无限的应力循环。
如何测量耐力极限
钢和其他材料的耐久极限可以用几种不同的测试方法来测量。然而,所有的测试都应用相同的基本原则。
首先,测试样品被加载到测试装置上,测试装置对样品施加重复和预定的交变应力,直到失效。施加的载荷逐渐降低,直到试样经历大量的载荷循环(通常在10次左右)7到108),没有疲劳衰竭的迹象。
用于确定耐力极限的测试方法取决于所研究的疲劳类型。一些最常见的测试方法包括:
- 轴向(直接应力)测试-该测试涉及施加垂直于材料横截面的交变轴向载荷(拉伸和压缩)。
- 弯曲疲劳试验-弯曲疲劳测试,顾名思义,包括在试样上施加弯曲应力,并测量其疲劳/耐力极限。最常见的两种弯曲疲劳试验机是悬臂梁试验机和旋转梁试验机。
- 扭转疲劳试验-这种疲劳试验采用顺时针和逆时针交替进行扭转应力在样本上。与其他试验相似,旋转载荷逐渐减小,直到试件能够承受大量的交替载荷循环而不失效。