Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

2.3.4.3. Процесс разрушения материала от усталости

Разрушение от усталости происходит без заметного нарастания деформаций и носит характер хрупкого разрушения; на самом деле оно происходит в области пластических сдвигов. Ему предшествует длительный период подготовки и развития, во время которого в отдельных кристаллитах линии скольжения взаимно перемещающихся частей превращаются во внутрикристаллические трещинки, повреждающие отдельные кристаллиты.

Таким образом, повреждения от усталости имеют локальный характер; между трещинами материал сохраняет свои свойства. По мере увеличения числа циклов повреждения переходят на соседние кристаллиты, превращаясь в усталостную трещину. Повреждения начинаются на наружной поверхности образца, весьма часто неровной и потому связанной со значительными концентрациями напряжений.

Основное число циклов тратится на проработку усталостной трещины; после того как она образовалась, разрушение надрезанного трещиной образца происходит весьма быстро. В соответствии с этим сечение образца, разрушенного от усталости, имеет весьма характерный вид: гладкая поверхность усталостной трещины и шероховатая поверхность на остальной части надрезанного элемента. Чем выше напряжение по сравнению с пределом выносливости и чем раньше (при меньшем числе циклов) разрушается образец, тем меньше гладкая поверхность усталостной трещины. Поверхность усталостной трещины имеет гладкий вид, так как в процессе вибрационной работы стержня трещина то раскрывается, то закрывается, и потому ее поверхность обминается и сглаживается.

Представляют интерес напряжения, при которых усталостная трещина только начинает появляться. В зависимости от числа циклов эти напряжения представляют собой слабо вогнутую гиперболу, отходящую от предела выносливости. Эта кривая называется кривой повреждений или кривой безопасных напряжений (рис.20).

В качестве первого приближения кривая безопасных напряжений может быть принята в виде прямой на уровне предела усталости, независимо от числа циклов.