Механические повреждения

К механическим повреждениям относятся:
– остаточные деформации, возникающие при превышении действующими нагрузками предела упругости материала детали;
– нарушения целостности, возникающие при превышении предела прочности для материала детали или их соединения (например, сварного шва) либо как результат усталости материала детали или их соединения в условиях циклических знакопеременных или ударных нагрузок.
Деформация – изменение формы, размеров детали под действием приложенных к ней сил. Деформации могут носить линейный, угловой и комплексный (смешанный) характер.
Линейная деформация характеризуется изменением линейных размеров тела, его ребер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объемной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объема тела.
Угловая деформация характеризуется изменением угловых размеров тела, углов наклона его граней. В результате угловой деформации происходит взаимное смещение граней. При этом изменяется только форма тела, объем сохраняется неизменным.
Линейная деформация связана преимущественно с действием нормальных напряжений, а угловая – с действием касательных напряжений.
К основным видам деформаций относят:
а) растяжение (сжатие) – деформация, возникающая под действием в поперечном сечении только продольной (растягивающей или сжимающей) силы;
б) сдвиг – деформация, характеризующаяся взаимным смещением параллельных слоев материала под действием сил, приложенных касательно к его поверхности, при неизменном расстоянии между слоями;
в) кручение – деформация, характеризующаяся взаимным поворотом поперечных сечений тела под действием пары сил (момента) в этих сечениях;
г) изгиб – деформация, при которой происходит изменение кривизны осей тела под действием изгибающих моментов в поперечных сечениях.
В местах концентрации напряжений (по галтелям, в местах с резкими переходами сечений и наличием подрезов, у основания резьбы и зубьев шестерен, в углах шпоночных канавок, у отверстий и тому подобных), а также дефектов металлургического и технологического происхождения, следов грубой механической обработки поверхности (глубоких рисок, следов резца и так далее) под действием нагрузок происходит образование микротрещин.
При стабильных силовых воздействиях рост микротрещин протекает медленно, и трещины не скоро достигают критических размеров. Этому способствует пластическая деформация, снижающая поле упругих напряжений в вершинах трещин. Когда возможности упрочнения из-за пластической деформации исчерпаны, закончилось вязкое подрастание трещин, под действием переменных или статических сил трещины начинают сливаться, приближаясь к критическому размеру. Упругая энергия напряженной конструкции начинает расходоваться на развитие трещин и разрыв межатомных связей. Процесс разрушения становится хрупким и протекает с большой скоростью, достигающей 0,3...0,5 скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале детали (для стали V = 5...6 км/с). Здесь докритическое развитие трещины – нормальный процесс физического старения, а закритическое – катастрофического старения. Рост трещины уменьшает рабочее сечение, увеличивая значения внутренних напряжений, что ускоряет процесс разрушения (нарушения целостности) и приводит к излому деталей или их соединений.
Трещины усталости относятся к наиболее распространенным дефектам стадии эксплуатации и возникают при действии периодических напряжений, превышающих предел усталостной прочности материала. В зоне усталостного разрушения отсутствуют признаки пластической деформации. Ширина раскрытия усталостной трещины у выхода ее на поверхность в начальной стадии разрушения не превышает нескольких микрон. При приложении знакопеременных сил к деталям в них возникают знакопеременные напряжения, приводящие к образованию микротрещин, а затем и трещин.
Трещины термической усталости (трещины разгара) возникают после многократного воздействия периодически меняющихся термических напряжений, что представляет собой явление термической усталости.
Источник: https://eam.su/kniga-upravlenie-otkazami-oborudovaniya-chast-i-rassledovanie-i-uchet #УОО