התעייפות – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה

→ העריכה הקודמת העריכה הבאה ←

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

חזותיקוד ויקי

בשורה

גרסה מ־09:59, 23 ביולי 2016

עייפות החומר היא תופעה של שבר המופיע בחומר מוצק כתוצאה מפעולת מאמץ מחזורי לאורך זמן. השבר מתרחש במאמצים נמוכים בהרבה ממאמץ הכניעה הרגיל של החומר. התופעה מוכרת גם בשם התעייפות. מאמץ הכניעה מוגדר בעקומת מאמץ - מעוות במבחן המתיחה ובו נגרם לחלק מעוות גדול תחת עומס.

תהליך ההתעייפות

עייפות החומר הוא מושג המתייחס להתנהגות של חומרים תחת עומס משתנה ולהרס של חומרים העמוסים בעומס משתנה. מהנדסי המאה ה-19 היו מודעים לתופעה אבל לא סיפקו לה הסבר והניחו שתכונות החומר משתנות בהשפעת העומס, כלומר שהחומר הופך לפריך. סיבת ההרס הידועה כתופעה של עייפות החומר היא היווצרות סדקים זעירים מיקרוסקופיים החודרים לעומק החומר ומקטינים את שטח החתך הפעיל הנושא בעומס.

שלבים

אתחול (Initiation): בשלב זה, כתוצאה מהמאמץ המחזורי מתחיל להיווצר סדק קטן. שלב זה קצר, ובדרך כלל אינו נמשך מעבר לחמישה גרעינים סביב נקודת ההתחלה. לעתים, בהתאם לחומר ולסביבה, שלב זה אינו ניתן להבחנה.
התקדמות (Propagation): בשלב זה חלה התקדמות מחזורית בגידול הסדק, עד אשר החומר הנשאר חלש מידי כדי לשאת בעומס.
שבר (Fracture): החלק הנותר נשבר בפתאומיות כתוצאה מהעומס המופעל.

גבול ההתעייפות או חוזק ההתעייפות של החומר הוא המאמץ המרבי שהחומר עומד בו במספר גדול מאוד של מחזורי עומס, אין סוף מחזורים באופן תאורטי ומיליוני מחזורים באופן מעשי כאשר המספרים תלויים בסוג החומר. גבול ההתעייפות של החומר נקבע בניסיון להתעייפות המבוצע במכונה מיוחדת המעמיסה דגם קטן בעל מידות וצורה מוגדרים. הדגם נבדק תחת מאמץ כפיפה מחזורי. גורמים המשפיעים על גבול ההתעייפות הם סוג החומר ומצבו, סוג העומס, צורת מחזור העומס, מצב פני השטח והימצאות חריצים, קדחים ופינות חדות הגורמים לריכוז מאמצים. טבלאות או גרפים מגדירים את מקדמי ריכוז המאמצים המתאימים לפי הצורה והגודל.

תיאור גרפי של מאמץ ההתעייפות

נסמן:

$\ \sigma _{max}$ - מאמץ מרבי
$\ \sigma _{min}$ - מאמץ מזערי
$\ \sigma _{a}$ - משרעת המאמץ
$\ \sigma _{m}$ - מאמץ ממוצע

כאשר:

\ \sigma _{m}={\frac {\ \sigma _{max}+\ \sigma _{min}}{2}}

\ \sigma _{a}={\frac {\ \sigma _{max}-\ \sigma _{min}}{2}}

דיאגרמת גודמן המתוקנת מציגה בצורה גרפית את תחום המאמצים בו לא ייגרם הרס כתוצאה מהתעייפות החומר.

נסמן:

$\ S_{y}$ - מאמץ הכניעה של החומר
$\ S_{u}$ - מאמץ ההרס של החומר
$\ S_{e}$ - מאמץ ההתעייפות של החומר

לקריאה נוספת

W. Schutz (1996). A history of fatigue. Engineering Fracture Mechanics 54: 263-300. DOI
W.J.M. Rankine. (1842). On the causes of the unexpected breakage of the journals of railway axles, and on the means of preventing such accidents by observing the law of continuity in their construction. Institution of Civil Engineers, Minutes of Proceedings, 105-108. ספרו של המדען והמהנדס רנקין מייסד התחום.
F. Braithwaite. (1854). "On the fatigue and consequent fracture of metals". Institution of Civil Engineers, Minutes of Proceedings, 463–474.
Andrew, W. (1995) Fatigue and Tribological Properties of Plastics and Elastomers
Dieter, G. E. (1988) Mechanical Metallurgy
Little, R. E. & Jebe, E. H. (1975) Statistical design of fatigue experiments
Joseph E. Shigley & Larry D. Mitchell, Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill 1983. Chepter 7 pages 270 -353

קישורים חיצוניים

@@ שורה 5: / שורה 5: @@
 [[תמונה:Fatigue3.jpg|שמאל|ממוזער|250px|דיאגרמת גודמן המתוקנת]]
 '''עייפות החומר''' היא תופעה של שבר המופיע ב[[חומר]] [[מוצק]] כתוצאה מפעולת [[מאמץ (הנדסה)|מאמץ]] מחזורי לאורך זמן. השבר מתרחש במאמצים נמוכים בהרבה ממאמץ הכניעה הרגיל של החומר. התופעה מוכרת גם בשם התעייפות. מאמץ הכניעה מוגדר בעקומת מאמץ - מעוות במבחן [[מאמץ מתיחה|המתיחה]] ובו נגרם לחלק מעוות גדול תחת עומס.
+== תהליך ההתעייפות ==
+עייפות החומר הוא מושג המתייחס להתנהגות של חומרים תחת עומס משתנה ולהרס של חומרים העמוסים בעומס משתנה. [[מהנדס]]י [[המאה ה-19]] היו מודעים לתופעה אבל לא סיפקו לה הסבר והניחו שתכונות החומר משתנות בהשפעת העומס, כלומר שהחומר הופך לפריך. סיבת ה[[הרס]] הידועה כתופעה של עייפות החומר היא היווצרות [[סדק]]ים זעירים [[מיקרוסקופ|מיקרוסקופיים]] החודרים לעומק החומר ומקטינים את שטח החתך הפעיל הנושא בעומס.
+=== שלבים ===
-עייפות החומר הוא מושג המתייחס להתנהגות של חומרים תחת עומס משתנה ולהרס של חומרים העמוסים בעומס משתנה. [[מהנדס|מהנדסי]] [[המאה ה-19]] כבר היו מודעים לתופעה אבל לא ידעו להסביר אותה והם חשבו שתכונות החומר משתנות בהשפעת העומס והחומר הופך לפריך. סיבת ה[[הרס]] הידועה כתופעה של עייפות החומר היא היווצרות [[סדק]]ים זעירים [[מיקרוסקופ|מיקרוסקופיים]] החודרים לעומק החומר ומקטינים את שטח החתך הפעיל הנושא בעומס.
+# '''אתחול''' (Initiation):  בשלב זה, כתוצאה מהמאמץ המחזורי מתחיל להיווצר סדק קטן. שלב זה קצר, ובדרך כלל אינו נמשך מעבר לחמישה גרעינים סביב נקודת ההתחלה. לעתים, בהתאם לחומר ולסביבה, שלב זה אינו ניתן להבחנה.
+# '''התקדמות''' (Propagation): בשלב זה חלה התקדמות מחזורית בגידול הסדק, עד אשר החומר הנשאר חלש מידי כדי לשאת בעומס.
+# '''שבר''' (Fracture): החלק הנותר נשבר בפתאומיות כתוצאה מהעומס המופעל.
+גבול ההתעייפות או [[חוזק חומרים|חוזק]] ההתעייפות של החומר הוא המאמץ המרבי שהחומר עומד בו במספר גדול מאוד של מחזורי עומס, [[אין סוף]] מחזורים באופן תאורטי ומיליוני מחזורים באופן מעשי כאשר המספרים תלויים בסוג החומר. גבול ההתעייפות של החומר נקבע בניסיון להתעייפות המבוצע במכונה מיוחדת המעמיסה דגם קטן בעל מידות וצורה מוגדרים. הדגם נבדק תחת [[מאמץ כפיפה]] מחזורי. גורמים המשפיעים על גבול ההתעייפות הם סוג החומר ומצבו, סוג העומס, צורת מחזור העומס, מצב פני השטח והימצאות חריצים, קדחים ופינות חדות הגורמים ל[[ריכוז מאמצים]]. [[טבלה|טבלאות]] או [[גרף פונקציה|גרפים]] מגדירים את מקדמי ריכוז המאמצים המתאימים לפי הצורה והגודל.
-תהליך ההתעייפות הוא תלת-שלבי:
-* אתחול (Initiation):  בשלב זה, כתוצאה מהמאמץ המחזורי מתחיל להווצר סדק קטן. שלב זה הינו קצר, ובדרך כלל אינו נמשך מעבר לחמישה גרעינים סביב נקודת ההתחלה. לעתים, בהתאם לחומר ולסביבה,  שלב זה אינו ניתן להבחנה.
-* התקדמות (Propagation): בשלב זה חלה התקדמות מחזורית בגידול הסדק, עד אשר החומר הנשאר חלש מידי כדי לשאת בעומס.
-* שבר (Fracture): החלק הנותר נשבר בפתאומיות כתוצאה מהעומס המופעל.
+== תיאור גרפי של מאמץ ההתעייפות ==
-גבול ההתעיפות או [[חוזק חומרים|חוזק]] ההתעיפות של החומר הוא המאמץ המרבי שהחומר עומד בו במספר גדול מאוד של מחזורי עומס, [[אין סוף]] מחזורים באופן תאורטי ומליוני מחזורים באופן מעשי כאשר המספרים תלויים בסוג החומר. גבול ההתעיפות של החומר נקבע בניסיון להתעיפות המבוצע במכונה מיוחדת המעמיסה דגם קטן בעל מידות וצורה מוגדרים. הדגם נבדק תחת [[מאמץ כפיפה]] מחזורי. גורמים המשפיעים על גבול ההתעיפות הם סוג החומר ומצבו, סוג העומס, צורת מחזור העומס, מצב פני השטח והימצאות חריצים, קדחים ופינות חדות הגורמים ל[[ריכוז מאמצים]]. [[טבלה|טבלאות]] או [[גרף פונקציה|גרפים]] מגדירים את מקדמי ריכוז המאמצים המתאימים לפי הצורה והגודל.
-== תיאור גרפי של מאמץ ההתעיפות ==
 נסמן:
 *<math>\  \sigma_{max}</math> - מאמץ מרבי
-*<math>\  \sigma_{min}</math> - מאמץ מיזערי
+*<math>\  \sigma_{min}</math> - מאמץ מזערי
 *<math>\  \sigma_{a}</math> - משרעת המאמץ
 *<math>\  \sigma_{m}</math> - מאמץ ממוצע
@@ שורה 26: / שורה 26: @@
 :<math>\  \sigma_{a}=\frac{\ \sigma_{max}-\ \sigma_{min}}{2}</math>
-'''דיאגרמת גודמן המתוקנת''' מציגה בצורה גרפית את תחום המאמצים בו לא יגרם הרס כתוצאה מהתעיפות החומר.
+'''דיאגרמת גודמן המתוקנת''' מציגה בצורה גרפית את תחום המאמצים בו לא ייגרם הרס כתוצאה מהתעייפות החומר.
 נסמן:
 *<math>\  S_{y}</math> - מאמץ הכניעה של החומר
 *<math>\  S_{u}</math> - מאמץ ההרס של החומר
-*<math>\  S_{e}</math> - מאמץ ההתעיפות של החומר
+*<math>\  S_{e}</math> - מאמץ ההתעייפות של החומר
 == לקריאה נוספת ==

מאמץ (הנדסה)
מאמצים	מאמץ • מאמץ גזירה • מאמץ כפיפה • מאמץ לחיצה • מאמץ מתיחה • מאמץ פיתול • מאמץ קריסה • עייפות החומר
נושאי עזר	מומנט כפיפה • מומנט כוח • אלסטיות • מעוות • חוק הוק • עקומת מאמץ-מעוות • כניעה (הנדסה)
מודולי האלסטיות	מודול האלסטיות • מודול הגזירה • מקדם פואסון • קבועי לאמה • מודול הנפח
שטחים ונפחים	שטח • מומנט התמד • מומנט ההתמד של השטח • מומנט התמד פולרי של השטח • משפט שטיינר-הויגנס • טנזור התמד • טבלת טנזורי התמד • מומנט ראשון של שטח
נושאים משלימים	חוזק חומרים • טנזור מאמצים • מאמצים ראשיים • מעגל מור • היפותזות חוזק • שיטות אנרגיה • חוקי קסטיליאנו