Độ bền mỏi của chi tiết máy kiến thức mới năm 2023

Hiện tượng phá hỏng do mỏi

Khi chi tiết máy bị phá hỏng bởi ứng suất thay đổi, gọi là bị phá hỏng do mỏi, hay chi tiết máy không đủ sức bền mỏi. Tính toán chi tiết máy để ngăn chặn dạng hỏng này, gọi là tính toán theo sức bền mỏi.

Khi ứng suất tĩnh vượt quá giá trị ứng suất giới hạn, chi tiết máy bị phá hỏng đột ngột. Vết gẫy nhám và mới, quan sát dưới kính hiển vi thấy rõ kết cấu hạt kim loại (Hình 1-7).

Quá trình hỏng do mỏi xảy ra từ từ, theo trình tự như sau:

• Sau một số chu kỳ ứng suất nhất định, tại những chỗ có tập trung ứng suất trên chi tiết máy sẽ suất hiện các vết nứt nhỏ.
• Vết nứt này phát triển lớn dần lên, làm giảm dần diện tích tiết diện chịu tải của chi tiết máy, do đó làm tăng giá trị ứng suất.
• Cho đến khi chi tiết máy không còn đủ sức bền tĩnh thì nó bị phá hỏng.

Quan sát vết gẫy thấy rõ phần chi tiết máy bị hỏng do mỏi – bề mặt cũ và nhẵn – và phần chi tiết máy bị hỏng do không đủ sức bền tĩnh – bề mặt mới và nhám (Hình 1-8).

Chi tiết máy sẽ bị phá hỏng do mỏi, khi mà ứng suất sinh ra trong chi tiết máy (σ, τ) lớn hơn ứng suất cho phép ([σ], [τ]). Giá trị ứng suất cho phép được chọn không những phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu chế tạo chi tiết máy, mà còn phụ  thuộc vào số chu kỳ cần làm việc của chi tiết máy. Số chu kỳ cần làm việc càng ít thì giá trị của ứng suất cho phép có thể chọn càng cao.

Người ta đã làm các thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa giá trị ứng suất và số chu kỳ làm việc cho đến khi hỏng của chi tiết máy, biểu diễn trên Hình 1-9. Đây chính là đường cong mỏi của chi tiết máy trong hệ tọa độ đề các ONσ.

 

Trong đó:

• N_O: là số chu kỳ cơ sở.
• σ_r : giới hạn mỏi của vật liệu.
• m : mũ của đường cong mỏi.
• σ_N : giới hạn mỏi ngắn hạn: σ_N=K_Nσ_r .
• K_N: hệ số tăng giới hạn mỏi ngắn hạn: