خستگی (مواد)
From Wikipedia, the free encyclopedia
به شکست ماده در اثر اعمال نیروهای متناوب کمتر از استحکام نهایی و (اغلب) کمتر از حد تسلیم، خستگی گفته میشود. خستگی مواد وقتی اتفاق میافتد که ماده تحت تنشهای تکراری یا نوسانی قرار گیرد که منجر به شکست ناگهانی قطعه میگردد. دلیل اصلی خطرناک بودن شکست خستگی این است که بدون آگاهی قبلی و قابل رویت بودن اتفاق میافتد. خستگی علت شکست زودهنگام بیشتر قطعههای صنعتی است. خستگی بهطور معمول همراه با جوانهزنی ترک در سطح قطعه یا نواحی تمرکز تنش و اشاعهٔ آن در ناحیهٔ تحت تنش بیشینه است.
از سال ۱۸۵۰معلوم شدهاست که فلز تحت تنش تکراری با نوسانی، در تنشی به مراتب کمتر از تنش لازم برای شکست در اثر یک مرتبه اعمال بار، خواهد شکست. شکستهایی که در شرایط بارگذاری دینامیک رخ میدهند شکستهای خستگی نامیده میشوند؛ که این نامگذاری احتمالاً مبتنی بر این دلیل است که بهطور کلی مشاهده میشود شکستها فقط پس از یک دوره کار زیاد رخ میدهند. هیچگونه تغییر واضحی در ساختار فلزی که به علت خستگی میشکند وجود ندارد تا بتوان به عنوان مدرکی برای شناخت دلایل شکست خستگی از آن استفاده کرد. با پیشرفت صنعت و افزایش تعداد وسایلی از قبیل خودرو، هواپیما، کمپرسور، پمپ، توربین و غیره که تحت بارگذاری تکراری و ارتعاشی هستند، خستگی بیشتر متداول شده و اکنون چنین برداشت میشود که عامل حداقل ۹۰درصد شکستهای ناشی از دلایل مکانیکی حین کار خستگی باشد.[1]
خستگی بهطور معمول همراه با جوانهزنی ترک در سطح قطعه یا نواحی تمرکز تنش و اشاعهٔ آن در ناحیهٔ تحت تنش بیشینه است.
دلیل عمده خطرناک بودن شکست خستگی این است که بدون آگاهی قبلی و قابل رویت بودن رخ میدهد. خستگی به صورت شکستی با ظاهر ترد، بدون هیچگونه تغییر شکل نا خالص در شکست نتیجه میشود. معمولاً سطح شکست در مقیاس ماکروسکوپی بر جهت تنش کششی اصلی عمود است. معمولاً سطح شکست خستگی از ظاهر سطح شکست تشخیص داده میشود، که از یک ناحیه هموار حاصل از عمل سایش با اشاعه ترک در مقطع و یک ناحیه ناهموار که در هنگام عدم تحمل بار توسط مقطع، در قطعه به صورت نرم شکسته شدهاست تشکیل میشود. غالباً پیشرفت شکست توسط یک دسته حلقه نشان داده میشود، که از نقطه شروع شکست به طرف داخل پیشرفت میکند.
بهطور خلاصه میتوان گفت خستگی ناشی از بارگذاریهای سیکلی کششی و فشاری است.
شکست بر اثر خستگی سه مرحله دارد: