zmęczenie materiału

zmęczenie materiału,

spadek nośności konstrukcji poddanej obciążeniom wielokrotnie zmiennym w czasie;

ma bardzo istotne znaczenie dla pracy maszyn (szczególnie części silników spalinowych, wałów, elementów pojazdów mech. i samolotów). Zmęczenie materiału charakteryzuje się za pomocą granicy zmęczenia i wytrzymałości zmęczeniowej. Granica zmęczenia (zw. wytrzymałością zmęczeniową trwałą lub nieograniczoną) jest to największa wartość naprężenia zmiennego, która przy nieograniczonej liczbie cykli zmiennego obciążenia nie powoduje pęknięcia próbki materiału; wytrzymałość zmęczeniowa (zw. też wytrzymałością zmęczeniową ograniczoną) jest to największa wartość naprężenia nie powodująca pęknięcia przy określonej liczbie (najczęściej 10⁶–10⁸) cykli zmiennego obciążenia. Do prowadzenia badań wytrzymałościowych materiałów na zmęczenie służą zmęczeniowe maszyny wytrzymałościowe. Wyniki badań doświadczalnych, służących do wyznaczania wytrzymałości zmęczeniowej, przedstawia się na wykresach Wöhlera, Smitha lub Hajgha; z wykresu Wöhlera można odczytać wytrzymałość zmęczeniową oraz granicę zmęczenia przy danym rodzaju obciążenia (np. przy rozciąganiu i ściskaniu); niektóre materiały (aluminium, tworzywa sztuczne) nie wykazują granicy zmęczenia. Pęknięcie zmęczeniowe zapoczątkowane w jednym lub w kilku miejscach (zw. ogniskami) rozwija się aż do momentu, w którym następuje gwałtowne końcowe pęknięcie; jeśli pęknięcie elementu następuje przed upływem 10⁴–10⁵ cykli zmiennego obciążenia, mówi się o wytrzymałości małej liczby cykli (wytrzymałości zmęczeniowej krótkookresowej); przy zmęczeniu długookresowym (zmęczeniu dużej liczby cykli) o trwałości elementu decyduje poziom naprężenia, który nie przekracza na ogół granicy plastyczności, natomiast przy zmęczeniu małej liczby cykli zostaje przekroczona granica plastyczności i o trwałości elementu decyduje poziom odkształcenia plastycznego. Pierwsze systematyczne badania zmęczeniowe podjęto w poł. XIX w.; autorem pierwszego pol. podręcznika z dziedziny z.m. był W. Moszyński.