Навантаження та розвантаження металу в ме­жах пружності не зумовлює пластичних дефор­мацій і графіки деформацій в обох випадках є прямолінійними та збігаються. Коли ж метал піддати пластичним деформаціям і розвантажи­ти, то діаграма розвантаження піде паралельно до лінії пружних деформацій. Під час "відпочин­ку" внаслідок зрівноваження і перерозподілу де­формацій у структурі металу між окремими зер­нами відновлюється деяка незначна частина пластичних деформацій. Діаграма повторного за­вантаження піде паралельно лінії пружних де­формацій і далі за діаграмою одноразового за­вантаження (рис. 2.7). Якщо розглядати лише діаграму повторного завантаження, то можна за­значити, що деформаційність металу зменшила­ся (є — Є; < є), а умовна межа текучості зросла до рівня cit досягнутого гіри першому заванта­женні. Це явище називається наклепуванням ме­талу і використовується для підвищення показ­ників міцності сталевої арматури залізобетонних конструкцій (наприклад, арматура класу А-ІІІв) та алюмінієвих сплавів. У металах, які не мають достатнього запасу пластичних деформацій, на­клепування може зумовити крихке руйнування.

Як побічне явище, наклепування спостері-

Заної з пластичним деформуванням металу (різання, пробивання отворів, гнуття).

Багаторазові повторні завантаження до рівня напружень, вищих за межу пропорційності, але менших за межу міцності, зумовлюють накопи­чення пластичних деформацій (рис. 2.8) і руйну­вання металу внаслідок вичерпання запасу де - формаційності.

Руйнування металу за повторних навантажень при напруженнях, нижчих за межу міцності, на­зивається втомою металу, а напруження, при яких відбувається руйнування,— втомною, чи вібраційною міцністю. Здатність металу протис­тояти такому руйнуванню називають витриваліс­тю. При цьому важливе значення має рівень на­пружень, характер завантаження та інші факто­ри. Чим вищі напруження досягаються при за­вантаженні, тим швидше руйнується метал. Наприклад, при завантаженні вище межі теку­чості руйнування починається через кілька де­сятків або сотень циклів і має назву пружно-плас- тичноі малоциклової втоми. Зразок, навантаже­ний нижче межі текучості, витримує мільйони циклів навантаження.

Для сталі крива втомної міцності (рис. 2.9) асимптотично наближається до деякого гранич­ного значення R„ — опору сталі втомі. В алюмінієвих сплавах втомна міцність знижується безперервно.

С, МПа 400

От

200

Ry*l 70

100

10 12 N=10'6

Рис. 2.9. Зміна втомної міцності сталі Сто залежно від кількості циклів навантаження N.

Руйнування металу від втоми має крихкий ха­рактер і відбувається у такій послідовності: біля дефектів кристалічної гратки, порушень струк­тури, концентраторів чи дефектів в окремих кристалах з'являються мікротріщини. Мікротрі - щини є дуже гострими концентраторами. Кон­центрації напружень біля них зумовлюють роз­ростання мікротріщин у макротріщини. При по­дальших циклах завантаження макротріщини збільшуються аж до руйнування.

Враховуючи негативний вплив концентраторів напружень на втомну міцність металу, гіри кон­струюванні металевих конструкцій необхідно всі­ма можливими засобами їх уникати або забез­печувати плавну зміну форми.