Явище утоми матеріалів

Опір матеріалів дії навантажень, що міняються в часі по величині або по величині й знаку, істотно відрізняється від опору дії статичного навантаження. При цьому під дією змінних навантажень елементи конструкцій руйнуються при значно менших напруженнях, чим під дією статичних навантажень. Типовим прикладом деталі, що випробовує змінні навантаження, є шток поршневої машини, знак напружень у якому міняється відповідно до зміни напрямку руху поршня.

Практикою встановлено, що якщо елемент тої або іншої конструкції багаторазово піддавати змінному навантаженню, то після певного числа змін напружень у ньому з'явиться тріщина, що поступово буде розвиватися. Зрештою, деталь зруйнується, не давши при цьому помітних залишкових деформацій навіть у тому випадку, коли матеріал її високо пластичний.

Число циклів до появи першої тріщини й до повного руйнування стрижня буде тим більше, чим менше напруження. Характерно, що руйнування матеріалу під дією повторно-змінних навантажень може відбутися при напруженнях нижче границі текучості. Руйнування матеріалу під дією повторно-змінних напружень називається руйнуванням від утоми.

Взагалі ж, утомою матеріалів (зокрема металів) називають явище руйнування в результаті поступового нагромадження в них ушкоджень, що приводять до виникнення втомленесної тріщини при багаторазовому повторенні навантажень.

Здатність металів пручатися руйнуванню при дії повторно-змінних напружень називається витривалістю матеріалу.