Влияние частоты и формы цикла
Элементы авиаконструкций подвергаются действию периодических нагрузок, частота которых различается на несколько порядков. Наиболее низкочастотные нагрузки характеризуются частотой 1 цикл за полет, т. е. 0,00003… 0,001 Гц; наибольшие частоты - сотни и тысячи герц. Общей закономерностью влияния частоты на усталостную долговечность является ее увеличение с ростом частоты. Эффект частоты обусловлен действием очень разных процессов, присущих или сопутствующих периодическому нагружению. Усталость металлов является результатом микропластических деформаций при периодическом нагружении, приводящих к образованию усталостных трещин; чем медленнее происходит нагружение и длительнее действие наибольших напряжений па материал, тем полнее протекает пластическая деформация. Вводимая при периодическом нагружении энергия идет не только на деформирование, часть ее рассеивается, а часть накапливается в металле; это может привести к заметному нагреву детали при больших частотах нагружения, однако более важно, что эта энергия может приводить к локальной перестройке и, вообще, к изменению локальной структуры термически упрочненных сплавов, какими являются практически все самолетостроительные сплавы, используемые
для силовых конструкций- Следствием этих процессов является ускорение усталостного процесса при низкой частоте нагружения. В том же направлении действует окружающая среда (воздух, который для конструкционных сплавов является коррозионно-активной средой). В опытной работе показано, что усталостная долговечность заклепочного соединения листов сплава Д16Т в вакууме в 5 раз больше, чем в воздухе. Очевидно, что время действия коррозионной среды, прямо связанное с частотой нагружения, приводит к повреждающему влиянию низкой частоты на усталостную долговечность. Аналогичным образом действует и повышенная температура; разупрочнение вследствие ползучести или других процессов, обусловленных нагревом, проявляется тем сильнее, чем ниже частота циклов .
При оценке эффекта частоты важным фактором является также и то, что усталость - процесс, протекающий в две стадии: образования и развития усталостных трещин, причем, усталостной долговечностью оцениваются обе эти стадии. Частота же сильнее сказывается на развитии усталостных трещин.