Уcталость в отношении металла — это состояние, которое возникает после посторяющейся деформации за пределами текучести металла. Поломка является следствием усталости металла. Часто в результате усталости происходит поломка спиц, рулей, рам и других частей велосипеда.
Простой пример усталости металла — обычный алюминиевый провод. Если его согнуть в разные стороны несколько раз, он становится хрупким и отламывается.
Алюминий более подвержен воздействию усталости, чем сталь. Поэтому алюминиевые детали делаются более прочными с учётом этой особенности.
Усталость материала (материаловедение) — процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению материала за указанное время [1].
Обратное свойство материала называется выносливостью (свойство материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения указанное время) . Кроме того это понятие близко связано с прочностью, имеет место быть понятие усталостной прочности.
Выносливость измерима, существуют методики её измерения.
Выносливость, так же как и прочность, для многих материалов сильно зависит от температуры, это явление получило название хладноломкость.
История
Первооткрывателем явления стал Вильгельм Альберт (en:Wilhelm Albert), но термин «усталость» был введён в 1839 году французским ученым Ж. -В. Понселе, который обнаружил снижение прочности стальных конструкций при воздействии циклических напряжений.
Наибольший вклад в научную основу проектирования металлических конструкций, подвергающихся повторным напряжениям, внёс немецкий инженер Август Вёллер (en:August Wöhler) классическими опытами с железом и сталью в условиях повторного растяжения-сжатия, результаты которых были опубликованы в 1858—1870 годах. Л. Шпангенберг (de:Louis Spangenberg) в 1874 году впервые графически изобразил результаты исследований, опубликованных А. Вёллером в виде таблиц. С тех пор графическое представление полученной зависимости между амплитудами напряжения цикла и числом циклов до разрушения называют диаграммой (кривой) Вёллера.
Предотвращение
Основным методом предотвращения усталостного разрушения является модификация конструкции механизма с целью исключения циклических нагрузок, либо замена материалов на менее склонные к усталости. Значительное увеличение выносливости даёт химико-термическая обработка металлов, например азотирование.
Газотермическое напыление, особенно высокоскоростное газопламенное напыление, создаёт напряжение сжатия в покрытии материала и способствует защите деталей от разрушения