Для экспериментального определения предела усталости материалов, сварных соединений или элементов конструкций используется в большинстве случаев классический метод – построение кривой Вёлера (кривой усталости) путем испытания 10-15 образцов или соответствующих элементов конструкций при заданной характеристике цикла изменения напряжений.
В зависимости от целей испытания и типа металла (сталь, алюминий и т.д.) выбирается база испытаний, т.е. наибольшее число циклов нагружения, которое должны выдержать образцы испытуемой серии, не разрушаясь, при напряжении, равном пределу усталости. Определенные таким образом предельные напряжения характеризуют, так называемый, физический предел усталости. Считается, что если образец выдержал на предельных напряжениях число циклов, равное принятой базе испытаний, то такие образцы, как правило, уже не разрушаться и при всяком другом числе циклов, большем базы, в том числе даже при неограниченно большом числе их. Это положение не распространяется на особые случаи испытания, например, испытания в коррозионной среде, в условиях ползучести и др.
В практике усталостных испытаний принимается, что для образцов, изготовленных из конструкционных сталей базу испытаний можно ограничить числом 5×106 циклов, а для цветных материалов — 5×107 циклов.
Чаще всего изучение закономерностей усталости металла проводится при синусоидальном цикле напряжений. Цикл может быть симметричным (рис. 1,а), отнулевым (рис. 1,в), асимметричным знакопеременным (1,б, д) или знакопостоянным (1,г, е).
Средние значения цикла σm, максимальные и минимальные напряжения цикла σmax, σmin и амплитуда цикла σa связаны между собой соотношениями
Отношение минимального напряжения цикла к максимальному (с учетом знака) характеризует асимметрию цикла и выражается через коэффициент асимметрии цикла напряжений
Основным показателем сопротивления циклическим нагрузкам является циклическая долговечность — число циклов напряжений, выдержанных нагруженным образцом (сварным узлом или другим объектом) до разрушения или до образования усталостной трещины заданного размера.
При небольших уровнях напряжений разрушение образцов происходит после весьма большого числа циклов нагружения, вплоть до 107 — 108 циклов и более. Эта область называется многоцикловой. Принято условно считать, что она начинается от 5×104 циклов перемен напряжений. Область нагружения, отвечающая числу циклов N < 5×104 носит название малоцикловой.
