ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Закономерности разрушения при малоцикловом неизотермическом нагружении из "Малоцикловая усталость при неизотермическом нагружении " Достаточно общие выводы о закономерностях малоциклового разрушения, ио-видимому, можно получить на базе энергетической концепции условий образования предельного состояния, которая в принципе может описать условия образования предельного состояния при различных режимах малоциклового нагружения в сочетании с циклическим нагревом [80]. [c.63] Значение накопленной суммарной энергии к моменту циклического разрушения не является величиной постоянной и существенно превышает энергию статического разрушения [29, 80, 87]. [c.64] Закономерности малоцикловой усталости при неизотермическом нагружении с энергетической позиции приведены в работе [80]. Сталь 12Х18Н9Т, сплав ХН80ТБЮ, а также аустенитно-фер-ритную сталь испытывали при жестком режиме нагружения в интервале температур, при которых свойства материалов стабильны, так что петля упругопластического гистерезиса оказалась замкнутой и мало трансформировалась вплоть до разрушения образца. Каждая ветвь стабилизированной петли гистерезиса (в том числе и для режима с выдержкой) удовлетворительно аппроксимировалась параболической зависимостью, параметры которой зависели от основных характеристик процесса малоциклового нагружения и нагрева. Это позволило аналитически описать площадь замкнутой петли гистерезиса и определить количество энергии, рассеиваемой в единице объема материала за цикл, по числу циклов и к моменту разрушения. [c.64] Для режима термоусталостного нагружения с выдержкой при Ттах количество необратимо поглощаемой энергии зависит как от физико-механических характеристик материала, температурного режима, так и от времени выдержки при максимальной температуре цикла Q = f (iV)f ( в). Реализация этой закономерности для стали 12Х18Н9Т показана на рис. 2.16, б. [c.64] Зависимость (2.1) для случая т = 0, т = 1 и /г == onst подтверждена А. Карданом при изотермических и неизотермических условиях малоциклового нагружения никелевого сплава на ограниченном числе экспериментальных данных. [c.64] Я1 + Я2—энергия деформационного упрочнения в полуциклах растяжения и сжатия соответственно Q t —энергия разрушения в условиях статического растяжения при Tmai. [c.66] Данные, представленные на рис. 2.17, б, показывают хорошее соответствие лМежду расчетом (линии) и экспериментом (точки) для контрастных по физико-механическим свойствам материалов. [c.66] В случае малоциклового нагружения целесообразно [86, 87] раздельно рассматривать составляющие полной энергии энергию деформационного упрочнения, определяемую площадями AB и EPG петли гистерезиса (рис. 2.18, а), и энергию пластического деформирования пл = 7з + 94, определяемую площадями OA D и DEGF. [c.66] Справедливость критериального уравнения проверяли на разных материалах при постоянных температурах. Результаты обработки экспериментальных данных показали, что имеется хорошее соответствие расчетных и опытных данных (рис. 2.18, б), лишь в отдельных случаях отклонение от среднего значения достигало 50 7о (это свойственно конструкционным материалам в состоянии поставки). [c.67] Уравнение (2.10) по существу показывает соотношение предельно накопленных усталостных (первое слагаемое) и квазистатиче-ских (второе слагаемое) повреждений, а также описывает кинетику накопления повреждений при произвольном режиме малоциклового деформирования. [c.68] Существенно, что уравнения (2.9 )и (2.10) в определенной мере учитывают, с одной стороны, временные эффекты (через изменение пределов пропорциональности с числом циклов нагружения), а с другой стороны, — интенсивное деформационное старение (через изменение е/ с увеличением числа циклов). [c.68] Однако использование энергетических трактовок для практических оценок прочности является ограниченным. Это связано с трудностями точного описания диаграммы циклического деформирования, определяющими погрешность при определении энергии малоциклового разрушения, а также наличием большого числа параметров. [c.69] На практике для оценки предельного состояния используют сравнительно простые зависимости, получаемые непосредственно из опытов на растяжение-сжатие при упрощенных режимах мало-циклового нагружения, которые дополняют параметрами, учитывающими основные особенности неизотермичности нагружения. [c.69] Уравнение (2.15) достаточно гибко описывает условие разрушения за счет раздельного учета пластической (первое слагаемое) и упругой (второе слагаемое) составляющих полной деформации в широком диапазоне чисел циклов (10. ..10 ), при этом для разных материалов наклоны кривых усталости т = —0,6 и = —0,12. Основные параметры уравнений (2.15) и (2.16) представляют собой характеристики, получаемые в опытах на растяжение, например е/ = = 1п [1/ 1—г 5)] — пластичность при постоянной температуре. [c.69] Таким образом, использование уравнения (2.19) может оказаться эффективным при неизотермическом режиме нагружения без выдержки в области умеренных температур, когда временные эффекты в процессе нагружения не проявляются заметно и не возникают значительные квазистатические повреждения в материале на стационарных режимах. [c.71] Фактор скорости и длительности деформирования учитывается в явном виде через частоту циклического нагружения v. [c.71] На примере ряда материалов и режимов испытания показано [80, 90], что эта зависимость через входящие в нее частоту v и характеристики 6/(7 , t) и сге(7 , t), взятые при соответствующей температуре испытания с учетом времени испытания, позволяет учесть длительность процесса нагружения и изменения свойств материала [снижение длительной пластичности е/(Г, t) и предела прочности Св Т, )]. Совпадение опытных и расчетных данных достаточно хорошее. [c.72] Имеются эмпирические зависимости [29, 80, 109], учитывающие в той или иной форме длительность цикла (выдержку) или частоту нагружения. Однако предлагаемые зависимости весьма разнообразны по структуре и отражают, как правило, специфические условия их получения. [c.73] При длительных выдержках в полуциклах растяжения или сжатия, сочетающихся с высокими температурами цикла нагрева, малоцикловая прочность может быть охарактеризована сопротивлением длительному статическому разрушению с учетом влияния цикличности [29]. Такая трактовка реализована при анализе прочности жаропрочных сталей и сплавов для термоциклов большой длительности за счет варьирования длительности выдержки при максимальной температуре цикла. Условие прочности в этом случае получается исходя из схемы расположения предельных линий ВС и EFD в координатах —Ig n (рис. 2.22). Линия ВС характеризует предельное состояние при длительном статическом нагружении, при Ттах, а EFD — предельное состояние при длительном термоусталостном нагружении. Полол ение линии ВС определяется следующими допущениями учитывается лишь суммарное время выдержки при максимальной температуре цикла и считается, что термическое напряжение постоянно на этапе выдержки в полуцикле сжатия. [c.73] Вернуться к основной статье