ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Базовые эксперименты и расчетные характеристики сопротивления малоцикловой усталости при неизотермическом нагружении из "Малоцикловая усталость при неизотермическом нагружении " Рассмотренные выше закономерности длительного малоциклового и неизотермического разрушения позволили сформулировать критериальные зависимости (2.39), (2.41), (2.42) прочности. Наибольшей общностью обладает деформационно-кинетический критерий разрушения, подтверждающийся с достаточной для инженерных расчетов точностью. [c.125] В условиях эксплуатации изделий машиностроения реализуются различные сочетания режимов теплового и механического нагружений. Учитывая типизацию и схематизацию режимов нагружения и нагрева (см. п. 1.4), информацию о сопротивлении деформированию и разрушению можно получить путем проведения программированных испытаний. Их проводят, например, по методике работ [15, 16] с воспроизведением независимых режимов нагружения и нагрева (см. рис. 1,19, а...в, е, дас), а в случае термоусталостного нагружения — по методике работ [29, 80, 94] с варьируемой жесткостью (см. рис. 1.19, з). При испытаниях регистрируют параметры режимов термомеханического нагружения по циклам и во времени. [c.125] В качестве базовых характеристик используют такл е кривые усталости и длительной прочности, пластичности и ползучести при экстремальных температурах термического цикла неизотермпче-ского режима нагружения. [c.127] Режим термоциклического нагружения с варьируемой л еетко-стью определяется жесткостью Сз эластичного элемента (рис. [c.129] Рассмотренный принцип термомеханического нагружения по-лол ен в основу конструкции стендов для испытания материалов на термическую усталость с варьируемой жесткостью нагружения (рис. 3.4, в). Ркпытуемый элемент жесткостью i крепят в массивных абсолютно жестких плитах 1 и 2, соединенных элементами жесткостью С . Степень стеснения деформаций оценивают коэффициентом жесткости нагружения /С=ем/ет, где Sm — механическая упругопластическая деформация нагружаемого элемента ет — термическая деформация, определяемая по уравнению (3.1) при условии равномерного прогрева элемента в течение полуцикла нагрева. [c.129] Начальное упругопластическое деформирование в полуцикле нагрева tn и в течение выдержки /в осуществляется по кривой деформирования О—1 (рис. 3.4, г ). При этой полная упругопластическая деформация оказывается меньше термической Вт на Ai, определяемую податливостью системы. При охлаждении ( пх) упругопласти-ческос деформирование протекает в соответствии с кривой 1—2—3, а при нагреве — согласно кривой 3—4—5—6. [c.130] Важнейшими параметрами прои,есса малоциклового упругопластического деформирования являются размах деформации е, размах напряжений S= aP 4- r = , ширина петли гистерезиса ер, а также Дос, характеризующая интенсивность протекания релаксационных процессов и развития необратимых деформаций ползучести, составляющих в ряде случаев значительную долю в необратимой деформации цикла ер. [c.130] Долговечность материала до образования трещины при термоциклическом нагружении, оцениваемая числом циклов Nf или временем до разрушения (появления трещины) it, является основным критерием сопротивления материала термоциклическому нагружению. Первичной информацией о сопротивлении материалов термо-диклическому нагружению являются кривые термической усталости. [c.130] Стенды и системы управления процессом термоциклического нагружения. В стендах для термоусталостных испытаний [7, 29, 80, 94, 109 и др.] роль термически нагружаемого элемента выполняет образец, а окружающих его объемов материала детали — устройство переменной жесткости, В стендах, схемы которых представлены на рис. 3.5, а...в, реализуется режим нагружения, когда задаваемым параметром является упругопластическая деформация. Различие заключается в способе варьирования упругопластической деформации сменными мембранами переменной л есткости 4 м 10 (рис. [c.130] Дальнейшее совершенствование методики испытаний на термическую усталость, по-видимому, связано с введением в рассмотренные схемы элемента переменной жесткости, позволяющего осуществлять непрерывное программирование какого-либо параметра термомеханического цикла, но реализуемого за счет термоциклического нагружения [69]. Заслуживает внимания схема, приведенная на рис. 3.5, д i[80]. Система нагружения содержит мембраны 3 переменной жесткости в виде пустотелой пластины, внутрь которой подается воздух под давлением р, обеспечивающий плавное (программированное) регулирование жесткости не только предварительно, в период настройки системы, но и в течение термоциклического испытания. Жесткость защемления образца 1, закрепленного в раме (жесткая шайба 7, колонки 6), дополнительно изменяется с помощью мембраны 3. [c.132] Программированное нагружение по нагрузке (при мягком режиме) или по деформации (при жестком режиме) с одновременным синфазным нагревом осуществляется следящей системой, управляемой От динамометрических или от тензометрических (для жесткого режима) элементов установки. [c.132] Конструктивные особенности описанных выше стендов рассмотрим на примере установки, представленной на рис, 3.6, а [29, 100]. Жесткие обоймы 11 и 14 связаны между собой тремя колонками 12, являющимися одновременно динамометрическими элементами. В средней части колонок размещены тензодатчики 13. Динамометры изолированы с помощью текстолитовых втулок 10 и прокладок 5. При сборке стенда обоймы устанавливают строго параллельно (допуск 0,02 мм на диаметр шайбы 420 мм) н фиксируют гайками. Настройку заданной жесткости испытаний выполняют с помощью сменных мембран 8 соответствующей толщины, которые центрируют в специальных отверстиях обойм И. В каждой мембране имеются соосные отверстия для крепления переходных втулок 7. Цилиндрическую головку образца 1 крепят во втулках с помощью полуколец 3, гайки 2 и стопорной гайки-втулки 6. В верхнюю переходную втулку 7 головка образца входит по скользящей посадке, а в нижнюю — с зазором, который предусмотрен для устранения возможной несоосности при монтаже образца. В головки образца ввернуты медные токоподводящие стержни 5, к которым припаяны медные шайбы 16, служащие для крепления токоподводящих шин 4. На медные стержни навернуты штуцера 17 для подвода (при необходимости) охлаждающей среды к образцу. Термическим циклом нагрева-охлаждения управляют с помощью термопары 18, которую подключают к регулирующему прибору 20, а для записи цикла темпера-туры — к электронному потенциометру 19. Запись осуществляется самописцем 15, например по методике работ [96, 104]. [c.132] Для изучения влияния большой длительности нагружения (более 10 ч), характерной для стационарных аппаратов, Филатовым В. М. предложена методика неизотермических испытаний с большой длительностью цикла. Испытываются образцы с малой базой с1 — Ъ мм /=10 мм) в приспособлении (рис. 3.6, б). [c.132] Нагружающее приспособление с образцами помещают в электропечь и подвергают циклическому нагреву-охлаждению, а при экстремальных температурах цикла осуществляют длительную выдержку. Амплитуду упругопластической деформации либо рассчитывают (с учетом податливости нагружающих стержней), либо измеряют с помощью электрического тензометра, чувствительный элемент которого находится вне зоны высоких температур. [c.133] При испытаниях на термическую усталость необходимо качественное регулирование термического цикла (в особенности на этапе выдержки), определяющего по существу режим термомеханического нагружения материала образца. [c.133] Значения и распределение температур по длине образца являются определяющим фактором в формировании необратимых изменений в структуре материала и накоплении повреждений при тер моци кл иров а ни и. [c.134] Кривые распределения температур по длине образца (рис. 3.9) характеризуются значительным градиентом температур на расчетной длине, что существенно при определении действительных значений максимальных деформаций, формирующих предельное по услови/ям прочности состояние материалов. [c.135] Конструкция образца может менять характер развития продольной термической деформации [96] как на этапе нагрева (рис. 3.10, б, г), так и на этапе выдержки (рис. ЗЛО, в, д). Q увеличением времени нагрева и выдержки термическое расширение корсетных образцов сплошного сечения (рис. 3.8, д) и тонкостенного (рис. 3.8, г) увеличивается, а для цилиндрического трубчатого образца уменьшается. При длительном нагреве проявляется эффект теплового насыщения образца, и термическое удлинение не зависит от Бремени (скорости) нагрева. Однако из-за меньшей массы металла в корсетном тонкостенном -образце при одинаковых температурах предельная продольная термическая деформация достигается существенно раньше. [c.137] Локализация деформаций вносит определенные изменения в распределение температур. В зоне утонения образца температура повышается (рис. [c.137] Вернуться к основной статье