ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Закономерности развития усталостных трещин из "Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени (БР) " Опыт эксплуатации самых разнообразных машин (подвижного состава железных дорог, автомобилей и тракторов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин и т. д.) показывает, что в процессе работы могут появляться усталостные трещины в их элементах. Дефекты, заложенные в элементах машин еще при их изготовлении (трещины, непровары в сварных соединениях, неметаллические включения и рыхлоты в отливках и т. п.), могут играть роль начальных трещин. Начальные трещины развиваются под действием эксплуатационных нагрузок до тех пор, пока не достигают критических размеров, при которых происходит внезапное разрушение детали. Период работы конструкции (измеренный в километрах пробега, часах или годах работы, количестве полетов и т. п.) от момента возникновения первой макроскопической трещины усталости (протяженность которой обычно принимается равной 0,1-ьО,5 мм) до окончательного разрушения называют живучестью элемента конструкции или детали машины. [c.13] Знание живучести элемента имеет большое практическое значение, так как срок между детальными профилактическими осмотрами конструкции должен устанавливаться в зависимости от живучести, оцениваемой в статистическом аспекте с введением запаса по ресурсу. [c.13] Индекс I введен для характеристики первого вида деформации (нормальный разрыв трещины, см. рис. 1.8) в отличие от двух других рассматриваемых в механике разрушения видов деформаций (сдвиговых) [41, 71]. [c.14] Уравнение (1-Ю) при указанных значениях констант дает удовлетворительную оценку скоростей роста трещин от 2,5-10 мм/цикл (и выше) до скорости в момент окончательного разрушения при условии, что значение К останется ниже критического значения коэффициента интенсивности (соответствующего хрупкому разрушению) для данного материала, а номинальное напряжение не превысит предела текучести. [c.17] Нетрудно видеть, что при переходе от дюймовой системы к метрической коэффициент С в уравнении (1.10) умножается на 1,47, ап — остается без изменения. [c.18] Значение константы D равно 5 10 , если I выражено в дюймах, а в psi-in (psi — фунт на квадратный дюйм). Если I выражено в мм, а G, имеет размерность кгс/мм, то jD = 0,351 10 . [c.19] При подсчетах ординат модули упругости были взяты для стали Е = 2,1-10 кгс/мм , для алюминиевых сплавов Е = 0,74 X X 10 кгс/мм , для титанового сплава Е = 1,1-10 кгс/мм . Несмотря на существенное различие модулей упругости указанных материалов, уравнение (1.15) хорошо соответствует опытным данным для сталей, алюминиевых и титановых сплавов при общем для всех материалов значении константы D. [c.19] Таким образом, скорость роста трещины пропорциональна раскрытию трещины и пределу текучести материала. [c.19] Уравнения (1.15) и (1.18) справедливы только в области низких значений коэффициентов интенсивности К и номинальных напряжений, низких по сравнению с пределом текучести. Для сталей с высоким значением эта область соответствует значениям Ki 100 ksi ]/in = 354,3 кгс/мм / . [c.19] В статье Бэрсома [72] показано, что значение Дб , соответствующее точке перелома на графике типа рис. 1,13, является общим для высокопрочных сталей, алюминиевых и титановых сплавов.. Таким образом, основным фактором, определяющим скорость развития усталостной трещины, по мнению Бэрсома, является размах величины энергии на продвижение трещины ДОр связанный с размахом коэффициента интенсивности напряжений Д/С, соотношениями (1.15), (1.16), и с размахом величины раскрытия трещины Дбт соотношением (1.18). [c.20] В уравнениях (1.21), (1.22) при 1 Q Np оо, что является чисто математической особенностью этих функций в точке Iq О, не имеющей физического смысла, так как сама модель предусматривает только развитие трещины, а не ее начальное образование. Поэтому функциями (1.21) (1.22) следует пользоваться только при /о, превышающем некоторое определенное значение (например, /о 0,1-ь0,5 мм). Формула (1.21) имеет тот недостаток, что при малом /о и большом /р последняя величина практически не влияет на Л р (например, при Iq = 0,1 мм изменение /р в пределах от 1 до 100 мм и более изменяет Np только на —10%, а в пределах от 5 до 100 мм только на 2% и т. п.). Этот недостаток не свойственен формуле (1.22), которая должна лучше отвечать опытным данным [ибо значение показателя п = 2 в формуле Пэриса (1.10) является более оправданным, как уже отмечалось, чем п = 4 для малых значений А/С[3. [c.21] Для определения живучести конструкции и размеров допустимых начальных дефектов необходимо знание зависимости между длиной трещины и остаточной прочностью, т. е. нагрузкой или соответствующим номинальным напряжением, которые приводят к разрушению тела с заданной трещиной при их однократном приложении. Эту задачу рассматривают в механике разрушения [32, 42, 71]. [c.22] Вернуться к основной статье