ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Статистические закономерности усталостного разрушения и вероятностные методы расчета деталей машин на усталость (В. П. Когаев) из "Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность Изд3 " Таким образом, по экспериментальной кривой — 1 , полученной на образцах, которым свойственна определенная величина /[к, согласно табл. 1, устанавливается экспериментально значение характеристики определяющей условия быстрого распространения трещины под статической нагрузкой. [c.239] Эта величина может определяться непосредственно экспериментально через работу внешних сил при растяжении образца с трещиной. [c.239] Величина (см. выше раздел 1) может быть определена в случае статического развития трещины как работа пластического деформирования, найденная по диаграмме растяжения в предположении, что пластическая деформация распространяется равномерно в слое толщиной Д. [c.240] Величина для малоуглеродистых и низколегированных сталей находится, в пределах от 70 до 140. В соответствии с этой зависимостью энергия (7рс)г,, а следовательно, и величина напряжения, необходимая для развития трещины, уменьшается с увеличением скорости ее распространения. Если эти скорости достигают значений 1000—1500 м/с, то величина Урс)т, уменьшается на порядок и более, а значения напряжений, необходимых- для динамического развития трещины, уменьшаются до 1/4 от значений, необходимых для статического развития трещины. С этим связано пониженное сопротивление хрупкому разрушению элементов конструкций при динамическом нагружении. [c.240] Определение характеристики Урс и других вытекающих из нее характеристик осуществляется по схеме, изложенной ранее, т. е. на стадии статического или динамического инициирования трещины, на стадии распространения и на стадии остановки трещины. [c.241] Функции flu приведены в табл. 1. [c.242] Для определения К с также по стадии остановки трещины используются образцы с местным утонением в направлении развития трещин (рис. 6, ж) при соотношениях Li = 2Я Z.4 = Я L = 0,8Я Вз = 1,ЗЯ Ну = 0,75Я. [c.243] На рис. 17 дан график наибольших допустимых значений радиуса кривизны р, вычисленных но зависимости (5.39), при которых К. с имеет минимальное значение. Для хрупких состояний при (Тк/ т — 0,5 0,6 для пластин шириной 50—60 мм и длин трещин 20 мм принимают р = 0,1 мм. Для крупногабаритных образцов шириной 200—300 мм и длин трещин до 100 мм принимают р = 0,5 мм. Для обычных лабораторных образцов р Снижают до значений 0,01 мм. [c.243] Сх)Постав.тение значений К с Для малоуглеродистых сталей, полученных по критериям возникновения и остановки трещины [51], показало, что при 196°С они не отличаются, а при 80°С превышение К с по возникновению трещины достигает трехкратного. [c.244] Роль температуры и скорости деформирования особенно существенна для хладноломких сталей. Использование этих сталей при критической и закритической температуре (по отношению ко второй критической температуре) связано с риском хрупкого разрушения в соответствии с падением К с в зависимости от понижения температуры и повышения динамичности нагружения. Характер падения величины К с свидетельствует о возможности уменьшения разрушающих напряжений до 1/4 от значения, отвечающего вязким и квазихрупким разрушениям. [c.244] При хрупких состояниях металла, для которых 0к О,80т, используют приближенное выражение (5.14), связывающее критическое раскрытие трещины, соответствующее инициированию быстро протекающего разрушения, с напряжением и длиной трещины Для квазихрупких состояний, для которых критические значения номинальных напряжений приближаются к пределу текучести 0 , используют более полные выражения (5.15) и (5.15 а), учитывающие ограниченную ширину пластины (рис. 16, б), испытываемой на растяжение. Выражения (5.14) и (5.15) позволяют по раскрытию трещины получить основные характеристики сопротивления хрупкому разрушению К с и Gj . [c.245] Распространенным и более простым способом испытания для определения критических раскрытий трещины является испытание на изгиб плоских образцов (рис. 16, в), толщина которых Н равна толщинелиста, а высота В принимается равной 2Н. [c.245] При испытании плоских образцов в условиях чистого изгиба по схеме, представленной на рис. 16, г, можно использовать метод двух надрезов [38] последние наносят в пределах участка постоянного момента на расстоянии от его границы, превышающем глубину надреза не менее чем в 2 раза. Процесс упруго-пластического деформирования в обоих надрезах протекает одинаково, но распространение трещины, по достижении напряжениями критических значений, происходит только в одном из сечений. После окончания испытания раскрытие трещины измеряют в неразрушенном сечении. [c.246] Необходимость расчета на сопротивление хрупкому разрушению связана с тем, что в условиях работы элементы конструкций могут находиться в хрупких или квазихрупких состояниях (17, 28, 29). Основным фактором возникновения таких состояний для сплавов на основе железа в связи с присущими им свойствами хладноломкости является температура. На схеме (рис. 6) показаны области основных типов сопротивления разрушению в зависимости от температуры. В области температур, превышающих первую критическую Ткр1 для сплавов, обладающих хладноломкостью, а также для материалов, не обладающих хладноломкостью в диапазоне температур работы конструкций (сплавы на основе магния, алюминия, титана), имеют место вязкие состояния. В этом случае предельные состояния наступают после возникновения значительных пластических деформаций и существенного перераспределения полей деформаций и напряжений в элементах конструкций. Скорость распространения возникающих трещин в этих состояниях оказывается низкой. Вопросы несущей способности и расчета на прочность при таких состояниях рассмотрены в гл. 2. [c.246] Температурная зависимость раскрытия трещины и разрушающих напряжений для мягкой углеродистой состаренной стали после предварительного малоциклового нагружения (для образования трещин) представлена на рис. 22 [3]. Из приведенных данных следует, что с понижением температуры наблюдается более раннее падение величины бц, чем разрушающих напряжений. Это объясняется чувствительностью раскрытия трещины к понижению температуры, связанной с предельной пластической деформацией и облегчением прорастания трещиц. [c.247] В области температур около и ниже ее при хрупких состояниях формулы, вытекающие из закономерностей механики разрущения, позволяют определять в зависимости от температуры величины Ки с учетом влияния размеров сечений (см. рис. 9) на примере стали 22К и по формулам (5.20) и (5.21J , По значениям Ki величины Окр в зависимости от длины трещин определяются по рму-лам (5.4) и (5.14). [c.248] Температурный запас М должен быть всегда положительным его величина отражает достоверность определения Обычно его принимают равным 50°. [c.249] Основные зависимости, определяющие условия перехода исходных трещин под действием статических напряжений в неустойчивое состояние, изложены в разделе 1 на основе представлений линейной механики разрушения. По выражениям (5.4), (5.7) и (5.14) можно определить критические напряжения Ок и длину трещины 1 в зависимости от критических значений К с интенсивностей напряжений, характеризующих вязкость разрушения. [c.249] Э1 и представления используют для описания замедленного (квазистатичес-кого) развития трещин при статическом и циклическом нагружении. [c.249] Значения /Со определяют из решений краевых задач [26]. [c.250] Вернуться к основной статье