ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения и терминология из "Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении " Еще в середине XIX столетия на основе опыта эксплуатации различных машин и конструкций было обнаружено, что прочность их деталей существенно сцижается в условиях многократного воздействия периодически изменяющейся во времени нагрузки. [c.5] Установление этого факта послужило основой создания нового направления в науке о прочности материалов и конструкций, которое получило название усталости материалов. Этому направлению посвящено большое количество исследований, и оно является одним из наиболее важных в практическом отношении и наиболее интересным в познавательном плане. [c.5] Накопленные к настоящему времени экспериментальные данные дают возможность проследить за влиянием количества циклов переменной нагрузки на величины предельного напряжения и остаточного удлинения, имеющего место при разрушении материала после определенного количества циклов воздействия переменной нагрузки. [c.5] На рис. 1 приведены типичные зависимости для пластичных металлов между величинами предельного напряжения Омакс и остаточного удлинения после разрушения S и числом циклов до разрушения iVp по результатам исследований при пульсирующем цикле, когда нагрузка изменяется от нуля до максимального растягивающего значения. [c.5] Изучение процесса деформирования и анализ видов разрушений, имеющих место при этом, дают возможность разделить приведенные на рис. 1 зависимости на три участка. На участке I разрушение происходит в результате направленного пластического деформирования до величины предельной деформации, которая по величине близка к предельной пластической деформации исследуемого металла при монотонном увеличении нагрузки. Излом в этом случае ничем не отличается от излома при статическом разрушении. Такой вид разрушения называется квазистатическим разрушением. [c.5] В обоих этих случаях наблюдается усталостное разрушение, которое можно определить как процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием переменных нагрузок, приводящий к образованию усталостной трещины, ее развитию и окончательному разрушению. [c.6] Отличие участков II и III состоит в том, что на участке // разрушение происходит после сравнительно небольшого количества циклов нагрузок (7Vp 2 Ю ) и развитие усталостной трещины сопровождается вследствие высокого уровня действующих напряжений значительными пластическими деформациями, которые могут привести к заметным изменениям формы и размеров исследуемого образца на участке III разрушение имеет место после значительного количества циклов нагрузки небольшой величины (Л р 2 10 ) и происходит без видимых следов остаточной деформации. [c.6] На рис. 1 приведены ориентировочные значения числа циклов до разрушения, соответствующие переходу от одного участка к другому для металлов. [c.6] Весьма часто вместо термина многоцикловая усталость используется термин усталость , так как последней термин был Бведец в практику в середине XIX столетия именно для определения явления, которое мы сейчас называем многодикловой усталостью. [c.7] Переход от квазистатического разрушения к малоцикловому усталостному и переход от малоциклового к многоцикловому усталостному разрушению происходит постепенно, и число циклов нагружения, при котором имеет место то или иное разрушение, для различных материалов и условий испытаний изменяется в широких пределах. [c.7] Имеющиеся данные свидетельствуют, что усталостные поломки деталей машин наблюдаются после достаточно большого количества циклов нагружения при сравнительно невысоких уровнях напряжений. [c.7] Разрушение происходит без видимых следов остаточной деформации Это вполне естественно, поскольку в большинстве конструкций, даже с учетом концентрации, действующие напряжения не превышают величину предела текучести. [c.7] Иалоцикловая усталость является определяющей для некоторых деталей энергетического машиностроения, судостроения, авиастроения и т. п., где имеет место существенная концентрация напряжений и возможны перегрузки в процессе эксплуатации. [c.7] В данной монографии основное внимание уделяется проблеме многоцикловой усталости металлов и делается попытка рассмотреть эту проблему, базируясь на изучении неупругости металлов, под которой подразумеваются свойства металлов, приводящие к возникновению в процессе циклического нагружения замкнутой петли гистерезиса в координатах напряжение — деформация [187, 194]. Эти свойства металлов, которые называются в литературе упругими несовершенствами [155], циклической вязкостью [74], внутренним трением [48, 88], рассеянием энергии [82], механическим гистерезисом [И] и т. д., уже давно исследуются в связи с проблемой усталости металлов и в своей физической основе связаны с процессом возникновения усталостной тредины. [c.7] Из главных особенностей процесса зарождения усталостной трещины, что лежит в основе явления усталости металлов, отметим следующие. [c.7] Усталостному разрушению металлов всегда сопутствуют следы пластической деформации в отдельных зернах поликристалла. С увеличением числа циклов нагрузки линий сдвига становится больше и они распространяются на другие зерна. [c.7] Возникновение сдвигов в отдельных зернах поликристаллов при напряжениях, меньших, чем предел текучести или даже предел упругости, становится очевидным, если учесть неоднородность строения реальных металлов. Вследствие этого при небольших средних напряжениях в образце в отдельных зернах поликристалла могут возникать значительные напряжения, превышаюш,ие предел текучести и вызываюш,ие пластическое деформирование микрообъемов металла. [c.8] Исследования неоднородности деформирования локальных объемов поликристалла проводились, в основном, при статическом нагружении в случае достаточно больших остаточных деформаций (81, 95]. Однако качественная картина, полученная при этом, относится в равной степени и к случаю циклического нагружения. [c.8] В результате этих исследований было установлено, что протекание пластических деформаций в отдельных микрообъемах материала характеризуется резкой неравномерностью. Вследствие этого даже при малых средних деформациях образца в отдельных его микрообъемах остаточная деформация может достигать значительных величин. [c.8] Следует ожидать, что при переходе к анализу процессов деформирования в еще более мелких ячейках неравномерность деформации будет существенней. [c.9] Вернуться к основной статье