ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Деформирование и разрушение при малоцикловом нагружении из "Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении " Малоцикловая усталость имеет место при сравнительно низких частотах нагружения (до 50 цикл/мин), высоких уровнях напряжений (равные пределу текучести и выше) и долговечностях до 2 10 циклов. Такие условия испытаний получили в литературе название малоцикловое нагружение [64, 99, 164]. [c.15] Рассмотрим основные закономерности деформирования и разрушения металлов при малоцикловом нагружении. [c.15] Рассмотрим диаграммы циклического деформирования металла при асимметричном цикле в случае постоянных напряжений Омакс и Омин [99, 164] (рис. 9), при условии, ЧТО Омакс превышает предел текучести, сохраняя обозначения, принятые в этих работах. Такая диаграмма деформирования может быть представлена как совокупность кривой исходного деформирования (нулевой полуцикл), при котором спра ведлива диаграмма деформирования при статическом растяжении до напряжения Омакс и кривых деформирования в каждом из к последующих полуциклов [464]. Кривая циклического деформирования в к-м полуцикле описывается в координатах с началом в точке, соответствующей началу разгрузки в каждом полуцикле (рис. 9, а). [c.16] Как уже отмечалось, при малоцикловом нагружении могут иметь место квазистатическое разрушение, обусловленное накоплением пластической деформации до уровня деформации, соответ-ствуюш ей разрушению при однократном статическом нагружении, и усталостное, вследствие накопления усталостных повреждений, лриводяш их к возникновению усталостной треш ины. Характер разрушена (квазистатический, усталостный) зависит от таких факторов, как свойства материала, режим нагружения, уровень исходных напряжений и деформаций и т. п. [c.18] При малоцикловом нагружении могут быть мягкий режим, когда в процессе испытания остается неизменной величина циклического напряжения, и жесткий режим, когда остается неизменной величина циклической деформации. [c.18] Различают циклически разупрочняюш иеся материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжения ширина петли возрастает циклически стабильные материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжения ширина петли остается практически неизменной, и циклически упрочняющиеся материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжений ширина петли с увеличением числа циклов нагружения уменьшается. Такое деление материалов является условным, поскольку для одних и тех же материалов в зависимости от режима термической обработки, уровня напряжений и числа циклов нагружения может наблюдаться как упрочнение, так и разупрочнение. [c.18] Кинетика изменения деформаций в зависимости от свойств материала и режима загруже-ния может иметь весьма сложный характер и оказать сущест- венное влияние на вид разрушения (квазистатическое, усталостное). Исследование кинетики изменения деформаций особенно важно для мягкого режима нагружения, когда может иметь место и квазистатическое и усталостное разрушения при жестком режиме нагружения, когда уровень деформации ограничивается, почти всегда имеет место усталостное разрушение. [c.19] Жак увеличение ширины петли, так и увеличение суммарной пластической деформации, причем деформации могут накапливаться в обоих направлениях действия нагрузки. [c.20] В зависимости от режима испытания (мягкий или жесткий) кривые малоцикловой усталости строят соответственно или в координатах максимальное или амплитудное значение разрушающих напряжений или нагрузки — число циклов для разрушения или в координатах максимальные или амплитудные значения разрушаюш,их деформаций или перемепцений — число циклов до разрушения. В этом случае кривые усталости могут представляться в равномерном, полулогарифмическом или двойном логарифмическом масштабе, как это делается при построении кривых многоцик л овой устал ости. [c.21] На рис. 13 приведены типичные кривые малоцикловой усталости для ферритно-перлитной стали 15Г2АФДпс в полулогарифмических координатах по результатам испытания при пульсирующем цикле с частотой 1 Гц в условиях комнатной и низких температур [128]. Зачерченные точки на этом рисунке соответствуют усталостному разрушению, незачерченные — квазистатическому. При Л р = 0,5 отложены значения пределов прочности при соответствующих температурах. [c.21] Следует отметить, что в области пунктирной кривой разрушения вообще не наблюдались. При подобных испытаниях разрушение имело место или при первом цикле нагружения, или после 50—100 циклов нагружения. Аналогичная картина, как было показано в работе [106], наблюдалась для хромоникелевых сталей, алюминиевых и титановых сплавов. [c.21] Для описания кривых, приве-деиных на рис. 13, в области усталостного разрушения используются те же уравнения, что и при многоцикловой усталости. При жестком нагружении может быть только усталостное разрушение, так как по условиям испытания накопление деформаций отсутствует. [c.22] В последние годы в ряде работ [115, 229, 259] обосновывается возможность использования уравнений типа (1.11) и для описания закономерностей усталостного разрушения при многоцикловом нагружении. [c.23] На рис. 15 приведена схема, характеризующая изменение нредельной амплитуды упругой, пластической и суммарных деформаций в зависимости от числа циклов до разрушения [231]. [c.23] Существуют методы пересчета кривых усталости, полученных при мягком режиме нагруже-ния, в кривые усталости при жестком режиме нагружения [99,164]. [c.23] Процесс циклического деформирования металлов при малоцикловом нагружении, как это было показано выше, характеризуется весьма сложным характером изменения напряжений и деформаций, который зависит от режима нагружения, свойств материала и уровня исходной напряженности, о чем можно судить, в частности, по данным, приведенным на рис. 11. [c.23] Повреждение, накапливаемое в материале, может быть обусловлено как процессами, вызванными цикличностью изменения нагрузки и приводящими к усталостному разрушению, так и процессами направленного пластического деформирования, приводящими к статическому разрушению [106]. [c.23] Уравнения (1.16)—(1.18) определяют условия разрушения для различных случаев накопления повреждения при произвольном характере изменения деформаций. При использовании этих уравнений величина определяется по результатам статических испытаний. Значение Абпл принимается равным ширине петли гистерезиса при полуцикле сжатия (или растяжения) для каждого цикла нагружения. Приведенные в работе [165] результаты показывают хорошее соответствие уравнения (1.15) экспериментальным данным. Используя это уравнение, можно подсчитать долговечность детали в том случае, когда величины статического и усталостного повреждений соизмеримы. [c.24] Вернуться к основной статье