ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усталостное разрушение из "Диагностика металлов " Оно происходит в результате многократного (циклического) приложения нагрузки. Специфическая особенность усталостного разрушения - возможность разрушения элемента конструкции при амплитудах напряжений, существенно меньших предела текучести о 0() 2- Под циклом нагружения понимают последовательность изменения нагрузки, которая заканчивается первоначальным состоянием и затем повторяется [60] (рис. 2.37). Цикл, например, синусоидально изменяющихся напряжений описывается максимальным циклическим напряжением минимальным циклическим напряжением периодом изменения Т. Обратная величина Т называется частотой изменений /. Амплитуда является переменной составляющей нагружения. Она определяется как -( max min)/2. К числу основных характеристик циклического нагружения следует отнести и среднее циклическое напряжение - ( тах min)/2. Под размахом колебания нагрузки понимают разницу между максимальным и минимальным ее значениями в течение одного цикла = За . [c.59] Усталостный характер нагружения элементов конструкции находит свое отражение и в строении поверхности разрушения. Именно специфические особенности распространения усталостных трещин позволяют распознать механизм усталостного разрушения. Характерные признаки, выявляемые методами световой и электронной фрак-то графии, являются основой для анализа механизма зарождения и роста усталостных трещин, их скорости и задержки, влияния внутренних и внешних факторов. [c.59] Для усталостного разрушения свойственна большая информативность макростроения усталостных изломов. Поверхность усталостного разрушения, как правило, ориентируется перпендикулярно главному растягивающему напряжению. Обычно поверхность излома имеет гладкую поверхность, без признаков развития пластической деформации. Очаги разрушения находятся, как правило, у поверхности детали или под поверхностью в местах концентрации напряжений. При наличии в конструкции дефектов или разного рода концентраторов очаги зарождения треш ины располагаются в этих местах. [c.60] Наличие вблизи поверхности элемента конструкции крупного неметаллического включения или их скопления обусловливает зарождение в этом месте трещины. В этом случае формируется специфическая картина разрушения, которая получила название рыбьего глаза (рис. 2.38). [c.60] В табл. 2.1 представлено влияние вида и величины циклического нагружения с учетом формы детали на макростроение излома [27]. На не заштрихованных участках усталостных изломов (рисунок в табл. 2.1) показано изменение положения вершины трещины. Стрелки показывают направление развития трещин. Зоны до лома заштрихованы. Буквой О обозначены начальные очаги зарождения трещины. [c.60] Наиболее характерный признак развития усталостного разрушения в материалах - усталостные бороздки (рис. 2.39). Как правило, усталостные бороздки расположены перпендикулярно направлению распространения трещины. Подобный тип разрушения свойствен металлам и сплавам с разным типом кристаллической решетки. [c.62] Различают пластичные и хрупкие усталостные бороздки. Первые представляют чередование гребней и впадин, образующих пилообразный профиль излома. Хрупкие усталостные бороздки большей частью обнаруживают на фоне фасеток хрупкого транскристаллитного скола. При этом линии речного узора ориентированы практически перпендикулярно бороздкам (рис. 2.40, а). Трещина растет вдоль кристаллографической плоскости типа 100 . Такой тип усталостных бороздок выявлен в кремнистом железе [28]. Особенности развития пластической деформации и условий нагружения вызывают значительную вариацию профилей бороздок. [c.63] Поскольку усталостные бороздки представляют след от последовательного положения фронта трещины, особый интерес вызывает связь ширины усталостных бороздок с макроскопической скоростью роста усталостной трещины. При наличии такого совпадения становится возможным более точно определить долговечность конструкции на стадии распространения усталостной трещины. В литературе имеются противоречивые сведения о возможности совпадения скорости роста усталостной трещины, измеренной непосредственно на образце, и ширины усталостных бороздок. [c.64] В образцах железа и низко-углеродистой стали СтЗсп, испытанных при -40 С и -196 С наблюдаются также участки поверхности разрушения с развитой гребенчатой поверхностью разрушения (рис. 2.42). Обш ее направление гребней совпадает с направлением распространения трещины (показано стрелкой). Границы зерен практически не изменяют морфологических особенностей строения и направления распространения гребенчатого рельефа. Участки с гребенчатым рельефом ориентированы, как правило, перпендикулярно к оси нагружения. [c.65] Ограниченная величина 2г обусловливает развитие слабовыра-женных на фоне гребней усталостных бороздок в железе (рис. 2.42, в). Учитывая характер распределения направлений распространения гребней на поверхности разрушения, а также склонность к увеличению в изломе гребенчатого рельефа в образцах, в которых при предварительной циклической деформации сформировалась полосовая дислокационная структура, пришли [29] к выводу, что гребни образуются в результате пересечения плоскостью трещины объемов металла, занятыми полосовой структурой. Подобный вывод сделан и в [31]. [c.66] Полосовая дислокационная структура (точнее субструктура) представляет параллельно расположенную вдоль плоскостей скольжения систему дислокационных субграниц, вызывающих знакопеременную разориентацию смежных объемов металла (рис. 2.43). С увеличением накопленной пластической деформации возрастают углы разориентации между этими объемами. В пределах полосовой дислокационной структуры происходит большеамплитудное движение дислокаций. На поверхности пластичных металлов полосовой структуре соответствуют устойчивые полосы скольжения. [c.66] Вернуться к основной статье