ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия, определяющие формирование усталостных бороздок из "Количественная фрактография " При решении вопроса о влиянии различных факторов на диапазон изменения шага усталостных бороздок необходимо показать, от какого параметра в большей степени они зависят максимального коэффициента интенсивности напряжений или размаха коэффициента интенсивности напряжений в переменном цикле. В случае нестационарного режима нагружения за счет изменения асимметрии цикла i 0 происходит существенное изменение диапазона возможных величин AKi)i, а следовательно, и величин б . Нестационарный режим нагружения основное влияние оказывает на предельную величину шага усталостных бороздок 6 характеризующей переход в развитии трещины от стабильного к нестабильному разрушению. Граница перехода от разрушения по механизму сдвига тип II) к отрыву характеризуется аналогичной зависимостью изменения величины Л/Г], что соответствует случаю стационарного режима на-гружения (рис. 118). [c.275] Анализ данных о влиянии нестационарного режима нагружения на предельные величины коэффициентов интенсивности напряжений применительно к алюминиевому сплаву Д1Т показывает, что при уровне соотношения = (1--/ ) 0,2 усталостные бороздки в случае нагружения по схеме растяжения не формируются (рис. 119). Процесс разрушения будет полностью определяться механизмом сдвига по типу И. Эти же данные показывают, что величина б,- в большей степени определяется размахом коэффициента интенсивности напряжений Д/Сь Минимальная величина (A/ i) min — (A/(f ) для сплава Д1Т, ниже которой усталостные бороздки в изломе не формируются, близка к 6,2 МН м (рис. 120). Указанная величина может быть принята как пороговая для циклического нагружения материала (А/С/д), ниже которой при распространении трещины не реализуется механизм нормального отрыва. Это значение близко к значению постоянной Л в уравнении (104) для сплавов алюминия. [c.275] Диапазон изменения размаха коэффициента интенсивности напряжений для зоны Б при нестационарных режимах нагружения показывает, что всякое нарушение стационарного режима приводит к уменьшению диапазона изменения Д/ i, в котором наблюдается бороздчатый рельеф. При этом свйзь величин 6,- и Д/ i сохраняется. Изменение режима нагружения не приводит к изменению механизма роста трещины, если превышена пороговая величина (Д/ i ), ниже которой усталостные бороздки не формируются. Следовательно, шаг усталостных бороздок может быть использован для определения периода усталостного разрушения во всей зоне Б независимо от режима нагружения, поскольку шаг усталостных бороздок соответствует единому механизму роста трещины независимо от величины размаха коэффициента интенсивности напряжений Д/ i. [c.276] В общем виде влияние частоты нагружения на процесс разрушения следует характеризовать через изменение размеров зоны пластической деформации в вершине трещины. При низкочастотном нагружении протекание процессов пластической деформации более облегчено по сравнению с высокочастотным нагружением [290]. С увеличением частоты нагружения происходит снижение скорости роста трещины [178]. Применительно к алюминиевым сплавам с помощью методов статистической обработки результатов испытания показано, что в интервале частот нагружения 0,17—5 Гц частота приложения нагрузки не влияет на скорость роста трещины, а в интервале 5—15 Гц скорость роста трещины с ростом частоты нагружения уменьшается. Изменение в скорости роста трещины с увеличением частоты нагружения сопровождается уменьшением шага усталостных бороздок [295], [177]. [c.277] Сравнение морфологии рельефа излома титанового сплава ВТЗ-1, формирующейся в образцах прямоугольного сечения при консольном изгибе резонансными частотами 19 40 90 и 900 Гц показало, что с увеличением частоты нагружения происходит смена механизма роста трещины. С ростом частоты нагружения происходит уменьшение доли участков излома с усталостными бороздками и возрастает доля небороздчатого рельефа (рис. 121). Усталостные бороздки становятся размыты , плохо выявлены и при частоте 900 Гц практически полностью отсутствуют в изломе. [c.277] В низкочастотной области нйгружения существенна роль процессов ползучести материала при переменной нагрузке. [c.278] Важную роль в этом случае играет форма цикла и уровень нагрузок. Поэтому низкочастотную область нагружения целесообразно рассматривать совместно с малоцикловой усталостью. [c.278] Низкочастотное нагружение и малоцикловая усталость. В области низких частот нагружения возможно наложение механизмов ползучести при достаточно высоком уровне напряжений на собственно циклическое разрушение.. В жаропрочных никелевых сплавах с переходом от частоты нагружения 10 цикл/мин к частоте 2 цикл/мин при температуре испытания 650 °С наблюдается смена механизма роста трещины, сопровождающаяся переходом от внутризерейного распространения усталостной трещины к межзеренному. [c.278] Существенную роль в титановых сплавах на механизм роста трещины может оказывать выдержка цикла нагружения. [c.280] Испытания на воздухе образцов прямоугольного сечения на трехточечный изгиб (сплав ВТЗ-1 с двухфазной пластинчатой структурой) показали, что в случае треугольной формы цикла при уровне напряжений 500 МПа основным механизмом роста трещины является механизм образования усталостных бороздок (рИс. 123). Изменение формы цикла на трапецеидальную с выдержкой всего в течение 30 с привело к росту трещины по механизму образования пластинчатой структуры без усталостных бороздок (рис, 124) для той же формы образца и уровня номинальных напряжений от пульсирующего цикла нагружения. [c.281] Увеличение выдержки цикла от 0,5 до 2,5 ч приводит к возрастанию скорости роста усталостной трещины в алюминиевом сплаве 2219-Т6 [173]. [c.281] Масштабный фактор и геометрия трещины. Параметры, характеризующие процесс усталости, существенно зависят от масштабов йсследуемого объекта [300]. Это связано, в основном, с различным соотношением между долей материала, участвующего в процессе разрушения в условиях плосконапряженного состбяния и плоской деформации. С увеличением масштабов объекта доля материала, находящегося в условиях плоской деформации у вершины трещи-ны, возрастает. [c.282] Существует некоторая предельная величина толщины объекта исследования, начиная с которой дальнейшее увеличение размеров несущественно в оценке таких параметров разрушения, как предел усталости и вязкость разрушения. [c.282] Поскольку возможность реализации в образце условий плоской деформации, что соответствует формированию усталостных бороздок, определяется толщиной образца и уровнем напряжений, то применительно к тонким образцам реализовать условия плоской деформации можно при низких уровнях напряжений. Малая толщина образца позволяет проводить корректное сопоставление величин б,- и dl/dN, так как плоскости роста трещины, в которых проводят измерения, отстоят друг от друга на небольшом расстоянии. [c.282] В интервале вязко-хрупкого перехода для сталей формирование усталостных бороздок происходит с сохранением общих закономерностей разрущения на воздухе. При скорости менее 10 мм/цикл средняя величина шага усталостных бороздок остается постоянной, а при больших скоростях шаг усталостных бороздок возрастает и совпадает с величиной dl/dN. [c.285] Вопрос о влиянии влажности воздуха на механизм роста трещины связан с изучением морфологии рельефа, формирующейся в результате понижения степени разрежения воздуха. В вакууме в алюминиевых сплавах усталостные бороздки не формируются 268]. Вместе с тем испытания магниевых сплавов показывают [276], что в вакууме без охлаждения образцов не происходит формирование усталостных бороздок. При охлаждении образца в случае испытаний в вакууме при пониженной температуре в магниевых сплавах наблюдается появление усталостных бороздок. [c.285] Сопоставление числа циклов при программном нагружении круглых образцов из алюминиевых сплавов с числом усталостных бороздок показало, что не для всех сплавов удается однозначно выявить усталостные бороздки [220]. Начало формирования усталостных бороздок в исследованных сплавах Д1Т и Д16Т связано с величиной щага усталостных бороздок 0,1 мкм, а в сплаве АВТ — с величиной 0,32 мкм. Предельная величина шага усталостных бороздок при переходе в область нестабильного роста трещины близка к значениям, полученным в испытаниях на воздухе. [c.285] Вернуться к основной статье