ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сопротивление деформациям и разрушению при многоцикловом нагружении из "Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению " Это уравнение содержит три параметра o-i, IJm, b, и отражает связь разрушающего числа циклов с напряжением, превышающим предел выносливости. [c.104] Величина сгае пропорциональна амплитуде действующего напряжения Оа (аа = ец), так как циклическая пластическая деформация при многоцикловом разрушении существенно меньше упругой и упрочнение невелико (величина tga мала). Угол а должен быть значительно (на два-три порядка) меньше, а разрушающая деформация для пластического элемента больше, чем при статическом растяжении, так как они отражают условия циклического суммирования накопленных деформаций за значительное число циклов. [c.107] Форма зависимости (6.5) характерна для кривой усталости, асимптотически приближающейся с увеличением Nt к пределу усталости, который в этом случае оказывается близким к Ор. [c.107] Описанная модель предусматривает только процесс циклического упрочнения, и критерием разрушения является достижение циклически увеличивающимися напряжениями уровня разрушающих. [c.107] Вероятностный анализ условий усталостного разрушения предложен Н. Н. Афанасьевым. Поликристалл при этом моделируется как система элементов (зерен) с одинаковым пределом текучести, деформирующихся без упрочнения, но со случайным распределением действующих в каждом зерне переменных напряжений а. [c.107] Применение такого критерия для однородных и неоднородных напряженных состояний позволило охарактеризовать влияние размеров сечений и концентрации напряжений на пределы выносливости в номинальных напряжениях при надлежащем подборе параметров функции распределения. [c.109] Анализ энергетических условий усталостного разрушения, выполненный В. Т. Трощенко, показал, что энергия разрушения зависит от уровня напряжений. При определении необратимой энергии, расходуемой на ми-кропластические деформации и обусловленной отклонением от совершенной упругости (в области напряжений, соответствующих правой ветви кривой усталости), также используют вероятностные представления. В соответствии с ними пластические деформации возникают в зернах конгломерата аналогично тому, как это было рассмотрено при анализе процесса усталостного разрушения см. уравнения (6.6) — (6.8)J. [c.109] Для использования такой зависимости, особенно в случае неоднородных напряженных состояний, необходимо определение малых неупругих деформаций, что связано с преодолением соответствующих вычислительных и экспериментальных трудностей. Кривые усталости, выраженные в пластических деформациях, имеют преимущество в смысле единственности условий разрушения в области малого и большого числа циклов. [c.110] В настоящее время для анализа условий многоцикловых (Л/— п10 ) усталостных разрушений широко используют интерпретации кривых усталости и распределения напряжений применительно к зависимостям типа (6.1) — (6.4) в предположении упругого поведения материала. [c.110] При оценке вероятности усталостного разрушения на основе зависимостей (6.11) и (6.12) в области напряжений, близких к пределу выносливости, величина а является амплитудой действующих напряжений, и—минимальным значением предела выносливости, а значение оо определяется по результатам обработки данных испытаний образцов различных сечений. Таким образом, возникновение усталостного разрушения рассматривается аналогично хрупкому (см. 1). [c.111] Феноменологическая трактовка усталостного пронесся как постепенного накопления повреждений в свете кинетики деформационных явлений рассматривалась выше (см. 5). Для описания этого процесса как случайного В. В. Болотиным, В. П. Когаевым и X. Б. Кор-донским привлекается теория марковских процессов. Эта теория позволяет моделировать переход нагруженного элемента от состояния к состоянию по мере накопления повреждения с использованием представлений об интенсивностях вероятности перехода, приводящих к системе дифференциальных уравнений А. Н. Колмогорова. Решение этой системы (с введением в нее экспериментально обоснованных функций интенсивностей перехода) осуществляется вычислениями на ЭВМ и позволяет получить функции распределения разрушающих чисел циклов при стационарных (с постоянной амплитудой напряжений) и нестационарных (с меняющейся амплитудой) условиях циклического нагружения. [c.111] Процесс усталостного разрушения на стадии прорастания трещины в зависимости от условий и уровня нагружения отражается на форме излома. Строение поверхности излома определяется фрактографическими (макро-, микро- и субмикроскопическими) методами. Макроскопически поверхность усталостного излома имеет две основные зоны одна —образовавшаяся от циклического распространения трещины и имеющая более мелкозернистый сглаженный характер, другая — возникшая при быстро протекающем окончательном разрушении— доломе , обычно имеющая кристаллический, более крупнозернистый характер хрупкого или квазихрупкого излома. [c.112] Следование трещины по направлениям, перпендикулярным к наибольшим нормальным напряжениям, отчетливо проявляется при переменном кручении валов. На рис. 6.7 приведена фотография шейки коленчатого вала двигателя, на которой видны треш,ины усталости в зоне расположения отверстия для смазки, возникшие от крутильных колебаний, и наклоненные приблизительно под 45° к образующим поверхности шейки. По соответствующим площадкам действуют наибольшие нормальные напряжения. На условиях возникновения и распространения трещины сказываются концентрация напряжений, обусловленная неровностями обработки, и уровень нагруженности. [c.115] На рис. 6.8 сопоставлено расположение трещин на поверхности плоских образцов с наклонной шлифовкой при переменном изгибе. Местные отклонения трещин от площадок действия нормальных напряжений зависят от микрогеометрии тем более существенно, чем выше уровень циклических напряжений и меньше число циклов до разрушения. [c.115] Относительно гладкая поверхность усталостного излома в зоне распространения трещины для некоторых металлов характеризуется рельефом, оставленным при перемещении фронта трещины. В качестве примера на рис. 6.9 представлена фотография усталостного излома лопатки паровой турбины, начавшегося с острой выходной кромки А. Этот рельеф явно имеет полосчатую структуру, образованную при движении края трещины. [c.115] Активная среда способствует возникновению систе-мы трещин и приводит к снижению сопротивления уста-юсти вследствие местных (оррозионных повреждений. На рис. 6.12 показана такая система трещин на поверхности звена автомобильной рессоры, работающей на изгиб. [c.118] Фрактографическое изучение изломов во многих случаях позволяет определить природу (хрупкое, квази-хрупкое, усталостное) и характер разрушения, а также ориентировочно установить уровень действовавших напряжений. [c.118] Сопротивление разрушению при переменных напряжениях с асимметричным циклом характеризуется диаграммой предельных напряжений, схематически представленной на рис. 6.13. По оси абсцисс отложены средние напряжения цикла стт, по оси ординат —максимальные Umax и минимальные 0min на стадии возникновения разрушения. При симметричном цикле ордината равна а 1 —пределу выносливости при симметричном цикле. [c.119] Когда по мере увеличения асимметрии знакопостоянного цикла максимальные предельные напряжения достигают предела текучести От, предельное состояние по усталостному разрушению сменяется предельным состоянием по образованию пластических деформаций, что соответствует горизонтальной линии на рис. 6.13. [c.120] Для материалов в хрупком состоянии по мере увеличения асимметрии цикла усталостное разрушение сменяется хрупким статическим, и на диаграмме предельных напряжений вместо предела текучести наносится предел прочности на разрыв Ов в области растяжения и предел прочности на сжатие (ав)сж в области сжатия. [c.120] Вернуться к основной статье