ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности роста поверхностных усталостных трещин из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Кинетика поверхностных (полуэллиптиче-ских по форме фронта) трещин при прочих равных условиях существенно зависит от их размеров в направлениях развития по поверхности и в глубь материала. Отношение полуосей полуэллипса определяет направление опережающего роста трещины и интервал изменения скоростей вдоль ее фронта. Наиболее существенно влияние указанного соотношения на начальном этапе развития трещин, которому обычно отвечает большая часть всей живучести деталей, разрушающихся в эксплуатации, в том числе и титановых дисков компрессоров. [c.374] Помимо отмеченного было также установлено, что высокой нестабильностью характеризуются этапы изменения по разным причинам формы трещин. Изменение формы может быть обусловлено, например, геометрией деталей или слиянием отдельных трещин в единую трещину. [c.375] В связи с указанными особенностями кинетики поверхностных трещин особое значение имеют такие геометрические параметры зон их зарождения, как разного рода концентраторы напряжений, которые определяют изначальную геометрию трещины и ее последующую эволюцию в соответствии с полем действующих в направлении ее роста напряжений и видами напряженного состояния в пересекаемых ею зонах. [c.375] Циклические испытания образцов с поверхностными трещинами были выполнены на образцах, изготовленных из дисковых сплавов ВТЗ-1 и ВТ8. Образцы вырезали из дисков, материал которых не проявил чувствительности к его выдержке под нагрузкой. Отсутствие чувствительности было установлено предварительными испытаниями образцов со сквозными трещинами на трехточечный изгиб по методике [72]. [c.375] Выполненные испытания показали, что при обеих формах цикла нагружения развитие усталостных трещин во всех образцах из сплавов ВТ8 и ВТЗ-1 шло по вязкому внутризеренному механизму и разрушения материала по границам фаз не наблюдали. Наряду с бороздчатым рельефом в изломах формировался так называемый волнистый рельеф, также указывающий на вязкое разрушение материала, и доля участков излома с усталостными бороздками не превышала 50 % от всей площади изломов. Выдержка при постоянной нагрузке в цикле не влияла на указанное соотношение долей участков излома с различными параметрами рельефа. [c.376] При переходе от треугольной к трапецеидальной форме цикла нагружения происходило возрастание шага усталостных бороздок и скорости роста трещин (рис. 7.22). Принципиальное различие в поведении образцов из дисков обеих сплавов не было выявлено. [c.376] Рассчитанные таким образом зависимости соотношения полуосей трещины от ее размеров и поправочные функции для образцов из сплава ВТ8 представлены на рис. 7.23. Очевидна закономерность снижения величин поправочной функции на форму трещины по мере снижения уровня номинального напряжения. Это согласуется и с ре-зу.71ьтатами оценки влияния уровня напряжения на ускорение роста трещины при выдержке под нагрузкой. С уменьшением уровня напряжения влияние выдержки на рост трещины снижается. [c.376] На основе по.71ученных кинетических кривых (рис. 7.24) можно сделать вывод, что с введением указанных выше поправок на влияние выдержки под нагрузкой все кинетические кривые группируются вокруг единой кинетической кривой. При усталостном разрушении материала не только по механизму формирования усталостных бороздок для перехода от шага бороздок к СРТ надо использовать среднюю величину упомянутого выше коэффициента. В этом случае разбросы величин шага бороздок и СРТ совпадают между собой, а единая кинетическая кривая находится внутри этих интервалов. [c.376] Для поверхностных трещин единую кинетическую кривую описывают с коэффициентом, характеризующим степень стеснения пластической деформации Ац = 16 (см. главу 5). Для кинетических кривых (рис. 7.24) величина = 12. Это отражает масштабный эффект применительно к использованным образцам, толпщна которых была 6 и 8 мм, а ширина около 20 мм. Размеры образцов были малы. Поэтому стеснение пластической деформации в них не было столь существенным, как это наблюдается в толстых образцах с поверхностными трещинами. [c.376] Полученное влияние выдержки с постоянной нагрузкой на период роста трещины указывает на снижение живучести образцов при введении выдержки (табл. 7.2). Это означает, что в испытаниях образцов на растяжение имело место промежуточное поведение дисковых материалов ВТ8 и ВТЗ-1 по отношению к указанным выше трем состояниям материала. При таком промежуточном состоянии смены механизма разрушения не произошло, но СРТ и шаг усталостных бороздок возросли. [c.376] Введение выдержки с постоянной нагрузкой материала аналогично увеличению длительности цикла нагружения, а следовательно, аналогично снижению частоты нагружения. Увеличение длительности выдержки приводит к еще большему снижению частоты цикла нагружения и должно оказывать все более существенное влияние на возрастание СРТ. [c.378] Выполненный анализ не позволяет объяснить поведение образцов из диска III (см. параграф 7.2), когда введение выдержки с постоянной нагрузкой приводило к снижению скорости роста усталостной трещины. Происходило залечивание трещины, хотя интенсивность протекания процесса пластической деформации возрастала при снижении частоты нагружения. Использование представлений синергетики позволяет дать объяснение наблюдаемому экспериментальному факту. [c.378] Согласно принципам синергетики в материале протекает одновременно несколько процессов, каждый из которых включается в общий процесс эволюции системы, если это приводит к снижению темпа утраты устойчивости. Выдержка с постоянной нагрузкой приводит не только к увеличению зоны пластической деформации материала перед вершиной трещины, но одновременно может вызывать увеличение радиуса вершины трещины. При вязком внутризеренном механизме разрушения материала с формированием в изломе усталостных бороздок увеличение зоны пластической деформации ведет к увеличению СРТ, а затунление трещины — к снижению за счет снижения концентрации нагрузки у кончика трещины. Поэтому при одновременном протекании этих процессов в зависимости от степени их влияния на СРТ она может остаться неизменной, если между ними существует паритет возрасти, если превалирует увеличение зоны пластической деформации материала или снизиться, если решающую роль играет затупление трещины. [c.378] Для определения того, насколько в материале запасена энергия, позволяющая ему сопротивляться росту трещин, в процессе производства дисков компрессоров из Ti-сплавов производится оценка работы разрушения. [c.381] В связи с этим был выполнен анализ соответствия энергии разрушения материала, рекомендуемой для оценки качества материала в производстве, и проявления чувствительности материала к условиям его нагружения. [c.381] Вернуться к основной статье