ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общая классификация из "Нераспространяющиеся усталостные трещины " Явление остановки развития усталостной трещины весьма сложно и до настоящего времени еще полностью не изучено. Нераспространяющиеся трещины были обнаружены экспериментально и на практике в столь различных условиях циклического деформирования образцов из самых разнообразных материалов, что невозможно объяснить их существование с позиций единого механизма. Вместе с тем имеется много исследований, в которых предложены схемы, объясняющие природу появления нераспространяющихся трещин в частных случаях и в той или иной степени учитывающие действительное распределение напряжений, деформаций и свойств материала около вершины трещины. Реально, в зависимости от конкретных условий работы детали и свойств материала, действует некоторое сочетание факторов, результирующее воздействие которых приводит к остановке развития усталостной трещины. [c.17] Сопротивление усталости материалов в общем случае зави- сит от трех групп факторов, связанных, во-первых, с характером напряженного состояния детали или образца, во-вторых, со свойствами материала, и, в-третьих, с воздействием окружающей среды. Причины остановки роста усталостной трещины целесообразно рассматривать с учетом именно этих групп факторов. [c.18] Наибольшее распространение получили различные схемы, объясняющие причину существования нераспространяющихся усталостных трещин изменением напряженного состояния у вершины трещины в связи с ее ростом. С этих позиций наиболее простым является объяснение, связанное с уменьшением действующих напряжений. Уменьшение действующих напряжений, вызывающее остановку трещины, может быть также результатом уменьшения жесткости детали при развитии в ней усталостной трещины, когда нагрук ение детали происходит в режиме с постоянной амплитудой деформации. [c.18] Анализ перераспределения напряжений от внешней нагрузки, действующих при вершине трещины в полуциклах растяжения и сжатия при знакопеременном цикле нагружения, позволил построить схему остановки развития трещины, в основе которой лежит закономерность изменения асиммстрпи действительного цикла напряжений в вершине трещины при ее развитии. [c.18] Присутствие в опасной зоне детали остаточных напряжений сжатия и особенности их распределения по сечению детали также могут вызвать изменение ноля суммарных напряжений в вершине развивающейся трещины и привести к ее остановке. [c.18] Остановка роста трещины может произойти такл е в результате изменения поля напряжений в области концентраторов напряжений в деталях, работающих в условиях циклического деформирования сжатием. [c.18] В качестве других возможных причин остановки развития усталостных трещин, основанных на изменении напряженного состояния при ее вершине, можно назвать следующие развитие трещины в область более низких напряжений и, в частности, в область с отрицательными второй и третьей компонентами объемного напряженного состояния увеличение момента инерции сечений при развитии в них усталостных трещин и уменьшении в связи с этим амплитуды напряжений от изгиба различие работы упругопластической деформации у вершины трещины и у исходного надреза уменьшение жесткости напряженного состояния у вершины трещины при ее развитии и др. [c.18] Вторая группа схем остановки роста усталостной трещины основана на изменениях свойств материала у ее вершины. Наибольшее распространение в этой группе получили схемы,, связанные с упрочнением материала у вершины трещины прк ее развитии. Среди структурных особенностей, тормозящих рост трещины и приводящих в определенных условиях к образованию нераспространяющихся трещин, можно назвать-определенно ориентированные границы зерен и анизотропию свойств в объемах отдельных зерен и от зерна к зерну. Развитие трещины могут также тормозить и структурные составляющие, обладающие повышенной прочностью или вязкостью, а также неметаллические включения и текстуры, расположенные поперек направления роста трещины. [c.19] Причины торможения трещин, связанные с влиянием среды, в основном сводятся к усилению эффектов изменения напряженного состояния или свойств материала. Так, упрочнение в вершине трещины, недостаточное для торможения ее роста при одной температуре, может оказаться существенно большим и затормозить ее при другой температуре. В этом случае эффект воздействия температуры является обязательным для полной остановки трещины. [c.19] С физической точки зрения явление остановки роста усталостных трещин связывают с микронеоднородностью и зернистостью реальных материалов. Кроме того, нераспространяю-щиеся усталостные трещины можно рассматривать как результат проявления приспособляемости. Причем приспособляемость здесь можно понимать двояко как приспособляемость формы или конструкции (разрушается наиболее слабый элемент, перераспределение напряжений приводит к более равномерному нагружению остальных элементов, что исключает разрушение одного из них) и как приспособляемость материала (материал, разрушаясь в наиболее нагруженной зоне, проявляет новые свойства, например, упрочняется, а перераспределившаяся нагрузка не может вызвать разрушения в других местах). [c.19] Схема процесса развития усталостных трещин, возникающих в различных условиях от дефектов разных размеров [33], показана на рис. 7. В области ограниченной долговечности I развитие усталостных трещин, возникших у геометрического концентратора напряжений (/), включений (2) или дефектов решетки на гладкой поверхности образца (5), неизбежно приводит к разрушению при сохраняющемся режиме нагружения детали. [c.20] В области неограниченной долговечности II развития трещин от геометрических дефектов ниже уровня 1 не происходит. Размеры нераспространяющихся трещин, возникших от включений, не могут быть больше, чем уровень 2, а размеры трещин, образовавшихся на гладкой поверхности, не могут превысить размер зерна 3. При размере дефекта меньше уровня 4 не образуется даже зародышей трещин. [c.20] Вернуться к основной статье