ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кинетика разрушения металлов при циклических нагрузках из "Машиностроение " Исследование прочности металлов при переменных нагрузках представляет большой практический и теоретический интерес. Однако, несмотря на значительные успехи, достигнутые в этой области научными школами чл.-корр. АН СССР И. А. Одинга, акад. АН УССР Н. Н. Давиденкова и С. В. Серенсена и другими исследователями, необходимо дальнейшее расширение работ и особенно исследований физической природы и кинетики усталостного разрушения. [c.33] С этой целью кафедрой Металловедения Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина с 1950—1951 гг. были начаты работы по исследованию кинетики разрушения металлов под действием циклических нагрузок. [c.33] В настоящее время бесспорным является тот факт, что процесс усталости сопровождается пластической деформацией, и разрушению от переменных нагрузок, в большинстве случаев хрупкому, предшествует пластическая деформация в отдельных, более слабых, объемах металла. Усталость металлов рассматривается как совокупность двух процессов — упрочнения и разупрочнения. [c.33] При обычных массовых испытаниях металлов на выносливость ограничиваются, как правило, только построением кривой усталости и отмечается лишь последняя стадия усталостного разрушения, момент излома образца. Процессы же, происходящие в металле на первых двух стадиях, остаются мало изученными. Между тем фиксирование появления первой трещины усталости, скорости ее распространения, времени протекания отдельных стадий циклического разрушения является весьма важным и представляет несомненный интерес с теоретической и практической точек зрения. [c.33] В настояш,ей статье обобщаются результаты исследований, позволившие разработать методику записи кривых изменения прогиба консольного образца в зависимости от числа циклов знакопеременной нагрузки, т. е. кривых прогиб —число циклов , названных нами диаграммами усталости, на которых отмечаются все основные стадии циклического разрушения. [c.34] Сущность метода основывается на следующем. [c.34] Известно, что процесс упрочнения связан с пластической деформацией, в результате которой происходит повышение характеристик прочности (предела прочности, предела текучести и предела упругости) и снижение характеристик пластичности. Разупрочнение же связано с образованием и развитием трещины усталости [2, 3, 4]. [c.34] Изменение свойств металла под действием циклических нагрузок подтверждается испытаниями на изгиб неподвижного и вращающегося медных образцов при последовательном нагружении их все возрастающими нагрузками. [c.34] На рис. 1 приведены кривые, изображающие постепенный рост прогибов по мере увеличения действующих напряжений. Кривая /, полученная при нагружении неподвижного образца, почти не имеет прямолинейного участка и начинает загибаться с самого начала. Она показывает, что в материале отсутствует четко выраженный предел упругости. Кривая 2, которая получена при испытании вращающегося образца, до некоторого напряжения имеет прямолинейный участок, а затем начинает отклоняться в сторону больших приращений прогиба. Характерно, что при одних и тех же напряжениях прогиб вращающегося образца меньше прогиба неподвижного образца. [c.34] Таким образом, данные указанных исследований показывают, что если контролировать деформацию образца при усталости (например, прогиб вращающегося консольного образца при изгибе), то упрочнение приведет к уменьшению прогиба, а образование трещины и, следовательно, уменьшение сечения образца — к увеличению деформации. На этом принципе была разработана методика и созданы приборы для контроля прогиба образцов. [c.34] После ряда экспериментов был принят метод непосредственного контактного измерения прогиба образца, и для контроля прогиба консольного образца в процессе усталости изготовлено специальное приспособление. [c.35] Отмечая простоту, достаточную точность и чувствительность приспособления, использованного Т. К. Маринцом и Т. А. Лебедевым для контроля прогиба консольного образца в процессе усталости, следует указать, что проведение исследований с помощью такого полуавтоматического приспособления требует большой затраты труда экспериментатора, так как для построения кривой прогиб — число циклов в течение всего процесса испытания необходимо производить Непрерывные (через 2—5 мин) замеры прогиба. [c.35] В связи с этим была поставлена задача создать прибор для автоматической записи кривых изменения прогиба образца в процессе усталости. [c.35] Первым этапом создания такого прибора явился гЕОлуавтоматический компенсационный контактный прибор для измерения малых переме-ш,ений [6]. [c.35] При выполнении работы Исследование циклической прочности металлов методом записи диаграмм усталости А. И. Ефремовым совместно с Т. К- Маринцом был создан автоматический прибор для регистрации прогиба консольного образца при испытании на усталостную прочность [7, 8]. Автоматическая запись кривых изменения прогиба консольных образцов (диаграмм усталости) в зависимости от числа циклов знакопеременной нагрузки осуш ествляется тем, что малые перемеш,ения (прогиб) образца преобразуются в электрическую величину с помощью дифференциального индуктивного датчика. [c.35] Исследования по разработанной методике проводились на разных материалах, для которых были получены диаграммы усталости различных типов. [c.35] Кривая изменения прогиба образца представляет собой результирующую влияния внутренних процессов, происходящих в металле под действием внешней переменной нагрузки. Прогиб образца зависит от ряда факторов модуля упругости, степени развития микро- и макроразрушений, перераспределения напряжений в результате большой пластической деформации внешних слоев металла образца, эффекта Баушингера и т. д. [c.35] Первоначальные испытания были проведены на чистых металлах, имеющих однородную зернистую структуру, — на красной меди и никеле. Медь, как известно, при деформировании в холодном состоянии сильно наклепывается, поэтому процесс упрочнения под действием циклических нагрузок будет выражен в ней более отчетливо, чем в других металлах или сплавах. [c.35] Пределы усталости, полученные на базе испытаний 50 млн. циклов, оказались равными для меди 7,8и для никеля 16,3 кПмм . [c.35] Следовательно, первые циклы знакопеременной нагрузки вызывают очень резкое уменьшение прогиба, которое затем замедляется и при некотором числе циклов достигает своего максимального значения. При снижении действующего циклического напряжения понижается абсолютная величина уменьшения прогиба образца на первой стадии. [c.36] Вернуться к основной статье