Мера усталостного повреждения

Очевидно, циклические деформации, которые определяются размерами и числом микротрещин, возникающих в процессе циклического нагружения, могут быть использованы в качестве меры усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Эта стадия завершается возникновением магистральной трещины, которая при дальнейшем развитии приведет к окончательному усталостному разрушению. [c.6]

Гипотеза линейного суммирования повреждений. Обычно в качестве меры усталостного повреждения принимают [c.332]

Мера усталостного повреждения 324 Метод асимптотический — Применение 209—212, 229 — Примеры 231, 232 [c.344]

Получили дифференциальное уравнение относительно меры усталостного повреждения v. Произведем разделение переменных [c.168]

Расчет долговечности сводится к определению среднего значения меры усталостного повреждения, накапливаемого к моменту времени t, [c.199]

Подставляя эти соотношения в формулу (5.72), получаем для среднего значения меры усталостного повреждения следующее выр ажение [c.200]

Таким образом, при сделанных выше предположениях оказывается, что изменение предела выносливости для данного материала зависит только от меры усталостного повреждения, и в момент разрушения (в момент появления заметной усталостной трещины) он стано вится равным нулю. [c.141]

Из соотношения (13.27) получим следующее выражение для определения меры усталостного повреждения за один цикл нагружения (или, что то же самое, для скорости накопления усталостных повреждений) [c.142]

В результате эволюции предела выносливости мера усталостного повреждения v за один цикл даже при стационарном процессе нагружения будет изменяться от цикла к циклу и для некоторого бесконечно малого интервала времени dt [c.159]

Если для каждого режима нагружения вычислена мера усталостного повреждения в единицу времени Vj (Z = 1, 2,. .., k), то, вводя в рассмотрение для каждой конкретной конструкции единый расчетный режим нагружения, эквивалентный всему процессу нагружения конструкции за все время ее эксплуатации, [c.164]

При ускоренных ресурсных испытаниях на стенде или полигоне меры усталостного повреждения ( i, Сг.....с ) [c.187]

При обосновании закономерности снижения предела живучести по мере роста усталостной трещины можно исходить из различных представлений. Так, в первом приближении можно, например, считать, что скорость снижения предела живучести пропорциональна его начальному значению сг и приращению длины трещины за один цикл нагружения, выраженному мерой усталостного повреждения 1/iV [c.199]

Мартин [267] предложил энергетический критерий разрушения материалов при ограниченной долговечности. Он предполагал, что мерой усталостных повреждений является только энергия, связанная с процессами упрочнения. Работа, обусловленная упрочнением (при линейном законе упрочнения), графически показана на [c.262]

Мера усталостного повреждения. Для расчета на прочность при неоднородных и случайных режимах изменения напряжений необ ходимо уметь оценивать величину повреждения на основании харак теристик прочности при однородных режимах и некоторых характери [c.160]

Теория двух стадий усталостного повреждения допускает обобщение в том случае, когда процесс состоит из к стадий. Введем к мер усталостного повреждения, удовлетворяющих уравнениям [c.42]

В предыдущем разделе задача определения размеров поперечного сечения, обеспечивающих заданную надежность, рассматривалась в предположении внезапного механизма отказа, т.е. под мерой надежности понималась вероятность непревышения действующим напряжением несущей способности. Но очень часто характер действия нагрузок Таков, что разрушение наступает в результате постепенного накопления усталостных повреждений. [c.64]

Изменение скорости распространения ультразвуковых волн по мере накопления уровня усталостных повреждений (N/Np) в зоне термического влияния происходит быстрее, чем в зоне сварного шва и основного металла, что видно из графика (рис. 5.15.). [c.343]

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]

Судить о характере изменения долговечности поврежденного материала в зависимости от уровня напряжения и длительности его действия можно по относительному изменению параметров кривых усталости поврежденного материала. При низком напряжении 1,12 0-1 изменение параметров Ант соответствует изменению микротвердости, по протекает более интенсивно. При более высоких напряжениях значения Ант уменьшаются по мере накопления усталостного повреждения. Между изменениями мнкротвердости, предела усталости, долговечности и степенью усталостного повреждения, а также длительностью стадии упрочнения и разрыхления в зависимости от уровня напряжения и типа материала имеется определенная связь. [c.38]

Характерным оказывается переход по мере увеличения числа циклов до разрушения к превалированию доли усталостного повреждения при одновременном убывании практически до нуля [c.54]

Интенсивное развитие современного машиностроения ставит в ряд первоочередных задач постоянное увеличение мощностей, сконцентрированных в единичных машинах или агрегатах. В связи с этим все более актуальной становится проблема увеличения прочности их деталей, а также надежности. Эти показатели для деталей машин, работающих в условиях циклического деформирования, в большой мере определяются способностью материала сопротивляться накоплению в нем усталостных повреждений. [c.3]

Исследования усталости композитов охватывают очень широкую область. Современное состояние и проблемы, которые существуют в этой области, отрал<ены в работах [6.24— 6.29]. Представляется интересным сопоставить усталость композитов с усталостью металлов, принимая во внимание связь между числом циклов и усталостными повреждениями. Такое сопоставление приведено на рис. 6.32 [6.27]. Можно считать, что мерой повреждения для металлов является длина [c.175]

Необходимость изучения усталостных характеристик материалов при действии бигармонических нагрузок показана экспериментальными исследованиями, свидетельствующими о том, что отличие напряжений от синусоидальных может в значительной мере сказываться на накоплении усталостного повреждения. Степень этого влияния зависит от свойств материала, вида напряженного состояния, уровня и градиента напряжений и дру- [c.125]

Показатели, определяющие конструктивно-технологическое совершенство конструкционных элементов и машин. Рассмотрим частный случай накопления усталостных повреждений. Пусть работа одностороннего накопления пластической деформации за один цикл равна нулю. Тогда выражение для меры повреждений принимает вид [c.233]

Весь сложный комплекс явлений, составляющих существо процесса накопления повреждений при циклических нагрузках, объединяют общим термином — механическая усталость или просто усталость материала. В настоящее время принято считать, что усталостные повреждения на начальной стадии их развития связаны с пластическими деформациями в отдельных зернах поликристаллического агрегата, каким является каждый конструкционный металл или сплав. Указанные пластические деформации возникают лишь в отдельных зернах, ориентированных таким образом, что их плоскости наименьшего сопротивления скольжению близки к плоскостям действия максимальных касательных напряжений. Ориентированные таким образом зерна пластически деформируются еще на ранней стадии нагружения, на которой весь массив кристаллитов в целом ведет себя как упругое тело. Полагают, что соответствующий уровень напряжений составляет примерно 0,6... 0,7 от условного предела текучести То,2. Пластическое деформирование сначала в одном, а затем в обратном направлении сопровождается некоторыми разрушениями, происходящими в микроскопических объемах материала. Возникающие при этом микротрещины постепенно растут и частично сливаются от цикла к циклу. Более длинные трещины растут быстрее, а значительная часть наиболее мелких трещин прекращает свой рост вскоре после своего зарождения. В итоге слияния нескольких микротрещин раньше или позже возникает магистральная трещина, которая вначале видна лишь под микроскопом, а затем по мере развития — невооруженным глазом. Иногда образуется сразу несколько магистральных трещин. [c.334]

Приведенные данные свидетельствуют о том, что в области напряжений, превышающих предел выносливости, значение неупругой деформации за цикл на стадии стабилизации определяется размерами и числом микротрещин, возникающих при циклическом нагружении. Наилучшая корреляция имеет место между неупругой дес юрмацией за цикл и произведением числа трещин на их средний размер. Вероятностная трактовка этой характеристики была дана в работе [141]. Это позволяет заключить, что циклические неупругие деформации могут быть использованы в качестве меры рассеянного усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Эта стадия завершается, как уже отмечалось, возникновением магистральной трещины, которая при своем дальнейшем развитии приведет к окончательному разрушению. [c.53]

Усталость и неупругость металлов. Выше на примере результатов исследования взаимосвязи поверхностной картины, усталостных трещин и неупругости (неупругой деформации за цикл, равной ширине дина -мической петли гистерезиса) при многоцикловом нагружении ряда пластичных сталей было показано, что неупругая деформация за цикл пропорциональна произведению плотности трещин на их средний размер, которое может быть принято за меру рассеянного усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Было также показано, что на стадии стабилизации неупругой деформации происходит зарождение магистральной усталостной трещины, после чего процесс усталости определяется развитием этой трещины. [c.67]

Помимо кривых и поверхностей усталости при расчете усталостной долговечности необходима информация о закономерностях накопления усталостных повреждений. Введем в рассмотрение меру повреждения v, равную нулю для начального состояния материала и единице для момента полного разрушения. Закономерности накопления усталостных повреждений зависят от физических свойств материала и могут быть выражены различными функциями. В общем случае эти функции нелинейны и зависят от уровня напряжений. Этим условиям отвечают, например, уравнения накопления вида [c.167]

Помимо расчетов на долговечность, истинные закономерности накопления усталостных повреждений по мере нагружения могут быть эффективно использованы еще и при разработке методик ускоренных ресурсных испытаний конструкций и построении для них кривых и поверхностей усталости. Пусть, например, требуется оценить число циклов до разрушения Ni на уровне напряжений Oi, когда этот уровень относительно низок, а число Ni настолько велико (рис. 2.6, а), что довести испытание на этом [c.21]

Описанная выше методика расчета ресурса конструкций при случайных потоках нагрузок основана на предположении о неизменности предела выносливости, который во все время нагружения остается на уровне своего первоначального значения. Такое предположение равносильно тому, что наклонный участок кривой усталости по мере накопления усталостных повреждений сдвигается влево, оставаясь параллельным своему первоначальному расположению, а предел выносливости не изменяется (рис. 13.6, а). Однако в действительности (как это следует из многочисленных экспериментальных исследований) по мере накопления усталостных повреждений предел выносливости постепенно понижается (рис. 13.6, б). Для учета этого изменения рекомендуется заменять истинное его значение на расчетную величину, равную 0,5—0,7 первоначального значения предела выносливости. Вместе с тем уровень снижения предела выносливости [c.139]

Рис. 13.6. Изменение кривых усталости по мере накопления в материале усталостных повреждений

Интегрируя уравнение (13.25), получаем, что по мере накопления усталостного повреждения изменение предела выносливости происходит в соответствии с уравнением [c.141]

Рис. 13.8. Снижение предела выносливости по мере накопления усталостных повреждений

Если указанное выше согласование смещения наклонного участка кривой усталости влево и ее горизонтального участка вниз не производить, тогда снижение предела выносливости по мере накопления усталостного повреждения не будет зависеть от уровня действующих напряжений и будет описываться соотношением (см. рис. 13.7) [c.142]

Возможность сравнения случайных и детерминированных величин накопленных усталостных повреждений определяется мерой рассеяния первых из них. Анализ показывает, что при относительно больших числах циклов нагружения (как это всегда имеет место при расчетах на усталость) реализационным рассеянием накопленного усталостного повреждения можно пренебречь. Тогда действительное усталостное повреждение при случайном процессе нагружения можно заменить ее средним значением и считать величиной детерминированной. [c.184]

Режим испытаний назначают по результатам эксплуатационных исследований. Пусть в результате таких исследований в N характерных точках конструкции зарегистрированы процессы изменения во времени напряжений t), i = 1, 2,. .., N и вычислены соответствующие меры накопления усталостных повреждений Yi (t). Усталостное повреждение в единицу времени в точке [c.187]

Важным примером кумулятивного процесса служит процесс, компоненты которого равны мерам незалечивающихся повреждений. Так, мера усталостного повреждения вводится как [c.324]

Для проведения расчетов на циклическую долговечность при переменных нагрузках, помимо характеристик сопротивления усталости материалов, представленных в виде кривых и поверхностей усталости, необходима также информация о закономерностях накопления усталостных повреждений по мере увеличения числа циклов нагружения. Считается, что мера усталостного повреждения V равна нулю для начального состояния материала и равна единице для момента появления заметной усталостной трещины. Ее появление означает, что процесс разрушения переходит из стадии накопления собственно усталостных повреждений (из инкубационной стадии) в стадию роста усталостной трещины. Задача заключается в получении зависимости v = v (а, п), где о — уровень амплитуд напряжений, устанавливаемый при испытаниях постоянным /г число циклов нагружения (рис. 2.1). Когдаэта зависимость в координатах [v, n/N (а) ], где N (о) — число циклов до разрушения при уровне напряжений а, описывается одним и тем же уравнением и не зависит явно от уровня напряжений а, процесс накопления усталостных повреждений называется автомодельным [4]. Такой процесс показан на рис. 2.2. Так, в случае степенного закона накопления усталостных повреждений [c.16]

При нелинейном законе накопления усталостных повреждений величина /N уже не является непосредственно мерой усталостного повреждения за один цикл нагружения, и соотношения (2.6) и (2.7) имеют в этом случае смысл правила линейного суммирования относительных долговечностей. Из соотношений (2.4) и (2.5) такке следует, что для рассматриваемого случая условие автомодельности процесса накопления усталостных повреждений также выполняется. Таким образом, для нелинейных законов накопления усталостных повреждений, обладающих свойством автомодельности, так же как и для линейного закона накопления усталостных повреждений, справедливо правило линейного суммирования относительных Долговечностей. [c.18]

Оуэн и Роуз использовали добавление пластификаторов, так как в то время невозможно было каким-нибудь другим путем получить серию смол с меняющ ейся податливостью. Нельзя считать, что была проведена исчерпываюш ая программа исследования полиэфирных смол, подобная проведенной в Соединенных Штатах на эпоксидных смолах, которая привела к созданию жестких составов типа ЕКЬА 4617. Было показано, что улучшенные марки эпоксидных смол обеспечивают при усталостном нагружении тканных композитов большее время жизни до разрушения [15] по сравнению с другими известными составами. Не было дано никакой информации о поврежденности до разрушения, но нужно полагать, что более жесткие составы по крайней мере ограничивают поврежденность. [c.351]

Мягкое нагружение представляет собой режим испытаний, при котором возможно накопление как квазистатических, так и усталостных повреждений. Характерной особенностью исследуемого материала оказывается то обстоятельство, что при исходном нагружении в пределах упругости, когда > 1,20 1 = 0,57 Оцц, по мере набора числа циклов нагружения в мягком режиме наблюдалось раскрытие петли гистерезиса (рис. 1.4.1, б, кривые Од, 02, Од) и происходило накопление односторонних деформаций, причем при числе циклов, близком к образованию треш ины усталости, процесс усиливался (рис. 1.4.2, Жтр = 795). При этом [c.59]

Геометрическая интерпретация процесса суммирования усталостных повреждений представлена на рис. 4, а, где схематически показано изменение гипотетической меры повреждения D от числа циклов п для двух стационарных циклических испытаний при напряжениях Oj и Оз (кривые 1 и 2). Пусть материал проработал на первом уровне напряжения о, только щ число циклов, получив повреждение AZli, а затем был осуществлен переход на второй уровень напряжения (здесь < Oi), на котором ему осталось отработать до разрушения циклов. Условие разру- [c.127]

Предельное состояние при повторном приложении нагрузок можно охарактеризовать мерой накопления усталостных и квазистатичес-ких повреждений, причем усталостные повреждения обусловлены действием циклических деформаций кваэистатические — односторонне накопленных деформаций Характер изменения деформаций конструктивных элементов при повторном нагружении существенно зависит от режима приложения нагрузок, напряженного состояния и свойств материалов. Диаграммы циклического деформирования при различных циклах нагружения отражают различный характер изменения односторохше накопленных и циклических упругопластических деформаций (рис. 1.1). [c.4]

Рис. 2.67. Расчетные кривые для определения меры усталостных (а) и квазистати-ческих (б) повреждений при различных температурах

Усталостные повреждения (трещины). Иногда в конструкциях, которые ранее проектировались без учета акустических нагрузок, отмечаются усталостные повреждения в виде трещин. Эти трещины в обшивке не следует отождествлять с разрушением конструкции, но повреждения следует контролировать и прини мать меры к их устранению, иначе они могут привести к серьезным последствиям. [c.92]

Упрочневне поверхностного слоя деталей машин. Несущая способность поверхностного слоя деталей машин в значительной мере определяется наличием остаточных напряжений. Осрбенно высока роль поверхностного слоя при наличии конструктивных концентратов напряжений. Высокие растягивающие напряжения приводят к преждевременным усталостным повреждениям деталей. Такие напряжения возникают при получении заготовок, лезвийной обработке, при применении гальвани- [c.344]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...