Разрушение малоцикловое длительное

Оценка повреждений с целью проверки справедливости деформационно-кинетических критериев циклического разрушения должна осуществляться с использованием прямых корректно полученных данных базовых экспериментов, причем в общем случае проведение таких экспериментов предусматривается на машинах с обратными связями, обеспечивающих различные режимы программного нагружения и нагрева с погрешностью по каналам сил, деформаций и температур не более 1—2%. При этом в соответствии с результатами испытаний широкого круга конструкционных материалов суммарное накопленное к моменту разрушения (появления трещины) повреждение для случаев малоциклового, длительного циклического изотермического и неизотермического нагружений, а также термической усталости оказывается, как правило, в пределах от 0,5 до 1,5. [c.275]

Характер и интенсивность деформирования зависят от геометрии конструктивного элемента, времени вьщержки под постоянной нагрузкой, рабочих температур и номинальной нагрузки. В мембранной зоне происходит накопление деформаций при циклической ползучести, в зоне концентрации — знакопеременное циклическое деформирование. При этом достигается соответственно предельное состояние по условиям квазистатической (длительной статической) прочности или по условиям малоцикловой (длительной малоцикловой) прочности. Характерно, что в мембранной зоне длительное статическое разрушение в условиях повторного нагружения может происходить при различных значениях односторонне накопленных деформаций в зависимости от деформационной способности материала и процессов высокотемпературного старения и охрупчивания. [c.123]

Деформационную трактовку разрушения при длительном малоцикловом и неизотермическом нагружении использовали с некоторыми модификациями в работах. [8, 27, 29, 35, 45, 57, 62, 64, 105, 113]. [c.112]

В зависимости от характера нагружения и механических свойств конструкционных материалов различают, следующие виды разрушений статическое, длительное статическое, усталостное и малоцикловое. [c.185]

Для оценки несущей способности конструкций по критерию усталостного разрушения (малоциклового и многоциклового) типа (1) необходимы сведения о закономерностях изменения деформационных циклических свойств и пластичности материала. Надежная экстраполяция этих свойств на длительные времена (100 тыс. ч и более) может быть обоснована путем исследования закономерностей структурных изменений материала под действием температурного и силового воздействия при длительных сроках нагружения. [c.67]

В тех случаях, когда конструкции работают при повышенных температурах, достаточных для возникновения деформаций ползучести, расчеты при малоцикловом нагружении оказываются значительно сложнее. Это связано с тем, что сопротивление повторным неупругим деформациям и разрушению зависит не только от уровня нагрузок и числа циклов, но и от длительности нагружения и температуры. Учет температурно-временного фактора в условиях [c.370]

Учитывая, что нагружение с выдержкой под нагрузкой отвечает малоцикловой области, где живучесть обычно составляет около 50 % от общей долговечности детали, важным является то, в какой мере выдержка влияет на период зарождения трещины и ее дальнейший рост. Особенно важно, как влияет выдержка на период роста малой трещины, так как именно он составляет большую часть всей длительности разрушения. [c.364]

Повреждение материала по объемам диска одними и теми же нагрузками ПЦН, отвечающими области МЦУ, различно. Поэтому имеет место различие в количестве циклов нагружения, которые следует использовать в оценке длительности роста трещины для случаев чисто малоциклового разрушения. Наибольшее повреждение материала за ПЦН в области МЦУ реализуется в ободной части диска, где каждый ПЦН вызывает пять актов продвижения трещины. [c.505]

Соответствие механических характеристик материала требованиям чертежа указывало на то, что развитие трещин малоцикловой усталости обусловлено исчерпанием работоспособности дисков в условиях высокого уровня напряженности. В связи с этим возникла проблема использования долговечности дисков при гарантированном отсутствии возможности их разрушения в результате развития трещин малоцикловой усталости, т. е. проблема эксплуатации двигателей с безопасным повреждением дисков. Эта проблема была успешно решена в результате проведения комплекса исследований, включавшего в себя количественную фрактографическую оценку длительности роста усталостных трешин. [c.543]

Проведенный анализ показал, что применительно к случаям 1, 3, 6 (см. табл. 14.1) период распространения усталостной трещины составляет всего несколько тысяч циклов — в изломе были выявлены усталостные бороздки. В случае 1 развитие усталостной трещины в штифте, изготовленном из стали ЗОХГСА, происходило равномерно вплоть до зоны долома (рис. 14.8). На отдельных участках излома было выявлено растрескивание материала. На длине развития трещины около 2,3 мм длительность (число усталостных бороздок) роста трещины составила около 2600. Указанное число циклов нагружения с отмеченным растрескиванием материала, которое сопровождало рост трещины, свидетельствует о малоцикловом усталостном разрушении материала. [c.742]

Обычно повторное нагружение с малой частотой приложения нагрузок сопутствует какому-либо другому виду нагружения — многоцикловой усталости, длительному статическому нагружению и поэтому не всегда учитывается. Однако в настоящее время стало ясно, что повторно-статическое нагружение, или так называемая малоцикловая усталость, оказывает существенное влияние на несущую способность материалов в конструкциях. Разрушения от повторно-статического нагружения встречаются в силовых элементах самолетов, кораблей, деталях систем управления, периодически запускаемых двигателях, сосудах давления и т. д. [c.97]

ЗАКОНОМЕРНОСТИ МАЛОЦИКЛОВОГО И ДЛИТЕЛЬНОГО ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ [c.5]

Далее рассмотрены закономерности малоциклового и длительного циклического разрушения. [c.5]

Проблема длительной малоцикловой прочности элементов конструкций связана с исследованием закономерностей деформирования и условий разрушения материалов для случая циклического нагружения при высоких температурах. Исследования критериев малоциклового разрушения при высоких температурах ведутся в последнее десятилетие весьма интенсивно, однако достаточно однозначных результатов не получено, о чем также свидетельствует большое количество различных предложений, в ряде случаев противоречивых. Соответствующие обзоры по данному вопросу содержатся в работах [156, 178, 183, 184, 239, 243, 253, 256, 283, 291-293]. [c.19]

Сопротивление длительному малоцикловому разрушению будет рассмотрено ниже с позиций деформационно-кинетических представлений о накоплении повреждений, развиваемых в Институте машиноведения в течение ряда лет [129, 130, 161, 162, 185, 187, 188, 200, 232, 233, 239, 241, 301]. [c.19]

Таким образом, и в условиях нагружения, близких к реальным в зоне концентрации при длительном малоцикловом нагружении элементов конструкций, деформационно-кинетические подходы дают возможность оценить достижение предельного состояния по разрушению (образованию трещины). [c.28]

Предельные числа циклов на стадии образования трещин определяются на основе деформационно-кинетических критериев малоциклового и длительного циклического разрушения (уравнение (1.2.8)) линейным суммированием квазистатических и усталостных повреждений с учетом изменения циклических и односторонне накопленных деформаций по числу циклов и времени, а также изменения во времени располагаемой пластичности материала. [c.44]

Предполагается, что разрушение при термоусталостном нагружении обусловливается, так же как и при изотермическом длительном малоцикловом деформировании, накоплением и взаимосвязью усталостного и квазистатического (длительного статического) повреждений. [c.49]

Важным методическим моментом расчета повреждений в форме деформационно-кинетического критерия малоцикловой прочности является вопрос о возможности использования известных корреляционных зависимостей характеристик сопротивления усталостному разрушению от статической и длительной пластичности материала. В исследовательских работах, связанных с обоснованием применимости критерия, необходимо получать прямые опытные данные путем постановки базовых экспериментов в соответствующем диапазоне условий (температурный режим, частота и скорость деформирования, предельные базовые числа циклов и общая продолжительность статических и циклических испытаний). При наличии [c.53]

Для расчетной реализации деформационно-кинетических критериев длительного малоциклового разрушения, помимо характеристик предельных деформаций, необходимо знать изменение необратимой и односторонне накопленной деформации по числу циклов и во времени. При этом специфика исследования деформационных свойств при высоких температурах связана с возможным влиянием реологических характеристик и в соответствии с этим со значением, которое приобретают скорость и время циклического деформирования, наличие или отсутствие длительных высокотемпературных выдержек под напряжением и без, характерных для условий работы высоконагруженных элементов конструкций. [c.85]

В настоящей главе рассмотрены методы получения характеристик малоциклового разрушения материала компенсаторов в связи с состоянием и особенностями нагружения, а также расчетное и экспериментальное изучение кинетики напряженно-деформированного состояния и условий разрушения самой конструкции при нормальной и высоких температурах. На их основе разработаны основы методики расчета сильфонных компенсаторов на прочность при малом числе циклов нагружения, в том числе с учетом временных эффектов длительной циклической прочности. [c.178]

Исследованию малоцикловой прочности сильфонных компенсаторов и аналогичных им устройств посвящен ряд статей [39, 54, 55, 122, 225], однако в них рассматривается работа компенсаторов только в области нормальных и умеренно повышенных температур, когда временные эффекты оказываются не выраженными. Основные подходы к определению напряженно-деформированного состояния и оценке прочности в таких условиях рассмотрены выше в 4.1 и 4.2. Проблема определения длительной циклической прочности компенсаторов имеет значительную специфику и требует учета температурно-временных особенностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению. [c.198]

В процессе испытаний при длительном малоцикловом нагружении осуществляется сочетание процессов ползучести (релаксации) и накопления длительных статических повреждений, с одной стороны, и процессов циклического пластического деформирования и накопления усталостных повреждений, с другой, причем эти процессы могут влиять друг на друга. Поэтому изучение сопротивления длительному малоцикловому деформированию и разрушению (длительной малоцикловой прочности) должно основываться на закономерностях ползучести и длительной статической прочности и на закономерностях малоцикловой усталости и сводится к установлению закономерностей этого взаимного влияния. [c.211]

При длительных циклических испытаниях существенно воспроизведение при испытаниях сочетания различных условий циклического и длительного деформирования и повреждения, обеспечивающее проявление тех или иных особенностей поведения при повышенных температурах. Эксперимент должен быть поставлен таким образом, чтобы по возможности дозировать (в том числе выделить или сделать преобладающими) основные факторы, влияющие на сопротивление длительному малоцикловому деформированию и разрушению. При этом диапазон температур испытаний должен быть достаточно большим, чтобы охватить область срав- [c.211]

Для проведения испытаний с целью изучения закономерностей неизотермической малоцикловой прочности, а также неизотермического деформирования используются установки растяжения — сжатия, снабженные системами программного регулирования. В этих установках основные решения вопросов управления режимами неизотермического нагружения, измерения процесса деформирования и нагрева, регистрации параметров соответствуют использованным в исследованиях сопротивления деформированию и разрушению в условиях длительного малоциклового нагружения, а также в описанной выше крутильной установке. Применены системы слежения с обратными связями по нагрузкам (деформациям) и температурам, отличающиеся непрерывным измерением и регистрацией основных характеристик процесса (напряжение, деформация, температура) в форме диаграмм циклического деформирования, развертки изменения параметров во времени, а также кривых ползучести и релаксации при однократном и циклическом нагружении. [c.253]

Основные механические закономерности сопротивления материалов малоцикловому и длительному циклическому нагружению, а также деформационно-кинетический критерий малоциклового и длительного циклического разрушения необходимы для решения соответствующих задач определения кинетики деформированных состояний в зонах концентрации и оценки долговечности на стадии образования трещины. Полученные данные о сопротивлении циклическому деформированию и разрушению использованы для расчета малоцикловой усталости циклически нагружаемых конструкций. Применительно к сварным трубам большого диаметра магистральных газо- и нефтепроводов, волнистым компенсаторам и металлорукавам на основе их испытаний разработаны и экспериментально обоснованы методы расчета малоцикловой усталости при нормальных и высоких температурах. [c.275]

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что изложенный в книге материал в ряде случаев базируется на ограниченном объеме данных и потребуется дальнейшее обоснование вопросов сопротивления деформированию и разрушению, например, при нестационарном, в том числе II случайном, режимах, в условиях высоких температур и неизотермического деформирования, а также для случаев сложного малоциклового и длительного циклического нагружения. [c.276]

Рассмотренные закономерности малоциклового и длительного циклического деформирования и разрушения относятся к стадии до момента образования усталостной трещины. Вместе с тем в ряде случаев важным при обеспечении требуемой долговечности является эксплуатация конструкции на стадии распространения малоцикловой трещины. Названные вопросы в настоящее время интенсивно развиваются на основе подходов механики упругопластического разрушения. Переход к расчетам на стадии распространения трещин, внедрение в практику методов оценки выработки ресурса позволят выполнять контроль прочности ответственных конструкций по состоянию в эксплуатации. [c.277]

Непостоянство сопротивления деформированию при циклическом нагружении да [пределами упругости материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к кеобходимости изучения при малоцикловом, длительном цикли- [c.64]

Задача об определении сопротивления малоцикловому разрушению при температурах более высоких, чем указанные, когда циклические пластические деформации сочетаются с деформациями ползучести, существенно усложняется. В настояш,ее время осуществляются интенсивные экспериментальные исследования уравнений состояния и критериев разрушения при длительном цикличес-ком нагружении в условиях однородных напрян енных состояний при жестком и мягком нагружении. Результаты этих исследований освещены в трудах конференций в Киото (1971), Каунасе (1971), Будапеште (1971), Филадельфии (1973) [1, 3, 6, 7], а также конференций в Лондоне (1963, 1967, 1971), Сан-Франциско (1969), Брайтоне Х1969), Дельфте (1970) и др. Однако несмотря на большой объем экспериментальных работ, пока не удалось разработать общепринятые предложения по кривым длительного циклического деформирования и разрушения это не позволяет перейти к расчетной оценке напряженных и деформированных состояний в элементах конструкций для определения их прочности и долговечности на стадии образования трещин и тем более на стадии их развития. [c.100]

Экспериментально полученная информация о иагруженности элементов энергетических установок (как показано на рис. 3.8—3.12) позволяет оценить характеристики циклов напряжений (приведенных или местных), амплитуды условных упругих напряжений и коэффициент асимметрии напряжений. Эти параметры циклов напряжений входят в качестве исходных в упомянутые выше расчетные зависимости для определения прочности и ресурса. Эти зависимости могут быть представлены в форме уравнений типа (2.2), (2.3), (2.5) и (2.6) гл. 2 или в расчетных зависимостях 2 и 3 гл. И. На базе деформационных критериев разрушения — малоциклового и длительного статического, указанных в гл. 2 и 11, применительно к элементам паровых стационарных турбин допускаемое число циклов N за расчетный срок службы по заданным в эксплуатации амплитудам напряжений at производится по формуле [13] [c.71]

В общем случае процесс малоциклового, длительного малоцик-лозого и неизотермического деформирования протекает в условиях циклических реверсивных, а также односторонне накопленных деформаций. В зависимости от соотношения интенсивностей накоп-.ления материалом повреждений от циклических и односторонних деформаций разрушение может носить квазистатический (длительный статический), усталостный или переходный характер разрушения. [c.42]

Исследования литейного алюминиевого сплава Al-Mg-Si (6082) со средним размером зерна 155 мкм путем изгиба образцов 7x12x60 мм были проведены для сопоставления влияния состояния поверхности образцов на длительность периода роста усталостных трещин [101]. Были испытаны образцы с поверхностью непосредственно после литья (S ) и с полированной поверхностью (SP). Полировку осуществляли в две стадии шлифовкой пастой с размером абразива 3 мкм и затем электрополировкой. Изучение зоны зарождения усталостной трещины при последовательной наработке в испытаниях образцов показало, что период роста трещины до достижения длины на поверхности около 100 мкм составил 35-65 % для полированных и 2-10 % для неполированных образцов. Поэтому были проведены расчеты периода роста трещин по формуле механики разрушения от их начальных размеров 6 и 45 мкм до критической длины а . = 3 мм. Оказалось, что для долговечности образцов (2-3)-10 циклов имеет место почти совпадение расчета периода роста трещины с полной долговечностью (рис. 1.19). Далее наблюдается все большее расхождение расчетного периода роста трещины и долговечности образцов. Фактически для гладкой поверхности образца независимо от степени ее поврежденности (полированная и неполированная поверхность) имеет место резкая смена в условиях зарождения и роста трещины в районе длительности нагружения 10 циклов. Меньшие долговечности отвечают области малоцикловой усталости, и для нее весь период циклического нагружения связан с развитием усталостной трещины. Большие долговечности связаны с постепенным возрастанием периода зарождения усталостной трещины. [c.58]

Важно подчеркнуть, что пороговая величина скорости роста усталостной трещины получена равной Vis 2,5-10 м/цикл, что близко к статистически среднему размеру ячейки дислокационной структуры на границе перехода в процессе пластической деформации от мезоуровня I к мезо-уровню II (см. главу 3). Указанные данные по монотонному растяжению образцов подтверждаются результатами экспериментальных исследований сталей в области малоцикловой усталости при постоянном уровне пластической деформации [61]. В испытанных образцах исследовали дислокационную структуру, оказалось, что фрагментированная дислокационная структура представляет собой ячейки и стенки дислокаций. Выполненный статистический анализ размеров фрагментов показал, что при всех уровнях циклической пластической деформации размер ячейки (1,5-2,0) 10 м встречается наиболее часто (см. рис. 3.13). Важно подчеркнуть, что с возрастанием длительности нагружения до разрушения относительная частота формирования ячеек или стенок с указанным размером также возрастает. Это дает основание полагать, что прирост усталостной трещины в пределах указанного размера контролируется одним механизмом разрушения, а далее происходит усложнение механизма разрушения, что должно иметь отражение в кинетическом процессе и описывающих этот процесс кинетических уравнениях. [c.193]

В процессе эксплуатации авиационных ГТД случаи малоциклового усталостного разрушения двухфазных титановых дисков разных ступеней компрессоров имеют повторяющийся характер. Отличительной особенностью эксплуатационных разрушений титановых дисков в области МЦУ является возможность раздельной или совместной реализации при одинаковых условиях нагружения вязкого внутризеренного и хрупкого межсубзерен-ного механизма разрушения материала с формированием соответственно бороздчатого и фасеточного рельефа излома. При этом кинетические параметры разрушения, характеризующие рост трещины при реализации только одного механизма, могут изменяться от диска к диску в несколько раз, а при разных механизмах интервал наблюдаемых скоростей даже в пределах одного диска может достигать порядка и более. При таком разнообразии возможных реакций титановых сплавов на однотипное внешнее воздействие при оценках длительности эксплуатационных разрушений дисков главное значение приобретает точность определения соответствия того или иного числа элементов излома в виде усталостных бороздок одному ПЦН. [c.477]

При расчете дисков на долговечность исходят из влияния длительного пребывания диска под нагрузкой в течение цикла запуска и остановки двигателя на поведение материала. В области малоцикловой усталости при выдержке материала под нагрузкой термоактивационный процесс пластической деформации и разрушения содействует повышению вероятности завершения медленно текущих процессов повреждения границ зерен и субзерен, связанных с развитием межзеренного скольжения и перемещением потока вакансий. При этом может происходить переход к смешанному внутри-и межзеренному или доминирующему межзерен-ному разрушению (см. главу 8). [c.545]

Частота возможного нагружения детали от вибрационных нагрузок в рассматриваемой конструкции гиромотора составляет не менее 10 Гц. Если исходить из того, что именно вибрационная нагрузка вызывает распространение усталостной трещины в детали и приводит к формированию усталостных бороздок, то длительность роста трещины составит не более 1 мин. Представленная длительность процесса разрушения противоречит выявленной морфологии рельефа излома. Выше было подчеркнуто, что рельеф излома характеризует процесс разрушения под действием нагрузок высокого уровня в области малоцикловой усталости с большим по величине шагом усталостных бороздок (1,5-2,0 мкм). Обстоятельства отказа также подтверждают низкую вибронапряженность детали. Уровень обычной вибрации в процессе развивавшейся трещины не был отмечен при работе гидромотора (до обнаружения отказа афегата). [c.742]

В монографии систематически изложены вопросы сопротивления деформированию и разрушению при малоцикловом высокотемпературном нагружении. Разработаны способы интерпретации связи циклических напряжений и деформаций на основе изоциклических и изохронных диаграмм циклической ползучести и свойств подобия. Для определения предельных состояний по моменту образования разрушения используется деформационно-кинетический критерий длительной малоцикловой прочности. Закономерности деформирования и разрушения использованы для разработки основ методов оценки малоцикловой прочности элементов конструкций при нормальной и высоких температурах. [c.2]

Для обоснования метода расчета длительной малоцикловой прочности компенсаторов выполнена программа исследований, включающая экспериментальное получение данных по долговечности сильфонных компенсаторов Z) -40 из нержавеющей аустенитной стали Х18Н10Т со следующими параметрами (рис. 4.3.1) dg = А см = 5,4 см = 0,129 R2 = 0,121 см Iq = 6,1 см п =11. Испытания выполнены с использованием специально спроектированной установки, позволяющей осуществлять требуемый режим циклического деформирования компенсаторов в условиях осевого растяжения — сжатия с заданными размаха-ми перемещений. Нагрев компенсаторов — печной, частота нагружений 10—56 циклов в минуту при постоянной температуре 600 С. Компенсаторы находились под давлением 1 атм, причем момент разрушения от циклического нагружения автоматически фиксировался по падению давления в результате утечки воздуха через образовавшуюся сквозную трепщну. Малый уровень давления практически не влиял на деформированное состояние конструкции и ее долговечность. [c.203]

Рассмотренные выше особенности длительного малоциклового нагружения относятся как к изотермическим, так и к неизотермическим условияд . Вместе с тем применительно к неизотермическим условиям нагружения следует дополнительно отметить большое влияние соотношения циклов нагрева и охлаждения и циклов нагружения и разгрузки на сопротивление деформированию и разрушению. [c.212]

Отражена роль формы цикла нагружения и нагрева, отмечена влияние знака нагружения при высокотемпературной выдержке. При неизотермическом малоцикловом и длительном малоцикловом разрушении обнарун<ены и исследованы наиболее повреждающие типы циклов нагружения и нагрева. [c.275]

Перспективными в дальнейших исследованиях представляются разработки на стыках вопросов малоцикловой и многоцикловой усталости, длите.льного малоциклового деформирования и разрушения, а также ползучести и длительной прочности. Актуальной при этом задачей является выработка единых подходов и методов расчетов при длительном малоцикловом нагружении и ползучести, в малоцикловой и высокоцикловой области усталости, а также использование достижений, полученных в каждой из указанных областей, для решения вопросов прочности при напряжениях, переменных во времени. [c.277]

В табл. 6 приведены некоторые результаты испытаний на долговечность металла спирально-шовных труб из стали 17Г2СФ при малоцикловом нагружении. Сравнивается металл, вырезанный вдоль и поперек прокатки. Отмечается резкая анизотропия долговечности по этим направлениям у основного металла. Долговечность металла поперек прокатки в три раза ниже, чем вдоль. Наблюдается различие и в изломах. При испытании вдоль прокатки длительное время происходит развитие усталостной трещины (примерно половина числа циклов до разрушения) и затем наступает механический дорыв. При испытании поперек прокатки хрупкое разрушение металла наступает через несколько циклов после обнаружения усталостной трещины. Поперечный сварной шов (геометрический [c.231]

Различный характер разрушения при термоциклическом нагружении циклами различной длительности является следствием разных процессов повреждаемости, которые одновременно развиваются при сложном нагружении материала циклическими и статическими нагрузками. В циклах с длительными выдержками основное значение имеют длительные статические свойства при испытаниях по пилообразному циклу прочность материала определяется его сопротивлением малоцикловому разрушению. В промежуточной области нагружения необходимо учитывать ззаи.мное влияние статического и циклического повреждений и определять свойства материала при их различном соотношении. [c.82]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...