Диаграмма длительной прочности материала

Таким образом, получается полная диаграмма длительной прочности материала. Кривые длительной прочности по параметру вероятности разрушения для материала 33—18С представлены на рис. 31. Задавшись необходимой вероятностью, можно определить предел длительной прочности, соответствующий базе т, или долговечность, соответствующую уровню напряжений, с оценкой рассеяния. [c.56]

Установлено, что при наличии концентраторов напряжений в зависимости от материала образца и температуры длительная прочность, как правило, будет понижаться (рис. 55, 56). В ряде случаев наблюдается пересечение диаграмм длительной прочности гладких образцов и образцов с концентраторами напряжений. [c.122]

Результаты испытаний на длительную прочность представляют в виде кривых или диаграмм длительной прочности, изображающих в логарифмических или полулогарифмических координатах зависимость между а и т. Известно несколько разных видов (степенная, экспоненциальная) зависимости времени разрушения Тр от напряжения а. Наиболее широкое распространение [222] получила зависимость Ларсона-Миллера в виде 0(lg Тр -I- С) = Р(о), где 0 - абсолютная температура испытания, С - константа материала, Тр - время до разрушения при приложенном напряжении о. По результатам испытаний большого числа сплавов величина С зависит от температуры и изменяется в диапазоне от 15 до 30. [c.354]

Посмотрим, как изменяются условия подобия по напряжению в сходственных точках диаграмм длительной прочности по рис. 2.22. Для этого в координатах оь аг отложим значения напряжения для меньшей температуры по оси ординат, а для более высокой — по оси абсцисс в сходственных точках для каждой пары температур (рис. 2.23). Для всех уровней температур (попарно) зависимости между напряжениями в сходственных точках аппроксимируются двумя (а данном случае) прямолинейными отрезками, один из которых пересекает при продлении ось ординат, а другой проходит через начало координат. Это свидетельствует о существовании двух условий подобия для данного материала в указанном интервале температур и долговечностей до разрушения. В общем случае существуют три условия подобия в соответствии с тремя областями разных типов разрушения. [c.51]

Каждая из этих областей характеризуется определенным диапазоном температур и напряжений, который удобно рассмотреть на диаграмме рис. 18.2.1. Здесь по оси абсцисс откладывается темпе,ратура Г, по оси ординат — напряжение а. В результате кратковременного испытания па разрыв определяется предел прочности Ов. Верхняя кривая 1 соответствует зависимости предела прочности от температуры, область, лежащая выше этой кривой и обозначенная буквой Р, есть область мгновенного разрушения. Предел прочности Ов зависит от скорости испытания, особенно при высоких температурах, но мы не принимаем во внимание эти эффекты при рассуждениях качественного характера. Штриховая кривая 2 определяет ту границу, ниже которой ползучесть вообще не наблюдается. Эта кривая также довольно условна. Многочисленные попытки определения истинного предела ползучести, т. е. такого напряжения (при данной температуре), ниже которого материал вообще не ползет, не привели пи к каким результатам и в настоящее время оставлены. Под действием постоянного напряжения а образец при данной температуре разорвется по истечении времени t. Наоборот, задаваясь временем t, можно определить напряжение, при котором образец в это время разорвется. Назовем это напряжение длительной прочностью 0(. Очевидно, что величина длительной прочности за-40 [c.615]

Инженер-конструктор создает продукцию двух видов проект деталей и узлов, представленный чертежами и описательными ведомостями, и прогнозную оценку (расчет) их надежности и работоспособности. Именно второй вид продукции требует самых больших усилий и наиболее активного сотрудничества с разработчиками материалов. Предметом рассмотрения в данном случае является такой аспект работоспособности деталей, как рабочая долговечность. Чтобы предсказать ее, инженер должен определить напряжения, температуру, химический состав рабочей среды и характеристики поведения материала. Для этого он может воспользоваться собственными расчетами, проведением испытаний или консультацией специалистов. Чтобы описать поведение, можно использовать характеристики как связанные, так и не связанные с разрушением. К последней группе характеристик относятся такие свойства, как модули нормальной упругости и сдвига, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного расширения, теплопроводность, излучательная способность, плотность. Они нужны для расчета напряжений, деформаций и температур. В числе связанных с разрушением рассматривают коррозионные свойства, характеристики ползучести и длительной прочности, диаграммы много- и малоцикловой усталости, характеристики вязкости разрушения, текучести и предела прочности. Совместное рассмотрение всех этих характеристик приводит к выводу, что механизмы разрушения (в их зависимости от температуры и числа циклов нагружения) представляют наибольший интерес для конструкторов камеры сгорания, а также рабочих и направляющих лопаток. [c.63]

Полученные результаты могут быть объяснены особенностями деформирования сильфонного компенсатора в условиях заданных перемещений и стабилизацией с числом циклов диаграмм длительного малоциклового деформирования конструкционного материала. Выраженное накопление деформаций с числом циклов наблюдается для компенсаторов при малоцикловом нагружении с заданными усилиями. Такие условия не характерны для компенсаторов осевых перемещений, применительно к которым рассматриваются вопросы циклической прочности. [c.226]

При прогнозировании длительной прочности на основе критериев температурно-временного подобия по экспериментальным данным строится диаграмма в координатах Ig с — Ig т для данного материала и уровней температур Ti, Т . Сходственные точки обеих диаграмм 1—2, 3—4, i — ( + 1) лежат на лучах К, Ki, /Сг+ь проведенных из полюса р (рис. 10.15). [c.246]

На практике при определении запаса прочности рассчитываемой детали только в редких случаях в нашем распоряжении имеется диаграмма усталости детали. Во многих случаях не бывает и полной диаграммы усталости материала, полученной на основании испытания лабораторных образцов при различных асимметриях циклов. Объясняется это длительностью испытаний и сравнительно небольшим числом машин, на которых такие испытания производятся. Поэтому в практике при расчетах часто пользуются приближенными диаграммами усталости. [c.362]

По этой диаграмме легко определить состояние детали, работающей при заданных напряжениях цикла и а. Для этого на диаграмму надо нанести точку N(a, а ). Если точка N окажется ниже кривой АВ, то материал будет работать неограниченно долго не разрушаясь. Если точка N окажется выше кривой АВ, то материал разрушится после нескольких циклов перемен напряжений. Следовательно сама оценка усталостной прочности выполняется просто. Однако построение диаграммы связано с выполнением трудоемких и длительных испытаний. Поэтому для упрощения на практике часто кривую AS заменяют прямой (см. рис.20.10). Уравнение этой прямой в отрезках по координатным осям имеет вид [c.304]

Разрушение образца может сопровождаться достаточно боль-. шими деформациями и носить вязкий характер (вязкое разрушение), а может быть хрупким, и происходить Прй маль деформациях (xpyjiKoe разрушение). В случае хрупкого разрушения Б однородном материале начинают образовываться мелкие тре-. щины, эти трещины растут наконец, образуется магистральная трещина, и образец разрушается. В зависимости от уровня напряжения при данной температуре один и тот же материал может -разрушаться или вязко или хрупко. При боЛьших напряжениях и малых временах происходит вязкое разрушение, при низких напряжениях и больших временах — хрупкое. Каждому значению растягивающего напряжения соответствует определенное время до разрушения. Для многих материалов оказывается, что. при различных температурах зависимость времени до разрушения. (долговечности) от величины напряжения такая, что в логарифмических координатах получаем прямую. На рис. Г показаны такие диаграммы длительной прочности. Может оказаться, чтов исследованном временнбм интервале зависимость Ig a(lg i ) представляется одной прямой (рис. 1, а) или ломаной (рис. 1, б). Во втором случае отрезок Л В соответствует вязкому разрушению, отрезок. 5С хрупкому. У многих материалов между участками Л В и ВС имеетея зона плавного перехода, которая соответствует области так называемого смешанного разрушения. [c.6]

Наличие двух участков на диаграммах длительной прочности ПЭВП при различных напряженных состояниях связано, вероятно, с изменением характера разрушения материала — от смешанного (квазихрупкого), наблюдаемого при средних напряжениях, к хрупкому, имеющему место при малых напряжениях. [c.287]

Аномальный ход ветви диаграммы длительной прочности ПЭВП в области напряжений, близких к тем, при которых происходит пластический разрыв, отмечался выше при анализе опытов по долговечности ПЭВП при одноосном растяжении. Сравнение диаграмм длительной прочности образцов ПЭВП при различных напряженных состояниях дано на рис. 7.19. Обработку опытных данных производили относительно интенсивности напряжений а,-, максимальных нормальных напряжений а1, а также эквивалентных напряжений, вычисленных по критериям Малмейстера и Гольденблата—Копнова в формулировке для изотропного материала с различным сопротивлением растяжению и сжатию [c.291]

Поверхность предельного состояния характеризует прочность материала детали при пропорциональном нагружении, когда число циклов и длительность действия нагрузки возрастают одновременно в одинаковой степени. На диаграмме рис. 4.8 этому процессу соответствует перемеп] ение по лучу ОА . Если в рассматриваемый момент наработка детали характеризуется горизонтальными координатами точки П, то запас по циклической долговечности (для уровня нагрузки в детали А д) определяется отношением отрезков ОА/ОД. Вертикальные и горизонтальные проекции сечений поверхности предельного состояния представляют собой кривые малоцикловой усталости Ае — Ы, Ае — Тц и зависимость долговечности от длительности выдержки в цикле Тц — N. Эти кривые для конструкций энергетического машиностроения рассмотрены в гл. 2 и 3. Зависимости Ае — N как для литых, так и для деформируемых жаропрочных авиационных сплавов на никелевой основе могут быть представлены уравнениями Мэнсона — Коффина АеМ = С. Особенностью этих сплавов является то, что величины т т С при высоких температурах (750—1050° С) не постоянны, а изменяются в широких пределах т — в 1,5— 2 раза, С — до 10—20 раз). Поэтому использование зависимостей типа Ае — в расчетах деталей авиационных двигателей требует экспериментального исследования соответствуюш его материала и определения постоянных т ж С. Однако возможны некоторое обобш ение экспериментальных данных и вывод расчетных зависимостей, пригодных для определения долговечности. Если рассматривать совокупность полученных экспериментальных точек для материалов одного класса и определить средние значения и границу нижних значений области разброса экспериментальных точек, то для долговечностей 10 — 10 соответствующие уравнения этих кривых можно представить в виде [c.88]

Описанный метод моделирования обладает существенными преимуществами в сравнении с методом, основанным на теории старения. Вместо подбора материалов модели и натуры по свойствам аффинности диаграмм деформирования, неизбежно носящего случайный характер, при моделировании в соответствии с гипотезой упрочнения свойства материала задаются некоторым числом конкретных определяющих параметров, входящих в критерии подобия процесса ползучести. Важное практическое значение при этом имеет уменьшение времени испытаний при исследовании длительной прочности, достигаемое надлежащим выбором материала моделей. [c.245]

Данная концепция получила определенное развитие в работе [23], где она применяется к расчету турбинного диска. Здесь принято, что на этапах нагрева сопротивление материала деформированию определяется диаграммой кратковременного деформирования, не изменяющейся от цикла к циклу. При стационарных режимах, когда уровни температур могут /быть выше, а градиенты ниже, чем на первом этапе, сопротивление деформированию определяется изохронной кривой ползучести [51, 61], соответствующей суммарному времени прошедших циклов (ее параметры —предел ползучести, предел длительной прочности — естественно, убывают с числом циклов). Последняя кривая аппроксимируется кусочно-линейной зависимостью по заданному допуску на деформацию ползучести (как показано на рис. 4) аналогично тому, как это делается при замене реальной кривой кратковременного деформирования некоторой близкой диаграммой упругоидеальнопластического тела. Такой подход приближенно отражает наиболее существенную особенность характеристик кратковременного и.длительного деформирования переход от медленного увеличения необратимых деформаций к б ыстрому (т. е. от малых значений dzldo к большим) при превышении напряжениями некоторого характерного значения. [c.23]

Затраты на проведение экспериментов для точного определения границ области выдерживаемых в течение длительного времени без разрушения нагрузок очень велики, так что обычно для некоторого среднего напряжения определяют (о, 0) и предел выносливости Од для соответствующей величины. Используя значения предела текучести и предела прочности исследованного материала, строят диаграмму усталостной прочности. Очень хорошо влияние среднего напряжения цикла на выдерживаемые длительное время без разрушения амплитуды напряжений можно описать с помощью простых математических выражений (например, по Гудману или Герберу), [c.72]

Значения предела длительной прочности различных конструкционных материалов даются в справочных картах второй части. Обобщенные данные по длительной нрочности наиболее важных групп современных жаропрочных материало — конструкционных сталей перлитного и аустенитного классов т1 специальных сплавов на никелевой, кобальтовой и смешанных основах — содержатся в сводных диаграммах фиг. 209—211. [c.273]

Однако в распоряжении конструктора во ногих случаях не бывает диаграммы пределов выносливости материала вследствие большой длительности и дороговизны испытаний для ее получения. Поэтому в расчетной практике используются приближенные диаграммы предельных напряжений при асимметричных циклах, которые строятся на ограниченном числе экспериментально определяемых характеристик прочности материала. Такие схематизированные диаграммы предельных напряжений, получившие распространение в расчетной практике, были предложены акад. АН УССР С. В. Серенсеном и проф. Р. С. Кинасо-швили. Прежде чем приступить к их рассмотрению, докажем, что точки, лежашие на любом луче, проведенном из начала координат диаграммы, показанной на рис. 16.6, отвечают подобным циклам, и рассмотрим действительную диаграмму предельных напряжений. [c.498]

Таким образом, несмотря на то, что влияние п редварительной деформации индивидуально и зависит от сплава и температурно-временнйх условий, для материалов реальных конструкций, работающих при малых упругопластических деформациях (до 0,2—0,5%), возможно принимать кривые ползучести и характеристики длительной прочности, не зависящими от предварительного пластического деформирования, а. мгновенные диаграммы растяжения и характеристики кратковременной прочности, не зависящими от предварительно накопленной деформации ползучести. Большие степени холодных пластических деформаций, возникающие на поврежденных слоях при механической обработке, оказывают значительное влияние на характеристики прочности и пластичности при длительном статическом разрушении. Снижение сопротивления длительному статическому разрушению и способности к пластическому деформированию материала, наклепанного при механической обработке (фрезерование, шлифование абразивом), являются в ряде случаев причиной образования статических трещин в поверхностных слоях деталей, работающих при высоких температурах. [c.36]

Помимо перечисленных, так называемых внешних факторов, существует большое число факторов, отражающих реакцию материала на возникшие состояния и протекающие процессы, т. е. то, что принято называть свойствами материалов в широком смысле этого понятия. Свойства материалов и элементов конструкции, в которых они физически воплощены, крайне многообразны а) упругость, характеризуемая модулем упругости Е, и пластическая деформируемость, описываемая диаграммой о = / (е) б) прочность, выражаемая при однократном нагружении пределом текучести, временным сопротивлением, истинным разрушающим напряжением в) пластичность в виде относительного удлинения и поперечного сужения г) упрочняемость материала и пластическая неустойчивость при растяжении д) упругая неустойчивость при сжатии е) сопротивляемость накоплению усталостных повреждений, в том числе у острия трещины ж) прочность при повторных пластических нагружениях з) сопротивление ползучести и) длительная прочность и пластичность при высоких температурах к) старение металла под воздействием деформации, температуры, времеии л) сопротивление началу разрушения в присутствии концентраторов — надрезов, трещин м) сопротивление быстрому динамическому распространению трещин н) стойкость против общей межкристаллитной коррозии, а также против коррозионного растрескивания о) сопротивление замедленным разрушениям п) хладостойкость и др. [c.256]

На рис. 116 приведены характерные диаграммы выносливости на оксидированных и не оксидированных гладких и надрезанных образцах диаметром рабочей части 6 мм при круговом консольном изгибе, полученные Н. И. Лошаковой, С. Ф. Юрьевым и Г. Н. Всеволодовым. Оксидирование проводили путем нагрева образцов в открытой электропечи до 800°С и выдержке в течение 1 ч с получением слоя повышенной твердости толщиной 40 мкм. Материал образцов — сплав Т —4 % А1 (ВТ5 с несколько пониженным содержанием алюминия). Из рис. 116 видно, что термическое оксидирование может резко снижать предел выносливости. Особенно велико это снижение при испытании гладких образцов (почти в 2 раза), у надрезанных (а. ==3,5) оно не превышает 25 %. Подобное влияние термического оксидирования на усталостную прочность обнаружено при испытании сплавов ВТЗ-1, ВТ6 и др. [ 178, с. 236—247 179 180]. Обобщенные результаты исследований, характеризующие зависимость предела выносливости сплава типа ВТ5 от режима оксидирования, приведены на рис. 117. Как следует из этого рисунка, повышение температуры и увеличение продолжительности изотермического окисления сопровождаются снижением предела выносливости оксидированных при 750—800°С гладких образцов на 30—50 %, надрезанных на 25—30 %. С повышением температуры оксидирования усталостная прочность гладких образцов снижается более резко, чем при увеличении длительности процесса. Уменьшение выносливости надрезанных образцов происходит в первые часы выдержки, а при дальнейшем повышении и длительности [c.184]

Необходимо отметить, что указанные факторы — амплитуда деформации, длительность и максимальная температура цикла — являются основными, но не единственными параметрами, определяющими вид разрушения. Не изменяя в целом вид диаграммы, границы областей, характеризующих разрушения различного вида, можно сдвигать в ту или иную сторону для учета воздействия технологических и экшлуатационных факторов (например, шособа и режима выплавки металла, влияния среды, защитных покрытий). Так, вакуумная выплавка никелевого сплава существенно повышает прочность границ зерен, вследствие чего при одних и тех же условиях нагружения смещается область величин сре, фо Ф 1 в которой разрушение происходит по границам зерен. Наоборот, при активном повреждении границ зерен, например при эксплуатации в газовых средах или при склонности материала к межкристаллитной коррозии, разрушение от термической усталости почти всегда начинается по границам зерен еледовательно, в этом случае уменьшаются области Л и 5 на рис. 58 (по границам зерен развивалось разрушение при нагружении стали 12Х18Н9Т при 750° С тв=1,5 [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...