Кривые накопленных циклических повреждений при

При действии циклических напряжений происходит процесс накопления повреждений, возникающих на каждом цикле. Подробно процесс накопления повреждений будет рассмотрен в гл. 8, пока же ограничимся иллюстрацией его основного итога на рис. 7.58. Основной результат состоит в том, что в итоге накопления усталостных повреждений при циклическом нагружении материал изменяется и его кривая усталости становится фактически другой. Это означает, что при действии циклических напряжений кривая усталости материала постоянно изменяется, как это показано на рис. 7.58. [c.215]

Представление о соотношении между периодом развития трещины и долговечностью материала в разных областях много- и малоцикловой усталости может быть получено при более детальном рассмотрении кривой усталостного разрушения материалов по стадиям накопления повреждений и роста трещин [27]. В ходе циклического нагружения при постоянном уровне переменного напряжения в материале протекает первоначально процесс накопления необратимой повреждаемости, и при достижении некоторого критического уровня плотности дефектов происходит возникновение начальной поверхности трещины или зоны очага [c.55]

Введение циклического предела текучести связано с тем, что при монотонном растяжении и упрочнении материала в повторяющихся циклах пластического деформирования у кончика трещины в разные моменты времени начинается накопление необратимых повреждений на восходящей и нисходящей ветви нагружения в единичном цикле. Поэтому циклический предел текучести точнее характеризует кинетику усталостных трещин. Однако следует отметить, что обе величины пределов текучести для многих материалов близки друг другу. Различие в коэффициентах пропорциональности в 10 раз в уравнениях (5.22) и (5.23) свидетельствует о том, что для разных материалов наблюдается подобный рост трещины с эквидистантным смещением кинетических кривых. Однако природа такого существенного расхождения в закономерностях роста трещины не выявлена. [c.239]

Для оценки параметров вторичных кривых выносливости необходимо знать, как изменяется статическая прочность циклически поврежденного материала (до появления макротрещины она не изменяется). Нелинейная схема накопления усталостных повреждений представлена на рис. 15. Здесь сплошной линией I обозначена характеристическая кривая выносливости, пунктирными линиями 2 я 3 — кривые изменения статической прочности в процессе развития усталостной трещины при Оа 1 и ад 2- [c.36]

Отмеченное обстоятельство говорит о необходимости определения для каждой рассматриваемой стали или сплава при изучении закономерностей накопления длительных циклических повреждений эффектов знака напряжений при выдержке в исследуемом интервале температур. Такие данные могут быть получены в режимах испытаний типа базовых режимов, показанных на рис. 1.2.1, в—е. При этом оценка повреждений для материалов и режимов нагружений с большим повреждающим эффектом выдержки того или иного знака должна производиться с использованием соответствующей базовой кривой усталости (решим — рис. 1.2.1, б, д), отражающей снижение долговечности при наличии односторонней выдержки. Неучет названных обстоятельств может привести к ошибке порядка до двух и более раз в оценке накопленного усталостного повреждения. [c.36]

Расчет на термическую усталость при режимах нагружения, исключающих возможность одновременного накопления циклического и статического повреждений (например, при быстро чередующихся пилообразных циклах нагрева и нагружения), можно проводить двумя способами с иопользованием непосредственных экспериментальных данных по сопротивлению материала термической усталости и по исходным механическим свойствам материала. Второй способ целесообразно использовать лишь при отсутствии опытных данных, однако в некоторых случаях, например при необходимости прогнозирования долговечности на большой ресурс, он часто является единственным. При использовании кривых термической усталости, примеры которых приведены в гл. 3, расчет можно выполнять по следующим схемам [c.164]

Как отмечалось в 1 и 2, условие нагружения конструкций натриевых реакторов на быстрых нейтронах характеризуется температурами до 550—610° С для хромоникелевых аустенитных сталей типа 18-8 и 500° для хромо молибденовых. Корпус реактора и внутриреакторные конструкции подвергаются охрупчиванию при облучении нейтронами (удлинение стали типа 18-8 становится меньше 10%). Эксплуатация связана с чередованием стационарных и нестационарных режимов (пуск, останов, аварийное расхолаживание, изменение мощности и др.), и по предельным оценкам число переходных режимов с изменением температур до 400—500° С не превышает 1500. Суммарное время переменных тепловых режимов составляет не более 10% от общего временного ресурса (2- --4-3)-10 ч., т. е. основное время эксплуатации относится к стационарному режиму. Накопление циклических и длительных статических повреждений сопровождается при эксплуатации изменением состояния металла по химсоставу и механическим свойствам. Получение экспериментальных кривых усталости при реальных деформациях (размах до 0,5%) и длительности нагружения представляет невыполнимую задачу, поэтому в любом варианте расчета прочности неизбежна необходимость обоснования экстраполяции данных на большие сроки службы. Существующие предложения по расчету длительной циклической прочности отличаются как по определению напряжений и деформаций, так и по расчету предельных повреждений. [c.37]

Анализ этой задачи показывает, что она достаточно сложна, даже с учетом того, что нагружение одноосно, и даже в том случае, если мы не будем учитывать концентрацию напряжений или деформаций. При ее решении надо исследовать спектр нагружения, подсчитать число циклов, учесть отличную от нуля среднюю деформацию цикла и оценить накопление повреждений при малоцикловой усталости. Для получения оценки подходящего размера тяги при анализе типового 5-секундного блока нагружения можно применить метод стока. Напряжение и деформация связаны с нагрузкой через площадь сечения, величина которой пока неизвестна. Поэтому при максимальной и минимальной нагрузках в 5-секундном блоке максимальное и минимальное напряжения могут быть определены лишь при задании некоторого значения площади. По этим пикам напряжений с помощью кривой зависимости напряжений от деформаций при циклическом деформировании стали SAE 4340, приведенной на рис. 8.17, могут быть определены максимумы и минимумы деформаций. Для определения теоретического значения долговечности при каждом значении амплитуды в 5-секундном блоке нагружения может быть использовано соотношение (11.5). [c.393]

Несоответствие расчетных и экспериментальных результатов объясняется несоответствием действительного процесса накопления усталостного повреждения принципу суперпозиции, на котором, по существу, основывается линейная гипотеза суммирования повреждения. Эту задачу наиболее удобно решать путем учета взаимовлияния основных повреждающих факторов и введением этого в расчетную схему. Это взаимовлияние проявляется в зависимости диаграмм предельных амплитуд напряжений в координатах Оа — Ор от характера изменения среднего напряжения цикла [12, 157], В случае низкочастотного циклического изменения в процессе испытания среднего напряжения цикла для расчетов с использованием формулы (1.98) должны применяться не диаграммы Оа — Ор, полученные при постоянных средних напряжениях цикла (рис. 60, кривая 7), а некоторые условные диаграммы I 0 макс, учитывающие взаимовлияние низкочастотного и высокочастотного нагружения. [c.78]

В гл. II было показано, что для многих металлов (углеродистые конструкционные стали, теплоустойчивые стали, пластичные аустенитные стали, чугуны, сплавы на основе меди, некоторые сплавы алюминия и никеля и др.) в области многоцикловой кривой усталости, начиная с предела выносливости на базе 10 циклов, имеют место заметные неупругие циклические деформации, характеризующие структурные изменения в металлах при циклическом нагружении, непосредственно связанные с процессом накопления усталостного повреждения. [c.225]

В ряде работ [7, 14] физический предел выносливости рассматривается как результат проявления динамического деформационного старения. С точки зрения Дж. К. Леви [20], в условиях циклического деформирования при комнатной температуре наблюдается относительно медленное, но эффективное закрепление дислокаций в результате динамического деформационного старения. В этом случае накопление усталостного поврежде-ния и деформационное старение рассматриваются как конкурирующие процессы. Предполагается, что при циклическом нагружении выше предела вьшосливости интенсивность повреждения больше интенсивности упрочнения, обусловленного динамическим деформационным старением. Было предположено, что кривая усталости стали, склонной к деформационному старению, лежит между кривой усталости нестареющей стали и кривой усталости стали, полностью состаренной перед испытанием (рис. 5.2), Возможность развития деформационного старения при напряжениях, близких к пределу усталости, обусловлена тем, что в процессе циклического нагружения углеродистых сталей при указанных напряжениях (даже при напряжениях ниже предела усталости) наблюдается локальная пластическая деформация. Наличие этой деформации, значительная длительность испытания на уровне напряжений, близких к пределу усталости, возможность температурных пиков в местах локальной пластической деформации и, наконец, влияние самого процесса циклического [c.159]

При уменьшении времени вьщержки при постоянной нагрузке, увеличении частоты циклов нагружения и уменьшении амплитуды циклических напряжений процесс накопления деформаций в мембранной зоне может затухать (кривые 3 и 4) и характер разрушения в пределе оказьшается усталостным. В таких случаях трещины возникают без заметных односторонне накопленных деформаций, причем усталостные повреждения накапливаются в результате действия циклических деформаций на этапах упругого нагружения и разгрузки (рис. 1.7, а и б). [c.9]

Во втором цикле нагружения (рис. 4.28, в) наблюдается аналогичная картина, с той лишь разницей, что абсолютные величины деформации ползучести для всех рассматриваемых режимов становятся меньше соответствующих величин первого цикла. Это обстоятельство связано с эффектом упрочнения материала при исходном деформировании. Однако с дальнейшим ростом числа циклов нагружения (Л = 4, рис. 4.28, г и N = 5, рис. 4,28, д) развитие деформации циклической ползучести для двух наиболее напряженных из рассматриваемых режимов нагружения (кривые 3 я 4) усиливается, поскольку материал оказывается уже достаточно поврежденным (в этих случаях Np = 5- 6 циклов), в то время как для других двух режимов (кривые 1 я 2) характерным остается уменьшение е - В последнем случае накопленное к 4-му и 5-му циклам нагружения повреждение еще сравнительно мало и в относительных единицах составляет й 0,1. Из этих данных видно, что вместе с уровнем действующих напряжений и формой цикла нагружения на характер развития деформации ползучести в течение выдержек с наложением па них (или без наложения) высокочастотных напряжений оказывает существенное влияние и уровень накопленного в материале к данному моменту повреждения. [c.99]

В связи с этим форма кривой усталости при повышенной температуре имеет ряд особенностей (рис. 47). Эти кривые не имеют выраженного асимптотического характера и не свидетельствуют о существовании пределов выносливости, как их параметра. Такими параметрами являются угол наклона ветвей кривой и, ограниченные по числу циклов пределы выносливости, определяющие положение этих ветвей в логарифмических координатах амплитуда напряжений — число циклов. Форма кривой 1 свойственна умеренным температурам (Т = 0,45- --5- 0,50 Тпд), при которых накопление повреждения возникает в широком диапазоне напряжений низких уровней, с интенсивностью, повреждения меньшей, чем в области высоких напряже-, ний, действие которых сопровождается циклическими пластическими дефор-1У ациями, превышающими упругие или одного порядка с ними. При более высоких температурах (0,50—0,55 Tj,J повышение интенсивности усталостного повреждения во времени и по числу циклов возрастает так же в области низких напряжений. У кривой усталости 2 больший наклон и нет переломов. При еще более высоких температурах (0,55—0,60 T J накопление повреждения главным образом определяется временем действия напряжений, существенную роль при этом играют процессы накопления разрушения на границах зерен и переход от внутри-кристаллического возникновения и распространения трещин к межкри- [c.216]

Методика расчетов элементов конструкций на усталость получила развитие в связи с теоретическими и экспериментальными исследованиями вероятностных условий циклического разрушения с учетом влияния конструктивных факторов и режима нагружения. Для стационарного и нестационарного переменного нагружения предложена в работе [41] статистическая трактовка запасов прочности от изменчивости несуш,ей способности и условий нагру-женности элементов конструкций. При этом используются нормальные логарифмические кривые распределения для характеристик усталости, в том числе для накопленного повреждения. В работах [42, 43] для таких же условий нагруженности осуществлен вероятностный расчет на прочность на основе закономерностей подобия и линейного суммирования повреждения с поправ- [c.256]

Рассмотрим основные явления накопления повреждений и разрушения с позиций их соответствия общим полуэмпирическим моделям, которые были исследованы в предыдущих подразделах. Обсудим также некоторые частные модели, предназначенные для решения задач прогнозирования ресурса. Исходным материалом для построения полуэмпирических моделей служат результаты ресурсных испытаний при однородных режимах нагружения, например при постоянной амплитуде циклических напряжений, постоянной температуре и т. п. Эти результаты, как правило, обнаруживают значительный статистический разброс, связанный со случайной природой явлений. Традиционная форма представления результатов в виде кривых, например усталости и длительной прочности, по существу не отражает этого разброса. В сущности, эти кривые представляют собой линии регрессии между величинами, характеризующими уровень нагруженности, и показателем ресурса, например числом циклов (блоков) до разрушения или продолжительностью испытаний в единицах физического времени. Дополнением к кривым регрессии служат эмпирические оценки для законов распределения ресурса [c.93]

В. Серенсен, Н. А. Махутов и Р. М. Шнейдерович (1964—1966) предложили описание условий малоциклового разрушения на основе силовых и деформационных критериев разрушения. Анализ условий малоциклового разрушения получен ими на основе деформационных критериев. В качестве критерия квазистатического разрушения предложена величина предельной односторонне накопленной пластической деформации равной деформации при разрушении от однократной нагрузки для однородных и неоднородных напряженных состояний. Использование обобщенных кривых циклического деформирования и деформационных критериев позволило этим авторам (1966 и сл.) определить предельные состояния при усталостных малоцикловых процессах. Для случаев малоциклового нагружения, при которых интенсивности накопления квазистатических и усталостных повреждений сопоставимы, предельное число циклов устанавливается на основе гипотезы суммирования этих повреждений. [c.412]

В тех случаях, когда характер термонагружения обусловливает одновременное накопление циклического и статического повреждения, необходимо учитывать оба вида повреждений, суммируя их определенным образом. С. В. Серенсен и Д. Вуд впервые указали на нецелесообразность применения линейного закона суммирования относительных долей повреждения во временном выражении для случая изотермического нагружения. Для неизотермического термоциклического нагружения оказывается справедливым степенной закон суммирования относительных долей повреждения в виде а - -а = I, при этом коэффициенты а и р не зависят от уровня нагрузки. Кривые предельного состояния в координатах а,—имеют вид гипербол, показывающих весьма существенное взаимное влияние одного вида нагружения на другой. Расчетные уравнения, построенные на основе степенного суммирования относительных долей повреждения, позволяют определить долговечность при нагружении детали термическими циклами произвольной формы. Приведенные в гл. 7 примеры расчета иллюстрируют это обстоятельство. [c.192]

Для прогнозирования усталостной долговечности чаще всего используется прием сопоставления функции а (t) с кривой усталости типа Стах — (здесь а — нормальное напряжение, t — время, N — число циклов до разрушения). Самым простым случаем является циклическое изменение сг с максимальным напряжением цикла <7тах- Тогда долговечность определяется непосредственным вычислением абсциссы А кривой усталости при заданной ординате Ощах-Если о изменяется нестационарно, сопоставление функции а (t) с кривой усталости усложняется. Осциллограмма функции а (t) сначала подвергается статистической обработке (систематизируется) и строится так называемый спектр амплитуд. Он сопоставляется с кривой усталости чаще всего по правилу Пальмгрена — Майиера в чистом или скорректированном виде. При этом предполагается линейное накопление усталостных повреждений. [c.400]

Расчетная оценка малоцикловой долговечносга. На базе полученной информации о циклических деформаций в опасной точке детали и кривых малоцикловой усталости оценим долговечность телескопического кольца, используя деформационно- кинетический критерий прочности при постоянных температурах [см. соотношение (1.3)]. Разрушения детали (см. рис. 3.2) в условиях эксплуатации, а также модели при стендовых испытаниях в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения имеют преимущественно усталостный характер (наличие сетки мелких трещин, инициирующих магистральное разрушение, без признаков накопления односторонних деформаций), поэтому расчетное критериальное уравнение, описьшающее предельное состояние материала, обусловленное накоплением усталостных повреждений, принимаем в виде [c.144]

На рис. 4.11, а процесс накопления повреждений изображен при испытаниях и эксплуатации лучами и к . Если линия предельного состояния — кривая типа АК Ь В, то повреждение, характеризуемое точками и 2, будет различным, т. е. накопленное повреждение зависит от величины А., характеризуюгцей соотношение ах1а т. Для линейного закона накопления повреждений (линия АВ) суммарное повреждение для случаев нагружения и является одинаковым и не зависяш им от соотношения величины статического и циклического повреждения в цикле. Поскольку, однако, для большинства жаропрочных сплавов при температурах испытания 700—1000° С наблюдается значительное влияние одного вида повреждения на другой, суммарное повреждение не определяется линейным законом (см. рис. 4.11, б) и при испытаниях необходимо выполнять условие А = А". [c.102]

Дальнейшим усложнением условий нагружения относительно простого циклического является блочное ступенчатое нагружение, связанное, например, с периодическими изменениями уровней нагруженности конструкций в эксплуатации. В этом случае могут изменяться как уровни действующих циклических напряжений, так и количество циклов на канчдом уровне. Исследование характера развития циклических деформаций при различных сочетаниях подобного рода режимов нагружения показало [3], что и в этом случае закономерности изменения величин циклической бЛ и односторонне накапливаемой пластических деформаций, полученные на основе представлений о существовании обобщенной диаграммы циклического деформирования с учетом некоторых особенностей условий нагружения, дают удовлетвори-те.льные результаты. При этом было предложено для вычисления величин б< > и при переходе с уровня нагружения 1 на уровень 2 (обозначены первой цифрой индекса у номера полуцикла к на рис. 4.2) на последнем за начало отсчета принимать номер полу-цикла к 1, соответствующий на этом уровне поврежденности материала за всю предыдущую историю нагружения. Исходя из этого положения, были получены расчетные кривые изменения б для стали 15Х2МФ при чередовании блоков нагружения по 50 циклов на уровнях амплитуд относительных напряжений = 1,06 и бо2 = 1,11, причем нагружение начиналось с меньшего уровня 1. Из рис. 4.2, а, на котором кроме расчетных кривых нанесены точками отвечающие этим условиям нагружения экспериментальные данные, видно, что между ними имеет место достаточно удовлетворительное соответствие. Аналогичный подход использован и при вычислении кинетики односторонне накопленной [c.67]

При оценке повреждений при длительном малоцикловом нагружении в ряде случаев наблюдается большее повреждающее действие выдержек при растяжении, чем при растяжении-сжатии или только сжатии. В таких случаях для каждой рассматриваемой стали пли сплава при изучении закономерностей накопления длительных циклических повреждений необходимо определить влияние знака напряжений при вьйержке в исследуемом интервале температур. Оценка повреждений для материалов и режимов нагружений с большим повреждающим эффектом выдержки того или иного знака должна производиться с использованием соответствующей базовой кривой усталости, отражающей снижение долговечности при наличии односторонней выдержки. Иначе возможна ошибка (расхождение в 5 раз и более) при оценке накопленного усталостного повреждения. [c.103]

Располагая расчетными данными о циклических деформациях в максимально нагруженных зонах гофрированной оболочки и кривой усталости конструкционного материала в заданных по частоте и выдержке условиях нагружения, можно определить длительную малоцикловую прочность комненсатора. Расчет производится на основе деформационно-кин-етического критерия (2.41) без учета доли квазистатического повреждения (накоплением односторонних деформаций при длительном малоцикловом нагружении компенсаторов в условиях заданных перемещений можно пренебречь). В табл. 5.4 для различных условий нагрунсения компенсаторов приведены расчетные данные о числе циклов до разрушения. [c.229]

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]

В отсутствие статического повреждения, связанного с возможностью накопления односторонней деформации при мягком цикле нагружения, параметры кривых малоцикловой усталости, определенные по данным испытаний при жестком и мягком циклах, практически совпадают (рис. АЗ.37 здесь включена и область многоцикловой усталости). В условиях циклической ползучести (статическое ю-вреждение) используется деформационный критерий [24,59] в форме линейного суммирования повреждений [c.115]

В заключение данного параграфа отметим следующее. Увеличение остроты цикла приводит к повышению долговечности материала. В условиях циклического нагружения при увеличении длительности опыта происходит охрупчивание материала. Показано, что форма изохронных предельных кривых зависит от длительности опыта. Установлено, что механизм разрушения ПЭВП изменяется в зависимости от длительности нагружения. Накопление повреждений при средней и большой длительностях опыта развивается с большей скоростью, чем это предполагается линейным законом суммирования повреждений. [c.307]

В настоящее время разработаны методы расчета элементов конструкций на малоцикловую усталость, которые с успехом при-меняютс в мач 1 1юстроенни. экергостроении и других областях и регламентированы соответствующими нормами Нормы американского общества инженеров-механиков [21 ] и Нормы расчета энергетического оборудования, разработанные в СССР [И]. Первый из этих документов основан на использовании кривой малоцикловой усталости материала при жестком нагружении, выражаемой зависимостью Мансона-Коффина, и значений упругих коэффициентов концентрации, характеризующих напряженное состояние рассчитываемого элемента. Во втором документе, являющемся дальнейшим развитием и совершенствованием метода расчета на малоцикловую усталость, учтены закономерности, связанные с особенностями деформирования при циклическом нагружении за пределом упругости накопление квазистатических повреждений, кинетика напряженного состояния в связи с циклическими упругопластическими свойствами материала и др. Однако использование упомянутых выше норм для оценки несущей 17 259 [c.259]

Для циклически стабильных и циклически упрочняющихся материалов (с соотношением Яро.ц т О, ) назначение режимов нагружения базовых образцов п]Эоизводят исходя из кривой малоцикловой усталости исследуемого материала при симметричном цикле по п. 7.2,1, определяя значения амплитуд условных упругих напряжений (деформаций), соответствующих числам циклов 10 и 10 . При указанных амплитудах напряжений (деформаций) проводят нагружение базовых образцов до накопления усталостного повреждения а не менее 0,3. [c.202]

Трактовка условий достижения предельного состояния по разрушению в форме деформационно-кинетического критерия предцояагает интерпретацию экспериментальных данных в виде зависимости суммарного повреждения от числа циклов до появления трещины. При этом для условий термоусталостных испытаний, которые, как было подчеркнуто, являются в общем случае нестационарными и сопровождаются накоплением не только усталостных, но и квазистатических повреждений, выражение результатов в широко используемой в настоящее время форме, когда производится построение зависимости циклической деформации (суммарной или необратимой) от долговечности, является недостаточно корректным. На рис. 1.3.7 представлены данные термоуста-лостных испытаний. Видно, что при использовании деформаций, получаемых в первом цикле нагружения, и деформаций, соответствующих 50%-ной долговечности образца, наблюдается кажущееся снижение сопротивления термоусталостному нагружению в два-три раза по сравнению с кривой усталости материала. Указанное является следствием неучета влияния в термоусталостных испытаниях квазистатических повреждений, роль которых возрастает по мере снижения долговечности образцов. [c.55]

Отмеченные закономерности определяют степень одностороннего накопления необратимой циклической деформации сжатия, характер которой для корсетного сплошного образца показан на рис. 22 [29]. Сопоставление кривых для разных режимов показывает, что накопление деформации сжатия ( бочка ) за счет выравнивания температурного поля (см. рис. 21) может быть существенным. Например, при увеличении времени цикла в 4 раза накопление пластической деформации к 20-му циклу увеличивается в 30 раз (режимы I и V). В связи с этим можно ожидать, что предельное состояние при неизотермическом нагружении с длительными выдержками в значительной степени будет определяться величиной длительного статического повреждения. Следует указать, что одностороннее накопление ква-зистатической сжимающей деформации было обнаруЖ1ено и в. тонкостенных корсетном и гладком образцах [35]. [c.40]

При циклическом деформировании в упругопластической области возникают пластические деформации, накапливающиеся циклически (за каждый цикл возникает деформация гистерезиса, обозначенная на рис. 4 2sp) и односторонне (Авр,), за счет циклической анизотропии [15], процессов релаксации и ползучести при выдержках. Для деформационной оценки накопленного повреждения используется уравнение кривой малоцикдовой усталости в начально предложенной форме [16] [c.11]

Анализ кривых на рис. 2.16 показывает нестационарность процесса циклического деформирования в зоне разрушения определяется длительностью вьщержки значительная разница пластических деформаций, достигаемых в полуциклах на зтапах нагрева и охлаждения (е° > е ), определяет интен(31вность накопления деформаций (рис. 2.16, б), а следовательно, значительных квазистатических повреждений. rijffl увеличении длительности вьщержки увеличиваются степень нестационарности процесса упругопластического деформирования и уровень односторонне накопленных деформаций в зоне разрушения (см. рис. 2.16, б), уменьшается козф ициент асимметрии цикла напряжений при примерно постоянном размахе напряжений (см. рис. 2.16,а). [c.38]

Из дифференциального уравненин дпн определения изогнутой оси образца получали выражение для истинного максимального его прогиба, по которому определяли относительное удлинение волокна максимально Уваленного от нейтральной линии. По пересечению линии упругого деформирования металла при статическом нагружении (рис. 15, кривая /) с участками, соответствующими неупругому приращению, полученными при циклическом нагружении в воздухе (кривая 2) и среде (кривая 3) с удовлетворительной точностью можно определить циклический предел пропорциональности. Величина циклического предела пропорциональности, по-видимому, является наиболее близкой к пределу выносливости механической характеристики металла, которая в данном случае указывает на переход от упругого к неупругому деформированию, т.е. однозначно определяет напряжения, при которых начинается процесс накопления необратимого усталостного повреждения. [c.40]

Методы оценки ииклической прочности элементов конструкций базируются на системе расчетных характеристик, определяемых с использованием экспериментальных данных о поведении материала в рассматриваемых условиях нагружения, которое характеризуется в общем случае диаграммами статического и циклического деформирования со всем комплексом стандартных прочностных свойств, кривыми усталости в требуемом диапазоне долговечностей, закономерностями накопления повреждений применительно к действующим режимам и условиям нагружения, кинетикой циклических свойств материалов с учетом проявления температурновременных эффектов и др. Указанные выше данные получают при вьшол-нении соответствующих экспериментальных исследований, проведение которых должно быть обеспечено соответствующими системами экспериментальных средств, дающих возможность вьшолнить нагружение и нагрев по заданным программам с необходимой точностью воспроизведения и поддержания режима и получить требуемую экспериментальную информацию. Современные испытательные системы представляют собой автоматизированные комплексы на базе современной механики и вычислительных средств. [c.130]

Полученные при одпородно.м напряженном состоянии механические характеристики материала и закономерности накопления повреждений служат исходными данными при расчетной оценке предельных состояний методом конечных элементов. Разрабатываемый для этого алгорит.м предусматривает при расчете малоциклового нагрунгепия использование уравнения состояния в виде деформал,ионной теории пластичности, а при циклическом нагружении с выдержками — использование изохронных кривых цпк-.тической ползучести [12, 15[. Задача по расчету предельного со- [c.22]

Не всегда выполняется условие фазности (см. рис. 1.13, г) для экстремальных значений параметров термомеханического нагружения. В рассматриваемом случае в кромке сопловой лопатки максимальные напряжения сжатия при нагреве лопатки соответствуют температуре более низкой, чем температура полного прогрева. Опасные максимальные растягивающие напряжения возникают в полуцикле охлаждения, когда температура более чем в 2 раза ниже максимальной. При максимальной температуре термического цикла кромка практически свободна от термических напряжений. Сочетания температур и напряжений в полуциклах нагрева и охлаждения определяют своеобразие процесса накопления повреждений. Максимальные повреждения (кривая 3j рис. 1.13, г) возникают не в момент экстремума напряжений и температур, а в промежуточном состоянии, когда способность материала сопротивляться циклическим нагрузкам оказывается пониженной. [c.27]

При изотермической усталости характер накопления повреждений (рис. 2.28) для разных материалов неодинаков. В зависимости от типа материала интенсивность накопления повреждений на разных стадиях нагружения различна [87, 88]. Для циклически стабилизирующейся стали интенсивность накопления повреждений (кривая 2, рис. 2.28) сравнительно равномерно увеличивается с ростом числа циклов нагружения. Однако для других типов материалов (кривые 1 и 3) характер накопления повреждений принципиально различен если для разупрочняющейся стали (кривая 3) интенсивное накопление повреждений характерно на стадии окончательного разрушения NitN f> 0,7), то для разупрочняющегося материала большое накопление повреждений характерно в начале нагружения (кривая 1). [c.82]

Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения определяется структурным состоянием материала и условиями нагружения. По циклическим свойствам принято различать циклически упрочняющиеся материалы, у которых ширина петли пластического гистерезиса с ростом числа циклов нагружения уменьшается разупрочняющиеся, деформирование которых сопровождается прогрессирующим увеличением ширины петли гистерезиса вплоть до разрушения, а также циклически стабилизирующиеся, для которых характерна неизменность ширины петли гистерезиса за исключением начального и конечного участков нагружения [1]. Один и тот же материал в зависимости от исходного структурного состояния может быть либо упрочняющимся, либо разупрочняющимся, либо циклически стабилизирующимся. О характере поведения материала при малоцикловом нагружении можно судить по его статическим свойствам материалы, у которых отношение величины равномерной деформации и общей при статическом разрушении больше 0,5, являются упрочняющимися, при 8в/8< 0,5 они разупрочняются, апри8в/е = 0,5 — стабилизируются [2]. Сопротивление конструкционных материалов малоцикловому разрушению определяется их исходной пластичностью и темпом ее исчерпания [3, 4]. Для упрочняющихся материалов характерен затухаюший темп накопления повреждений (рис. 1, кривая 1, алюминиевый сплав АД-33), для разупрочняющихся — прогрессирующий (кривая 3, сталь ТС) и для циклически стабилизирую щихся материалов — равномерный (кривая -2, сталь 22К) темп накопления повреждений. В последнем случае это накопление сравнительно равномерно в связи с тем, что петля гистерезиса не изменяется с ростом числа циклов нагружения, и неравномерность наблюдается лишь при квази-статическом разрушении, когда интенсивно накапливается односторонняя деформация, определяющая уровень квазистатического повреждения. [c.51]

Полученные результаты показывают (рис. 8, а), что двухчастотное нагружение (кривая 3) при сопоставлении с одночастотным нагружением (кривая 1) и нагружением с выдержками (кривая 2) при равных амплитудах низкочастотных нагружений является наиболее опасным, поскольку долговечность в этом случае снижается по сравнению с одночастотным нагружением на величину до 10 . Это связано с тем, что наличие высокочастотной составляющей переменных напряжений вызывает существенное увеличение величины циклической и накопленной деформаций, что приводит к более быстрому (по числу циклов) повреждению материала, в то время как дополнительное усталостное повреждение материала от действия a само по себе оказывается незначительным [6, 13]. В условиях жесткого нагрун ения также имеет место снижение долговечности (рис. 8, б) при наличии высокочастотной составляющей деформации по сравнению с одночастотным нагружением с разными амплитудами суммарной деформации атах причем тем в большей степени, чем больше величина По-видимому, [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...