Максимального касательного напряжения усталостного разрушения

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]

Гипотеза максимального касательного напряжения для исследования усталостного разрушения в условиях многоосного напряженного состояния представляет собой объединение гипотезы максимального касательного напряжения в условиях действия статических напряжений, изложенной в разд.6.3, и модифицированных соотношений Смита, описанных в разд. 7.9. Напомним, что в соответствии с (6.2) [c.228]

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией расслоения [13, в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в полезных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность N (в циклах) приближенно определяется выражением [c.583]

Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования характера разрушения покрытия. В частности, концентрация растягивающих напряжений (сгг < 0) на границе раздела относительно тонких твёрдых покрытий с основанием может вызвать зарождение вертикальных трещин. Высокие амплитудные значения максимальных касательных напряжений Гтах в поверхностном слое приводят к усталостному разрушению покрытий. [c.235]

На основании проведенного анализа можно заключить, что несовершенная упругость поверхностного слоя и параметры шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на распределение контактных и внутренних напряжений при относительном скольжении тел, при этом напряженное состояние меняется с изменением скорости скольжения. Распределение максимальных касательных напряжений для разных значений плотности контакта может быть использовано для расчета накопления поврежденности вблизи поверхности и характера усталостного разрушения при скольжении шероховатых тел (см. [8]). [c.288]

Результаты исследования также указывают на суш,ественное влияние параметров микрогеометрии поверхности и свойств поверхностного слоя на распределение напряжений внутри упругих тел. Это обстоятельство должно учитываться при оценке вероятности начала разрушения. Полученные в расчетах амплитудные значения максимальных касательных напряжений на фиксированной глубине при различных значениях параметра плотности контакта могут быть использованы при оценке усталостного разрушения, возникаюш,его при относительных перемещениях шероховатых поверхностей. [c.298]

Форма трещин и впадин, образующихся при усталостном разрушении, соответствует расположению максимальных касательных напряжений, определяемых аналитически и экспериментально [24, 58]. В соответствии с представлениями, развитыми в работах [16, 68], механизм усталостного разрущения характеризуется негомогенной пластической деформацией, развивающейся преимущественно на [c.307]

Процесс усталостного разрушения при качении, а также при скольжении контактных поверхностей с малой скоростью протекает по особому. Первичные трещины зарождаются в зоне действия максимальных касательных напряжений на глубине, равной 0,3—0,4 размера площадки контакта. Постепенно развиваясь, они выходят на поверхность, образуя характерную точечную сыпь. На дальнейшем этапе точечные дефекты разрастаются и сливаются в цепочки на участках между цепочками отслаиваются и выкрашиваются крупные частицы металла. Это явление называется питтингом. В результате питтинга сочленение, как правило, выходит из строя. [c.328]

Если считать, что процесс усталостного разрушения на стадии возникновения усталостной трещины состоит из двух этапов (1 — возникновение поверхностных трещин в результате скольжения в наиболее благоприятно ориентированных зернах и 2 — преодоление трещиной границы зерна и распространение ее на несколько зерен), то можно предположить, что на первом этапе основное влияние на разрущение оказывают амплитуда касательных напряжений и их градиент, а на втором — максимальные нормальные напряжения. Таким образом, параметром, которым различаются переход от первого ко второму этапу развития начальной усталостной трещины при изгибе и кручении, является критический размер трещины. При изгибе это примерно одно-два кристаллических зерна, при кручении — площадка размером до 1 мм. Сопоставление числа первичных усталостных трещин, возникающих на поверхности образцов при кручении и изгибе, в условиях действия критического напряжения сдвига на базе 10 циклов нагружения, показывает, что при кручении начальных трещин образуется значительно больше (табл. 10). [c.84]

Из рис. 8 следует, что площадка контакта шарика с дорожкой качения расположена в системе координат таким образом, что оси X—X, Y—Y и Z—Z совпадают соответственно с большой осью 2а (т. е. с направлением, перпендикулярным качению), с малой осью 2Ь (т. е. с направлением качения) и с направлением действия нагрузки Q. Таким образом, поверхность контакта, на которой определяются нормальные напряжения а, расположена в плоскости XV. Тела качения и кольца подшипника помимо нормальных напряжений сжатия воспринимают и касательные напряжения сдвига т, достигающие максимального значения на некоторой глубине под площадкой контакта и являющиеся основной причиной образования первых следов усталостного разрушения. [c.397]

Влияние отклонений диаметров резьбы. Циклическая долговечность резьбовых соединений зависит от концентрации напряжении, возникающих во впадинах резьбы болтов, и характера распределения нагрузки между витками (при равномерном распределении циклическая долговечность выше). При периодическом нагружении резьбовые соединения разрушаются по первой или второй нагруженным впадинам резьбы болта. Разрушению предшествует появление усталостной трещины. В возникновении усталостной треи ,ины большую роль играют касательные напряжения, зависящие от зазора по виутреинему диаметру резьбы. При достаточно большом зазоре (рис. 12.8, а) максимальные касательные напряжения определяют по формуле [c.290]

Возникновение начального усталостного разрушения в литейных высокожаропрочных никелевых сплавах под поверхностью объясняется, на наш взгляд, влиянием создающегося внутри сечения образца или детали плоскодеформированного состояния, при котором в малопластичных материалах легче достигается условие нарушения сплошности путем хрупкого надрыва, чем нарушение сплошности на поверхности путем накопления пластических повреждений под действием максимальных касательных напряжений. [c.151]

Распределение максимальных касательных напряжений для разных значений плотности контакта может быть использовано для расчёта накопления повреждённости вблизи поверхности и характера усталостного разрушения при скольжении шероховатых тел (см. главу 6). [c.283]

Наиболее общим предсгавлением условия усталостного разрушения, из которого могут быть получены разнообразные известные частные решения, является зависимость между максимальными касательными напряжениями действующими в площадке у, й нормальными к той же площадке напряжениями о-(. Самой простой такой зависимостью является известное обобщо нное условие разрушения Мора [57] [c.83]

Характерная особенность работы [81 — удачное сочетание достаточно глубокого анализа микрокартины возникновения трещины усталости с применением статистических методов для количественной оценки усталостной прочности, в том числе с учетом формы и размеров детали, концентрации напряжений и т. д. Н. Н. Афанасьев указал пути обобщения сложного напряженного состояния. Предполагая, что в пластичных металлах за разрушение ответственны касательные напряжения, автор указывает, что теория максимальных касательных напряжений, пригодная для идеальных изотропных металлов, может быть распространена на реальные поликристаллические металлы путем учета вероятности возникновения скольжения в том или ином кристаллите, т. е. путем учета вероятности наиболее благоприятной ориентации кристаллитов в отношении максимальных касательных напряжений. [c.195]

Светлая часть излома поврежденных труб (зона долома) характеризуется преимущественно вязким разрушением в виде удлиненных больших и мелких чашек со следами значительной пластической деформации (рис. 2.27,а, б). При близости поверхности разрушения к плоскости максимальных касательных напряжений наблюдаются сильно удлиненные параболические ровные области расслоения по плоскостям скольжения, известные как излом среза (рис. 2.27,в, г). В ряде случаев светлая часть излома обнаруживает смешанный характер с иреобладанием доли вязкого разрушения. Здесь имеются участки межзеренного разрушения с округлыми включениями пли следами от пих (рис. 2.28,а), но чаще наблюдаются большие чашки с гребнями разрыва (рис. 2.28,6) и области расслоения излома среза (рис. 2.28,в). Особый интерес представляют квазисколь-ные участки со слаборазвитым речным узором (рнс. 2.28,г, д), а также участки с признаками усталостного разрушения (рис. 2.28,е, ж). [c.80]

Вероятностная природа усталостного разрушения, зависящего от дефектов структуры и поверхности металла, отражается на закономерностях подобия при этих разрушениях. С увеличением напрягаемых переменными напряжениями объемов увеличивается вероятность ослабления сопротивления металла разрушению бопее значительными дефектами и их сочетанием, уменьшается предел усталости, ослабляется рассеяние. Влияние абсолютных размеров на усталостные свойства металла возрастает с увеличением его неоднородности, особенно сильно проявляясь на литых и крупнозернистых структурах. С уменьшением вероятности ра.з-рушения влияние абсолютных размеров ослабевает, так как в соответствии со статистическими представлениями рассеяние уменьшается с увеличением напрягаемых объемов, и кривые усталости для низких вероятностей разрушения при различных размерах сечений сближаются. При сложных напряженных состояниях усталостные разрушения для металлов в вязком состоянии в основном определяются максимальными или октаэдрическими касательными напряжениями, как. это следует, например, из данных исследования усталости конструкционных сталей. Большинство результатов укладывается между предельными шестиугольником касательных напряжений и эллипсом октаэдрических. Для металлов в хрупком состоянии разрушения определяются главными растягивающими нормальными напряжениями, они располагаются ближе к предельному квадрату предельных нормальных напряжений. Форма усталостного излома при кручении для вязких металлов свидетельствует о зарождении усталостного разрушения по направлению действия наибольших касательных напряжений. Для хрупких металлов трещина возникает сразу в направ.т1е-нии действия наибольших нормальных напряжений. Развитие трещины обычно следует поверхностям мальных напряжений. [c.384]

Усталостное разрушение штоков паровых молотов и других деталей, испытываюш.их циклические нагрузки растяжения и сжатия, происходит, как правило, по плоскости перпендикулярной оси действия силы, т. е. от действия максимальных растягивающих ргапряженйй или удлинений (рис. 18), однако и здесь одновременное участие касательных напряжений придает поверхности изло- [c.957]

Влияние отклонений диаметров резьбы. Циклическая прочность резьбовых соединений, при прочих равных условиях, зависит от концентрации напряжений, возникающих во впадинах резьбы болтов, а также от величины зазора по внутреннему диаметру резьбы. Циклически нагрул<енные резьбовые соединения разрушаются по первой или второй нагруженным впадинам резьбы болта. Разрушению предшествует появление усталостной трещины. В возникновении усталостной трещины большую роль играют касательные напря-лсения, величина которых во многом зависит от зазора но внутреннему диаметру резьбы. При достаточно большом зазоре (рис. 1.76, б) максимальные [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...