Перегрузки при усталостном нагружени

Исследовано влияние повторной перегрузки до области малых упругопластических деформаций как у высококачественных сталей с сорбитной структурой, так и у мартенситно стареющих [1], как у латуни (2], так и у сплавов алюминия. Отмечается неблагоприятное воздействие повторной перегрузки на высококачественные стали при усталостном нагружении с переменной по времени амплитудой [3] и при случайном нагружении [4]. [c.350]

Это часто наблюдается при хрупких разрушениях, при усталостном нагружении со значительными перегрузками, а также в процессе так называемой секундной ползучести , также протекающей при значительных перегрузках [32]. [c.75]

Была исследована закономерность формирования усталостных бороздок в цикле нагружения в соответствии с закономерностью формирования сигналов АЭ с разделением процессов пластической деформации и разрушения материала [148]. Испытания осуществляли при регулярном нагружении образцов из алюминиевого сплава Д1Т и с однократными перегрузками. Регистрировали сигналы АЭ по интенсивности последовательно в полуцикле восходящей и нисходящей ветвей нагрузки. [c.166]

От точности математического описания участка аномального поведения трещины после перегрузки зависит точность моделирования процесса усталостного разрушения при нерегулярном нагружении. Параметры длины трещины при моделировании связывают с размером зоны пластической деформации, сформированной в момент перегрузки. По уравнениям механики разрушения (2.2), описывающим размеры зоны пластической деформации, устанавливают соотношения между размером зоны и длиной трещины после перегрузки йд. При этом требуется наиболее полно описать физические процессы, определяющие аномальное поведение материала с трещиной в пределах отрезка Яд. [c.440]

Названные условия нагружения приняты как весьма общие и характерные для ряда ответственных узлов и деталей машин, когда осуществляется нерегулярное усталостное нагружение с кратковременными перегрузками. При этом уровень переменных напряжений, как правило, не достигает предела пропорциональности материала и соответствует величине предела усталости или несколько его превышает, в то время как перегрузки выводят материал за предел упругости. В этом случае разрушение может происходить и в многоцикловой области, и при малом числе циклов нагружения. [c.57]

С целью выявления закона накопления усталостных повреждений при циклической перегрузке были проведены испытания 5 серий образцов при двухступенчатом нагружении вначале все образцы каждой серии подвергались одинаковой по напряжениям Оп и числу циклов Nn перегрузке (первая ступень нагружения), а затем испытывались до разрушения на второй ступени нагружения. Двухступенчатая система нагружения соответствует двум основным принятым в краностроении расчетным случаям при максимальных и нормальных нагрузках рабочего состояния. [c.143]

Для ответственных узлов и деталей машин типичным режимом является нерегулярное усталостное нагружение с кратковременными перегрузками (рис. 4.14, д, е). При этом переменные напряжения, как правило, не достигают предела пропорциональности материала и соответствуют пределу усталости или несколько превы- [c.190]

Процесс развития усталостной трещины, как правило, единственный путь, по которому идет разрушение детали или конструкции при циклическом нагружении в эксплуатации. Зная, какой материал при нагружении, близком к реальному, лучше сопротивляется развитию трещин, как условия эксплуатации (коррозионная среда, температура, перегрузки и т. п.) отражаются на скорости роста трещины, мож-но уже на стадии проектирования принять решения, позволяющие, обеспечить высокую живучесть детали или конструкции. [c.223]

Для деталей, у которых суммарное число циклов, нарабатываемых за срок службы, достаточно велико (Л сум >10 — 10 ), возможно определение вероятности разрушения при нестационарном нагружении по напряжениям. В этих случаях ча ть амплитуд напряжений может превышать величину предела выносливости. Эти перегрузочные циклы приводят к усталостному повреждению металла, проявляющемуся в снижении предела выносливости образцов, подвергавшихся предварительным перегрузкам. [c.295]

Согласно теории роста усталостных трещин, из всех моментов времени, когда перегрузка может произойти, наибольший рост трещины перегрузка вызовет в завершающий момент разрушения. Поэтому естественно считать, что величина 1с определяется однократной аварийной перегрузкой, а усталостный рост трещины происходит под действием лишь циклической нагрузки. При этом за счет смещения однократной перегрузки в конец процесса нагружения получается оценка долговечности пластины снизу. [c.217]

Интегральный подход к процессу в целом путем введения понятия повреждаемости. Этим термином обычно обозначают понижение сопротивления тому же виду нагружения (например, усталостному, длительному статическому и т. п.), которому предварительно были подвергнуты образцы или детали. Особым вопросом является определение повреждаемости при изменении вида напряжения, например, оценка усталостной повреждаемости по изменению однократной прочности или, наоборот, влияние трещины от статической перегрузки на усталостную прочность. Так, в лопатках турбин исходные межкристаллитные трещины от длительного статического нагружения иногда становятся очагами последующего усталостного разрушения. Отметим, что различные механические свойства в процессе нагружения могут изменяться в противоположном направлении. Отсюда вытекает, что повреждаемость, по-видимому, невозможно рассматривать независимо от метода ее оценки. Однако изучение повреждаемости не избавляет от необходимости оценки условий перехода через критическое состояние разрушения и не заменяет прямого изучения процесса развития трещин. [c.179]

Экспериментальные исследования [180, 166, 16/, 168] напряжений у корня зуба показали, что положение 1 контактной линии тп является более опасным, чем положение 2. Приведенная на рис. 158, б картина напряженного состояния зуба у его основания получена для случая равномерного распределения нагрузки по контактной линии [180]. Вследствие упругой деформации деталей передачи нагрузка обычно концентрируется к одному из торцов зубьев. Это обстоятельство способствует еще большему возрастанию напряжений изгиба у края зуба. Если считать, что у косого зуба опасным является сечение по основанию, то расчетным случаем будет положение 1 контактной линии, поскольку оно всегда соответствует максимуму напряжений изгиба у основания зуба. Если не учитывать концентрацию напряжений в переходной кривой у основания зуба, то при длине зуба Ь Ьо теоретическое опасное сечение ас располагается не по основанию, а под некоторым углом = /(Я) к основанию зуба (рис. 158, а). Можно полагать, что Б условиях статического нагружения (например, при кратковременных перегрузках) зуб будет обламываться именно по сечению ас. Наоборот, при циклическом нагружении и напряжениях, превышающих предел выносливости зубьев на излом, усталостная трещина возникает в месте максимальной концентрации напряжений, т. е. у основания зуба, и характер поломки зуба будет такой, как показано на рис. 158, в. Все сказанное относится к зубьям длиной Ь b(j. Рассмотрим теперь напряженное состояние зубьев длиной Ь < Ьо- На рис. 159 показан такой укороченный зуб с отброшенной частью — Ь. Как видно из рис. 159, край зуба дополнительно нагружается изгибающим моментом, который несла отброшенная его часть. Напрял<енное состояние косого (шевронного) зуба становится при этом более однородным, приближающимся к таковому для прямого зуба в тем большей степени, чем короче его длина и [c.197]

Рис. 3.35. Схема (а) последовательности циклов при периодическом повторении нагружения образца из алюминиевого сплава 2024-ТЗ пятью циклами перегрузки за счет увеличения максимального напряжения цикла нагружения и (6) последовательность из пяти усталостных бороздок, соответствующих пяти перегрузочным циклам [159]

После перегрузки у поверхности образца нарушается монотонность формирования скосов от пластической деформации. Высота и ширина скоса постепенно уменьшается, а после достижения трещиной некоторой длины снова возрастает. При этом в срединной части излома, которая не меняет своей ориентировки после перегрузки, наблюдается формирование последовательно зоны статического проскальзывания с ямочным рельефом или зоны более сглаженного рельефа при резком снижении СРТ после перегрузки (рис. 8.14). Статическое проскальзывание при использованных параметрах цикла нагружения наблюдалось в области растяжения-сжатия образца, а выраженная зона вытягивания в виде уступа с более сглаженным рельефом излома соответствовала тем же перегрузкам, но при двухосном растяжении. Непосредственно за зоной статического проскальзывания трещины происходило выраженное контактное взаимодействие берегов усталостной трещины, что формировало зону, имевшую макроскопически черный цвет. Этот факт уже отмечен для одноосных перегрузок [24]. [c.426]

Деформационная трактовка накопления усталостных повреждений при нерегулярном малоцикловом и многоцикловом нагружении с перегрузками [c.57]

В Институте машиноведения выполнена серия испытаний [95, 96], обосновывающая деформационную трактовку накопления усталостных повреждений при нерегулярном малоцикловом и многоцикловом нагружении с перегрузками. [c.57]

Нестационарность нагружения (наличие перегрузок, недогрузок и других отклонений от стабильного режима) может существенно влиять на закономерности сопротивления усталости, особенно при наличии концентраторов напряжений. Простейшие случаи нестационарности, в результате которых возможно образование нераспространяющихся усталостных трещин, — это переход с высокого уровня напряжений на более низкий уровень и присутствие в режиме нагружения одиночных циклов растяжения более высокого уровня. В обоих случаях действуют механизмы упрочнения материала у верщины трещины и образования остаточных напряжений сжатия. Эти процессы при определенной их интенсивности приводят к задержке роста трещины. При этом эффективность торможения зависит от разницы между напряжениями на высокой и низкой ступенях нагружения или от уровня перегрузки, а также от размера трещины в момент изменения режима. [c.95]

Таким образом, комплекс требований, предъявляемых к материалу в готовой детали, разнообразен с одной стороны, материал должен обладать высоким пределом прочности и высокой твердостью, а с другой стороны — высокой ударной вязкостью и умеренной твердостью. Многие материалы характеризуются двумя сочетаниями во-первых, при высоком значении предела прочности имеет место весьма пологая усталостная кривая, т. е. материал плохо противостоит перегрузкам усталостного характера во-вторых, при одинаковом пределе усталости имеется существенная разница а значениях пределов прочности, что характеризует сопротивляемость пиковым нагрузкам. Поэтому при выборе материала следует учитывать значимость разрушающих видов нагружения и характер разрушения детали. [c.118]

Выход из строя контактирующих между собой деталей машин обычно происходят по одному из двух предельных состояний. В первом имеем недопустимо большие остаточные деформации в опасном объеме. Кроме того, в этом случае образуются взаимные отпечатки на поверхностях соприкосновения. Такие следы связывают с единичными перегрузками машины. Второе из упомянутых предельных состояний обусловлено развитием усталостных повреждений при долговременном циклическом-нагружении. Усталостные повреждения имеют вид множественных мелких трещинок, а затем выкрашиваний. Говорят, что в первом случае деталь выходит [c.378]

Париса — Эрдогана формула 287 Парных размахов метод подсчета циклов 280, 282, 284 Перегрузки при усталостном нагружении 291, 292 [c.617]

Несгационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [ 166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В. Козлов, Н. И. Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (Ов = 680 МПа, 5 = 16 %, 0= 49 %) при нестационарном нагружении круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения. [c.172]

Расположение трещины в образце может быть сбоку и в средней его части. Было показано, что в образце с центральным отверстием задержка трещины выше при прочих равных условиях, чем в компактном образце с боковой трещиной [37]. Такое влияние расположения трещины было объяснено наличием дополнительного сжатия в плоскости трещины в образце с центральным отверстием. Для подтверждения этой гипотезы были проведены испытания плоских крестообразных образцов с центральным отверстием. Первоначально была выращена усталостная трещина при одноосном нагружении, а затем после добавления компоненты 02 = -0,19ао,2 и Ог = -0,58оо,2 в плоскости трещины была реализована двухосная перегрузка. После этого из образца была вырезана трещина и испытания продолжили при одноосном растяжении. Развитие трещины происходило после более длительной задержки трещины, чем это имело место в случае одноосной перегрузки того же уровня, что связано с созданием большего размера зоны в момент перегрузки для сквозной трещины в случае двухосного растяжения-сжатия, чем при одноосном растяжении. [c.410]

Представление об интерференция вош напряжений, возникающих в образце, позволило объяснить результаты некоторых усталостных испытаний. Суммирование колебаний различных частот и амплитуд является причиной перегрузки отдельных объемов. материала образца и зарождения первичных субмикроскопических трещин при переменном агружении. Снижению сопротивления усталости стали при двухчастотном нагружении способствует локализация пластической деформации и более интенсивное накопление искажений кристаллической решетки, а также ускоренное распространение усталостных трещин. [c.180]

Малоцикловая усталость в большинстве случаев связана с действием высоких напряжений, поэтому изломам присущи особенности строения, характерные для изломов циклической перегрузки или типично усталостных изломов в зонах, примыкающих к долому. Изломы малоцикловой усталости отличают многооча-говость и вследствие этого расположение зоны долома, близкое к центру сечения образца (при изгибе вращающегося образца), относительно малая длина усталостной трещины и т. д. Рассматриваемые изломы характеризуются наличием заметных следов пластической деформации, особенно на участке окончательного разрушения во всяком случае степень неполного соприкосновения половинок излома при приложении их друг к другу больше, чем у изломов многоцикловой усталости. В очаге, как правило, не наблюдается сильно сглаженной зоны, характерной для типично усталостных изломов. В зоне, соответствующей постепенному развитию разрушения, в ряде случаев наблюдаются радиальные рубцы или рисунок в виде шеврона. Наличие таких рубцов иногда заставляет сомневаться в усталостном происхождении излома. Расшифровке излома может помочь следующее обстоятельство линии шеврона при однократном нагружении не меняют своего угла поворота к поверхности листа, а при повтор-но-статическом нагружении постепенно поворачиваются до угла 60—90° к поверхности. Это происходит, по-видимому, вследствие постепенного перехода плоскодеформированного состояния в 7—349 97 [c.97]

Существенное значение для выбора режима термообработки сплавов с а + р-структурой имеет знание диапазонов превращения фаз при нагреве и охлаждении. На относительное количество, состав и устойчивость р-фазы в значительной мере влияют температура выдержки, способ или скорость охлаждения и последующий отпуск (старение). Во всех случаях нагрев титановых сплавов до температуры существования р-фазы не дает улучшения их усталостной прочности, а, наоборот, унижает ее. Нагрев до темпе-ператур в зоне а + р-фаз (ниже температуры а + р -> Р) с охлаждением после этого с печью (отжиг в обычном понимании) дает для а + р-сплавов с пределом прочности при растяжении --90— 100 кгс/мм сравнительно низкие значения предела выносливости, а именно от —39,0 до —48 кгс/мм , т. е. по нижней части разброса данных (см. рис, 64). Нагрев до этих же температур (зона а -f + Р) с ускоренным охлаждением приводит у сплавов с прочностью 94—118 кгс/мм к значениям предела выносливости (знакопеременный изгиб) 54—61 кгс/мм , что уже лежит в верхней зоне рассеивания. Нагрев до температур в зоне а + р с ускоренным охлаждением и с последующим отпуском приводит у сплавов со структурой а к пределу прочности 114—142 кгс/мм и пределу усталости 54—69 кгс/мм [117]. Данную термообработку можно рекомендовать только для заготовок сплавов, имеющих достаточно мелкозернистую структуру или структуру корзинчатого плетения, испытываемых при многоцикловых нагружениях. При малоцикловой усталости с перегрузками дополнительный йтпуск может оказать отрицательное влияние на работоспособность металла. [c.148]

Большая эффективность периодической растягивающей перегрузки для алюминиевых деталей с концентраторами напряжений согласуется с гипотезой, что полезные остаточные напряжения имеют тенденцию рассасываться в процессе усталостных испытаний и нуждаются в периодическом восстановлении. Очевидно, что мельчайшие трещины формируются на ранних стадиях усталостного испытания приложение значительной нагрузки будет способствовать возникновению остаточных сжимающих напряжений в районе края трещины, ограничивающих рост последней при последующем усталостном нагружении. Основанием для подобной теории послужили результаты испытаний, проведенных Хэйвудом и Норрисом [829]. Изучалось распространение трещин в пластинке из алюминиевого сплава (ширина 915 мм) и оказалось, что рост очень маленьких трещин был замедлен периодической перегрузкой, но задержки роста длинных трещин не наблюдалось. [c.424]

Участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости. Эта зона имеет гладкую блестящую поверхность, на которой видны характерные признаки излома. Степень блеска и шероховатость поверхности усталостной трещины бывают различными. Более блестящая (наименее шероховатая) поверхность получается при малых перегрузках, при которых ско-юсть распространения трещины мала, а время ее развития велико, ладкий и блестящий вид поверхности усталостной трещины возникает не от трения и наклепа вследствие притирания смежных поверхностей трещины, как полагали ранее, а связан с микроизбирательностью распространения усталостной трещины 168]. В зоне избирательного развития обычно видны характерные усталостные линии, имеющие волнообразный вид и расходящиеся от очага разрушения как из центра. Усталостные линии являются следами фронта продвижения трещины. Появление этих линий часто связано с некоторым изменением направления развития трещин, вследствие чего образуется небольшой уступ, выявляемый только при профилографировании. Другой причиной появления усталостных линий является изменение шероховатости поверхности излома при изменении степени перегрузки в процессе эксплуатации. Форма усталостных линий зависит от формы детали и характера ее нагружения. [c.12]

В некоторых случаях сумма не равна единице. По-видимому, в условиях квази-линейно-унругого роста трещины подобные законы не выполняются, хотя обычно основные данные получают в условиях скорее медленно изменяющихся, чем постоянных напряжений. Вначале приложение импульса перегрузки к циклу напряжений постоянной амплитуды снижает установившуюся скорость роста трещины при последующем нагружении. Вклад в этот эффект могут давать такие факторы, как затупление вершины трещины в процессе перегрузки, создание высоких остаточных сжимающих напряжений при снятии перегрузки, разрушение дислокационной субструктуры, характерной для установившейся стадии , или действие механизма закрытия трещины [27 ] (закрытие трещины во время цикла растяжения остаточными напряжениями, созданных пластически деформированными областями позади вершины трещины). Однако следует отметить, что в настоящее время предсказанное (на основе данных о скорости роста трещины при постоянной амплитуде) квази-линейно-упругое поведение материалов в условиях усталостного нагружения с изменяющейся или случайной амплитудой существенно отличается от реального поведения образцов, подвергнутых общей пластической деформации. [c.244]

Многочисленными экспериментами на разнообразных металлах и сплавах установлено [И. 14, 16—18, 28, 31], что однократные или многократные перегрузки вызывают задержку в развитии усталостной трещины на десятки и сотни тысяч циклов. Это явление имеет большое практическое значение для разработки методов оценки живучести при нерегулярном нагружении, для обоснования режимов оирессовки при испытаниях или монтаже, для лучшего понимания механизма развития усталостных трещин и его использования при разработке методов оценки и повышения надежности элементов машин и конструкций. [c.196]

Поведение конструкции при усталостном разрушении обычно резко отличается от поведения конструкции, разрушающейся или приходящей в негодность из-за статической перегрузки, вызывающей чрезмерные пластические деформации или потерю устойчивости, или в результате вязкого или хрупкого разрушения материала с образованием трещины. Усталостные разрушения обычно происходят при более низком уровне напряжений и только после большого числа повторных нагружений, тогда как разрушение при статической 1перегрузке обычно происходит в течение относительного короткого дремени. [c.9]

Проверка валов на кратковременную перегрузку. Кратковременные перегрузки (пиковые нагрузки) могут возникнуть в деталях передач, однако при расчете валов они не учитыва.ются, так как общее число циклов нагружений при перегрузках сравнительно незначительное и в малой степени отражается на усталостной прочности вала. Чтобы исключить опасность малых нластическнх деформаций в этих условиях следует вал проверить по запасу статической прочности [c.282]

Выполненные испытания крестообразных образцов толщиной 4,9 мм из алюминиевого сплава Д16Т показали следующее [64]. При всех сочетаниях параметров цикла нагружения в срединной части образца трещина не меняет своей ориентировки после перегрузки во всем диапазоне соотно-щения Я-а от минус 1,0 до 1,0. При толщине пластины 5 мм трещина распространяется в условиях, близких к плоской деформации, и поэтому в середине образца в случае смены соотношения главных напряжений доминирует траектория трещины под действием не меняющего своей ориентировки напряжения, раскрывающего берега усталостной трещины. [c.426]

Описанный механизм позволяет объяснить и еще один экснеримептальпый факт, связанный с изучением природы влияния перегрузок на задержку роста трещин [66]. На одной из пластин, изготовленной из алюминиевого сплава 2024-ТЗ, с усталостной трещиной осуществляли однократную перегрузку, после чего удаляли с каждой стороны материал на глубину проникновения зоны пластической деформации от перегрузки. Тем самым полностью удаляли объем мета.тла со скосами от пластической деформации. Затем испытания пластины с уменьшенной толщиной были продолжены при том же уровне напряжения, что и до перегрузки. Влияния проведенной перегрузки на рост трещины не было — нет скосов, нет эффекта схватывания, нет изменения в поведении трещины. На другом образт1е, при тех же условиях нагружения с той же перегрузкой, но без удаления объема металла со скосами от пластической деформации были зафиксированы все этапы изменения в поведепии трещины по поверхности пластины. [c.434]

Рис. 8.28. Зависимость (я) ширины зоны выт тшания d t в середине фронта усталостной трещины при перегрузке от эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения и ( ) сопоставление результатов моделирования роста трещин в случае двухосного нагружения положительным и отрицательным соотношением главных напряжений

Когаев В. П., Гусенков А. П., Вутырев 10. И. Деформационная трактовка накопления усталостных повреждений при нерегулярном малоцикловом и многоцикловом нагружении с перегрузками.— Машиноведение, 1978, № 5. [c.282]

Вместе с тем существование в циклически деформируемой детали усталостной трещины (даже остановившейся в своем развитии) может быть опасным, так как практически не бывает режимов нагружения, в которых не могут возникнуть случайные или закономерные отклонения от стабильного цикла (перегрузки, аварийные ситуации, удары и т. д.). При этом ранее остановившаяся усталостная трещина может вновь начать расти вплоть до полного разрушения детали В этих условиях наиболее важными характеристиками, определяющими возможность безопасной эксплуатации деталей, являются критические параметры нераспространяющихся трещин, такие, как предельное (максимальное) напряжение существования нера-спространяющейся трещины (или, что практически то же самое, напряжение, необходимое для роста трещины) и предельный размер трещины. [c.110]

Гц. Г1а рис, 5 и 6 представлена статистическая обработка результатов испытаний. Вплоть до 10 % долговечности на уровне перегрузки отнулевая перегрузка не вызывает снижения предела усталости. Возможное повреждение структуры было перекрыто значительным дефорлшгцт-онным упрочнением, обусловленным односторонним нагружением и первом цикле нагружения и отпулевьш повторным нагружением, при котором произошло накопление деформации циклической ползучести. Преобладающее действие усталостного повреждения над упрочнением проявляется только после 1500 циклов отнулевого цикла перегрузки. Предел выносливости значительно поип-жается — с 202 до 147 МПа. [c.354]

Приведен обзор имеющихся литературных данных о влиянии предварительной односторонней и повторной перегрузок на иоследующую многоцикловую усталость механических металлов. Представлены результаты экспериментального исследования о влиянии односторонней и повторной перегрузок в области нижнего предела текучести и упрочнения низкоуглеродистой стали ЧСН 11375.1 на ее многоцикловые усталостные характеристики. Полученные данные дополнены замечаниями о влиянии перегрузки на развитие дислокационной субструктуры при последующем многоцикловом нагружении. [c.435]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...