Ползучести предельное статическое напряжение

На рис. 56 приведены типичные кривые малоцикловой усталости сплава ОТ4, полученные при пульсирующем растяжении с частотой 2 цикл/мин. На участке I образцы не разрушаются, т.е. разрушение происходит или при статическом нагружении, или после числа циклов, соответствующих участку II. На участке II разрушение происходит вследствие исчерпания пластичности в результате протекающей здесь циклической ползучести. Предельная пластичность при разрушении f на этом участке равна или превышает таковую при статическом растяжении 6,. . Повышение предельной пластичности при разрушении вследствие циклической ползучести связано, вероятно, с меньшей неоднородностью деформации при циклическом нагружении по сравнению со статическим. Для участка III характерно усталостное разрушение, которое может происходить на фоне развитых односторонних деформаций (а и Л/р, — напряжения и соответствующие им долговечности, при которых происходит переход от квазистатического к усталостному разрушению). По виду кривые циклической ползучести при квазистатическом разрушении аналогичны кривым ползучести при статическом нагружении. Как и при статической ползучести, кривые циклической ползучести имеют [c.96]

При статическом длительном нагружении запасы прочности определяют из кривых длительной прочности и полной деформации ползучести как отношение предела длительной прочности к рабочему напряжению при расчете по разрушающим нагрузкам или как отношение условного предела ползучести к рабочему напряжению при расчете по предельным деформациям. За условный предел ползучести принимается напряжение, обеспечивающее допустимую скорость деформации или допустимую суммарную деформацию за определенный срок службы при заданной температуре. [c.539]

Таким образом, не только режимы термического и механического нагружения, но и процесс упругопластического деформирования в опасных точках имеет нестационарный характер. Особенностью термомеханического напряженного состояния кромки лопатки является неоднородность распределения температур и напряжений наиболее неблагоприятное сочетание напряжений и температур (но не экстремальных) имеет место в полуцикле нагрева, когда в кромке действуют сжимающие напряжения. В целом для лопатки возможно сочетание как сжимающих, так и растягивающих напряжений в полуцикле высокотемпературного нагрева. Пластическое деформирование кромок приводит к возникновению поля остаточных напряжений при однородном тепловом состоянии и к изменению распределения напряжений по сечению в последующих циклах. При этом в формировании предельных состояний существенной оказывается роль процессов ползучести и релаксации [20, 29, 64, 68], протекающих наиболее интенсивно на этапе стационарного режима (период выдержки) и при наличии определенного уровня статических напряжений. [c.27]

На рис. 5.1. приведена диаграмма разрушения при динамической ползучести в безразмерных координатах время—прочность, соответствуюш ая диаграмме прочности при динамической ползучести, показанной на рис. 4.34. На рис. 5.1, а приведена диаграмма среднее напряжение —амплитуда напряжения ст , представленная в безразмерных величинах путем деления на эквивалентное статическое напряжение разрушения о , определенное с помощью уравнений, аналогичных уравнениям (4.85)—(4.87). Ниже описан метод определения а . Разрушение при ползучести происходит при достижении предельного значения накопленной ве- [c.130]

Таким образом, амплитуды номинальных напряжений с учетом эквивалентности их действия статическим по критерию накопленного Повреждения должны умножаться на коэффициент С помощью выражений статических напряжений, эквивалентных по своему повреждающему действию переменным, для асимметричного цикла можно построить полную диаграмму усталости в относительных величинах. Статическая составляющая для правой ветви предельной кривой относится, в зависимости от уровня температур, либо к эквивалентным напряжениям определяемым из уравнения (4.43) по критерию динамически накопленной деформации ползучести, либо к эквивалентным напряжениям определяемым из уравнения (4.44) по критерию накопленного длительного статического повреждения. Амплитудная составляющая для левой ветви предельной кривой относится к эквивалентным напряжениям по длительному статическому повреждению согласно уравнению (4.45). [c.220]

Достижение предельного состояния при реализации критического распределения напряжений и деформаций на фронте трещины характеризует переход к глобальному (нестабильному) разрушению. Однако в зависимости от условий нагружения при росте трещины могут реализоваться условия для локальной нестабильности разрушения. Наиболее полно спектр пороговых значений К , отвечающих смене диссипативных структур, реализуется при циклическом нагружении и постоянной нагрузке низкого уровня. Как уже отмечалось в предыдущей главе, микроразрушение отрывом связано с достижением критического соотношения теоретических прочностей на сдвиг и на отрыв, контролируемого постоянной Л= [Lm/H G/E], полученной на основе идеи о независимости удельной энергии разрушения от вида подводимой энергии. Эта идея отражает принцип самоорганизации процессов диссипации энергии в металлах и сплавах при том или ином виде воздействия. Термодинамические аспекты этой идеи развиты В. В. Федоровым [110]. Согласно его концепции, критерием повреждаемости локального объема является критическая плотность внутренней энергии At/ , накопленной при его предельной деформации. Это позволило с единых позиций рассмотреть кинетику повреждений металлов и сплавов при ползучести, усталости, статическом деформировании, трении и т. п. Концепция с позиций термодинамики объясняет постоянство критической плотности энергии деформации и ее независимость от внешних факторов, что согласуется с концепцией [71]. [c.112]

В результате местного усиления можно достигнуть снижения массы на 15—25%. Обычно для усиления какого-либо участка предварительно отвержденные полоски композиции наклеивают на фланцы крышки изделия. При этом достигается экономия расходов, так как сокращается общая потребность в композиции, упрощается его формовка и раскрой. Надежность возрастает, так как армирующие полоски имеют очень простую геометрию и изготовляются почти в идеальных условиях. Во многих случаях металлические детали конструируются исходя из допустимых напряжений выборочная армировка материала позволяет достигать в конструкции предельных напряжений. В связи с этим риск, связанный с использованием композиционных материалов, очень невелик. В конструкциях такого типа можно пользоваться обычными металлическими соединениями — сваркой либо клепкой. При этом надежность может быть существенно повышена вследствие значительного технологического опыта, приобретенного в части получения таких соединений в аэрокосмической технике. И, наконец, уменьшается риск срыва графика выпуска изделия. Если изделие, целиком изготовленное из композиционных материалов, не выдерживает приемные испытания, то переход на металлоконструкции может потребовать отсрочки несколько месяцев. Если же какая-либо деталь с местным усилием не проходит статические, циклические испытания или испытания на ползучесть, рабочий чертеж может быть легко переработан с целью увеличения сечения по металлу. [c.103]

Результаты кратковременных статических испытаний и испытаний на ползучесть представлены на рис. 7.18—7.22. Несмотря на очень тщательное соблюдение технологии склейки,, известную проблему, которая так и не была решена, составило различие деформаций ползучести разных образцов при одинаковых температурах и напряжениях. Значительный разброс обнаружился и в величинах предельных напряжений. [c.289]

Влияние упрочнения на длительную прочность при различных температурах еш,е недостаточно изучено. Под длительной прочностью понимается время до разрушения при данной статической нагрузке, связанное с ползучестью. Сопротивление ползучести выражается через предельное напряжение, ниже которого скорость ползучести настолько мала, что не может вызвать разрушения за достаточно большой промежуток времени. [c.103]

Несмотря на то, что предлагаемая структурная модель прогнозирования характера суммирования повреждений при ползучести и термической усталости получена при рассмотрении механизмов взаимодействия термоциклической и длительной статической нагрузок для ограниченных диапазонов изменения сг и е, нетрудно показать тенденции характера суммирования повреждений при приближении к предельным значениям независимых переменных. Как слева, так и справа от выбранного диапазона параметр суммирования Слева предельным состоянием будет кратковременный разрыв при рабочей температуре, характеризующийся по напряжению пределом прочности [c.57]

За характерный период эксплуатации в опасных зонах конструктивного элемента возникают различные виды повреждений малоцикловое усталостное (длительное малоцикловое усталостное) и квазистатическое (длительное статическое), причем длительное малоцикловое усталостное и длительное статическое повреждения обусловливаются проявлением временных эффектов — ползучестью, релаксацией напряжений, деформационным охрупчиванием материалов и т. п. Предельное состояние по условиям прочности и малоцикловое разрушение материала определяются взаимосвязью и преимущественным влиянием того или иного вида повреждения в зависимости от удельного веса соответствующих этапов в режиме эксплуатации. В основном при циклическом неизотермическом высокотемпературном нагружении реализуется смешанный характер разрушения, когда основные виды малоциклового повреждения (усталостное и квазистатическое) сопоставимы. [c.44]

Если конструкции работают в условиях повышенных температур, то время становится одним из факторов, обусловливающих образование предельных состояний. Это является следствием постепенного изменения механических свойств материала и перераспределения деформаций и напряжений в детали в результате ползучести, В деталях, находящихся под длительным статическим нагружением, предельное состояние определяется той стадией пребывания под нагрузкой, когда в результате перераспределения и накопления деформаций в зонах наибольшей [c.6]

При циклически меняющемся длительном нагружении в нагретом состоянии в детали протекают процессы перераспределения деформаций и напряжений в результате как активного деформирования при изменении нагрузки, так и ползучести или релаксации во время выдержек в нагруженном и деформированном состояниях. Расчет усилий, чисел циклов и времен, соответствующих предельным состояниям, основывают на решении задач об упруго-пластическом распределении деформаций и напряжений в зонах концентрации в зависимости от циклов и времени, а также на использовании критериев разрушения (возникновения трещины) в условиях сочетания длительных статических и циклических изменений, постепенно протекающих в материале. [c.7]

При определении предельных усилий, т. е. несущей способности элементов конструкций, используют характеристики сопротивления материалов пластическим деформациям (пределы текучести или ползучести). и разрушению (пределы прочности, критические деформации или глубины трещин, число циклов или время, необходимое для образования трещин). Для сложных напряженных состояний используют условия пластичности или ползучести, а также критерии прочности (применительно к статическому или циклическому нагружению). [c.7]

Для материалов деталей, работающих при статическом нагружении в условиях высоких температур, в качестве предельного напряжения принимают предел ползучести (о ) или предел длительной прочности [c.82]

Один из возможных подходов в этом направлении — использовать аналогию между высокотемпературной ползучестью материала и его деформированием в рамках модели идеально-пластической среды. Действительно, в задачах о предельном равновесии жестко-пластического тела требуется найти такие внешние нагрузки, при которых наступает обш,ая текучесть, т.е. тело получает возможность неограниченно пластически деформироваться, что соответствует исчерпанию его несуш,ей способности. Это означает, что в теле статически допустимые напряжения удовлетворяют уравнениям равновесия, граничным условиям и условию текучести Т (сг -) 0. Но почти так же можно сформулировать предельное состояние элемента конструкции с однородным напряженно-деформированным состоянием (НДС) в условиях высокотемпературной ползучести найти внеш- [c.733]

Пластичные тела, в отличие от жидкостей, начинают заметно течь, если приложенное усилие превышает некоторое предельное значение Р,, называемое статическим пределом текучести. Течение идеального пластичного тела характеризуется прямой 5, а реального — кривой 4. Вначале наблюдается медленное течение (ползучесть) при постоянной и высшей структурной вязкости Т1о (участок АВ). Затем по мере разрушения структуры вязкость непрерывно уменьшается и скорость течения соответственно возрастает (участок ВС). Предельно разрушенной структуре отвечает наименьшая вязкостЬ Т)т (участок СД). Напряжение, при котором возникает такое состояние системы, называется динамическим пределом текучести Рц. [c.12]

Учитывая приведенные сведения и другие аналогичные результаты, можно сделать вывод, что пока не существует общей теории, которая позволяла бы точно описывать ползучесть и предсказывать разрыв при циклическом изменении температуры в условиях действия постоянного напряжения или при циклическом изменении напряжения в условиях действия постоянной температуры. Тем не менее в последнее время достигнуты некоторые успехи в разработке методов оценки долговечности с учетом одновременного проявления эффектов ползучести и усталости. Например, при прогнозировании возможности разрушения в условиях совместного действия ползучести и усталости при изотермическом циклическом нагружении иногда предполагается, что процесс ползучести определяется величиной среднего напряжения цикла а , а процесс усталости — амплитудой напряжения цикла о , причем эффекты обоих процессов суммируются линейно. Такой подход сходен с построением описанной в гл. 7 диаграммы Смита, за исключением того, что вместо отрезка Стц на оси Ощ (рис. 7.59) используется показанный на рис. 13.15 отрезок (Т,,,, соответствующий значению предельного статического напряокения ползучести. Предельное статическое напряжение ползучести представляет собой либо напряжение при предельной деформации ползучести, либо напряжение при разрыве в процессе ползучести в зависимости от того, какой вид разрушения более опасен. [c.454]

К этому времени относятся фундаментальные работы В. П. Ветчинкина (1888—19.55) но определению критического числа оборотов длинных валов, Б. Г. Галеркина (1871 —1945) но расчету пластин, Н. М. Беляева (1890— 1944) по теории пластических деформаций, проблемам усталости и ползучести металлов, контактных напряжений и т. д. Теория упруго-пластнче-ских деформаций развивается и используется для решения задач о сопротивлении как при статическом, так и при скоростном деформировании, что позволяет и в машиностроительных расчетах отразить принципы предельной несуш,ей способности. В 1938 г. Академией наук СССР была проведена первая научная конференция по пластическим деформациям, показавшая как новые результаты исследований в машиностроительной и строительной области, так и перспективы их развития. [c.36]

При установленных по уравнению (1.8) значениях Ка и по уравнению (1.7) определяются местные напряжения и деформации д.чя исходного (статического) и циклического нагружений эти данные позволяют охарактеризовать амплитуды ёц местных упругопластических деформаций и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии цикла. Для заданной формы цикла с использованием деформационных критериев разрушения определяется число циклов Мд до образования макротрещины (рис. 1.3, а). При нормальных и умеренных температурах, когда температурно-временные эффекты не проявляются (кривая Тд на рис. 1.3, а, соответствующая кратковременным испытаниям со временем т ), разрушающие амплитуды деформаций ёа получаются выше, чем при возникновении статических и циклических деформаций ползучести при высоких температурах (кривая т на рис. 1.3, а, соответствующая эксплуатационному времени нагружения т ). Введение запасов по числу циклов и по разручнаю-щим амплитудам деформаций позволяет построить кривые допускаемых амплитуд деформаций [ва] и чисел циклов [Л ц]. Для построения кривых на рис. 1.3, а в первом приближении молено использовать результаты базовых экспериментов (см. рис. 1.2) при длительном статическом нагружении — предельные разрушающие напряжения a(,t и пластичность (определяемую через относительное сужение ф(,т)- При этолг следует учитывать (рис. 1.3, в), что изменение во времени величины о т зависит от типа металла и степени его легирования (например, никелем, хромом, молибденом и другими элементами) в меньшей степени, чем величины ё г- [c.14]

В практических условиях службы турбинных деталей циклические напряжения обычно накладываются на статические напряжения, как это имеет место, в частности, в отношении турбинных лопаток, для которых внешними силовыми факторами являются статические растягиваюш ие и переменные изгибаюп ие нагрузки, действующие одновременно. О поведении металла в условиях комбинированного воздействия циклических и статических напряжений можно судить по диаграмме Тэпселла (фиг. 235), отличающейся от приведенной выше (п. 28, фиг. 88) диаграммы предельных амплитуд цикла тем, что по оси абсцисс в ней вместо средних напряжений цикла отложены постоянные напряжения, обусловливающие ползучесть. Точка а здесь соответствует пределу усталости, точка б — пределу длительной прочности. Разрушение в любой точке 0, лежащей на кривой абв, происходит вследствие комбинированного воздействия переменных и постоянных напряжений. Точка д соответствует статическому напряжению, вызывающему 0,1% деформации ползучести за данный промежуток времени. [c.312]

Типичное семейство кривых циклической ползучести, которые характеризуют процесс направленного пластического деформирования металла при различных уровнях максимальных напряжений цикла, представлено на рис. 1 для титанового сплава ВТ6С. Между процессами циклической ползучести и разрушения, как следует из анали.за экспериментальных данных, наблюдается четкая взаимосвязь. Если ползучесть характеризуется трехстадийностью, то макро-разрушеиие имеет квазистатический характер, т. е. происходит после реализации предельной пластичности, сопровождается образованием шейки в сечении разрыва, как и при статических испытаниях на кратковременную прочность. [c.135]

Приведем перечень основных видов испытаний, которые в настоящее время используют при исследовании механических и технологических свойств металлов и сплавов статические испытания в условиях одноосного напряженного состояния испытания на ударную вязкость и вязкость разрущения пластометрические исследования испытания на статическую и динамическую твердость и микротвердость испытания на предельную пластичность и технологические испытания (пробы) испытания в условиях сложнонапряженного состояния испытания на ползучесть, длительную прочность и жаростойкость испытания на циклическую, контактную прочность, усталость н в условиях сверхпластичности высокоскоростные испытания испытания при наложении высокого гидростатического давления испытания в вакууме, ультразвуковом поле, в условиях сверхпластичности и т. д. [c.38]

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления унругонласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей [c.99]

Появление знакопеременных напряжений в зоне концентрации сопровождается возникновением циклических деформаций (рис. 1.7, в), превышающих деформации в мембранной зоне (см. рис. 1.7, а и б). Поскольку для зон концентрации напряженний характерны значительные градиенты напряжений и деформаций, а объем упругопластической зоны сравнительно мал, накопление деформаций статической и циклической ползучести ограничено влиянием прилегающих объемов материала модельного элемента, находящихся в упругом состоянии. В этих условиях в зоне концентрации достижение предельного состояния по критериям прочности определяется долей усталостного повреждения, близкой к единице доля квазистатического повреждения вследствие незначительных перераспределения и накопления деформаций, появляющихся только в начальных циклах деформирования, пренебрежимо мала (см. рис. 1.7, в). В этом случае усталостная трещина образуется в переходной от фланца к оболочке зоне, в которой возникают максимальные циклические деформации, обусловленные эффектом концентрации. При этом отсутствуют односторонне накопленные деформации, и трещина распространяется в кольцевом направлении. [c.11]

Результаты испытаний стали 12Х18Н9Т при программированных режимах малоциклового нагружения по напряжениям и температуре 650° С, обработанные по уравнению (18), аппроксимируются прямой линией. Предельная кривая разрушения в координатах относительной длительной статической и малоцикловой повреждаемости имеет явно выраженный вогнутый характер, т. е. не соответствует линейному суммированию повреждений. Для оценки числа циклов до разрушения при совмест- ном действии малоцикловой усталости и ползучести предлагаются следующие уравнения суммирования повреждений [16] [c.45]

Особенностью поведения материалов при одновременном действии статических и переменных напряжений при повышенных температурах является термомеханическое упрочнение материала, развивающееся в процессе действия переменных напряжений. Деформации динамической ползучести, вызываемые совместным действием статических Стст и переменных Ста напряжений, тормозят при Оа/сГст 0,3-ч-0,5 снижение предельных амплитуд асимметричного цикла при повышенных температурах. На рис. 3,6 это торможение выражается отклонением вверх кривых сТа/0-1=/(0ст/сГдп). [c.136]

В последующих главах книги рассматриваются предельные состояния прочности деталей при статическом и квазистатическом нагружениях. В обширной работе , послужившей основанием для данной книги, расслютрены предельные состояния при всех возлюжных условиях нагружения деталей. Однако в связи с тем, что в советской технической литературе имеется ряд книг по прочности при переменных напряжениях и по предельным состояниям в условиях ползучести и релаксации при высоких температурах, в данной книге основное внимание уделено вопросам прочности при вязком и хрупком разрушении под действием статических и квазистатических нагрузок, а также механике изло.ма, т. е. условиям возникновения и дальнейшего развития трещин в микрообъемах металла. [c.7]

Для упрошения расчетов часто условно принимают, что процесс деформаций детали протекает при неизменных во времени напряжениях, которые определяются в решении задачи. Такой процесс называется установившейся ползучестью. Деформация детали при изменяющихся во времени напряжениях называется неустановившейся ползучестью. Установившаяся ползучесть имеет место в случае статически определимых задач при постоянных во времени внешних силах. В общем случае распределение напряжений при установившейся ползучести является как бы предельным для неустановившейся. После некоторого промежутка времени распределение напряжений близко к распределению при установившейся ползучести. Доказательство этого положения в общем виде отсутствует, однако оно неизменно подтверждается численными расчетами. [c.218]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...