Упрочнение прн циклическом нагружени

При анализе НДС при квазистатическом длительном нагружении A=A oi,T) при циклическом нагружении целесообразно использовать схему трансляционного упрочнения, когда dpi) = A li,T) (def j—6,/deo ) Б = 0. Как при квазистатическом, так и при циклическом нагружениях условие текучести можно записать в виде [c.169]

С целью исследования основных закономерностей деформирования материала у вершины трещины при циклическом нагружении были решены МКЭ упругопластические задачи с использованием теории пластического течения в сочетании с моделью трансляционного упрочнения [72, 83]. Объектом численного исследования служила пластина высотой 60, длиной 480 мм с трещиной длиной L = 20 мм и притуплением б = 0,04 мм (рис. 4.2). Минимальный размер КЭ составлял 0,02 мм, что примерно соответствует размеру зерна конструкционных сталей. Нагружение осуществлялось по двум схемам, представленным на рис. 4.2, а. В первой схеме моделировалось деформирование материала у вершины трещины только по I моде нагружения (Pi =5 0, Рг = 0), во второй —по I и П модам одновременно. [c.204]

Кроме кривых циклического упрочнения (разупрочнения), для оценки поведения металлических материалов в условиях циклического нагружения строят гакже кривые циклического деформирования (рис. I 5) в координагах циклическое напряжение - деформация, причем берут значения циклической деформации при достижении стабилизации (насыщения) параметров петли гистерезиса. При монотонном циклическом упрочнении материала в случае испытания с контролируемым напряжением в многоцикловой области [c.31]

Как правило, эффективный коэффициент концентрации меньше теоретического. Это объясняется относительным уменьшением пика напряжений в зоне наибольшего влияния концентратора за счет пластических деформаций, которые развиваются в слоях металла, расположенных под основанием надреза. Определенную роль играет упрочнение материала в процессе циклического нагружения. [c.202]

В Лаборатории ИГД СО АН СССР по проблеме упрочнения металлических сплавов разработана серия установок для испытаний объемно упрочненных сплавов и образцов с покрытиями на выносливость при циклических нагружениях. [c.33]

Специальная аппаратура и методики для определения основных характеристик вязкости разрушения при статическом, динамическом и циклическом нагружениях разрабатывались в Лаборатории ИГД СО АН СССР по проблеме упрочнения металлических сплавов с учетом имеющихся нормативных документов [228, 234—236]., [c.138]

Предварительное упрочнение материала может различным образом влиять на его работу в условиях последующего циклического нагружения. Применительно к нержавеющей аустенитной и малоуглеродистой сталям предварительное деформирование листов толщиной 1 мм в интервале остаточных деформаций 6-30 % благоприятно сказалось на усталостной долговечности и повлияло на скорость роста усталостной трещины [4]. В испытаниях на растяжение образцов с центральным отверстием, а также при повторном изгибе было выявлено возрастание предела усталости с ростом уровня остаточной деформации при эквидистантном смещении усталостных кривых. Возрастание уровня остаточных деформаций приводило к снижению скорости роста усталостных трещин при их эквидистантном смещении при среднем показателе степени Шр = 2,5. [c.764]

Метод микротвердости может быть использован для оценки усталостной поврежденности. Возможны два варианта. Наблюдается как упрочнение в начальной стадии циклического нагружения, так и непрерывное снижение микротвердости, свидетельствующее о том, что начальный период упрочнения отсутствует j[122]. Микроструктурный метод определения линии поврежденности, дополненный методом микротвердости, позволяет наряду с линией поврежденности определить и линию упрочнения, которая, однако, характерна лишь для некоторых отожженных металлов. [c.39]

Армирование металлов прочными жесткими волокнами может значительно поднять предел усталости. При этом не только увеличивается несущая способность композита, но и усталостные трещины могут задерживаться, тормозиться и отклоняться волокнами. Усталостные процессы в металлах, армированных волокнами, можно охарактеризовать следующим образом в процессе одноосного циклического нагружения композиты имеют тенденцию к циклической устойчивости, к отсутствию значительного упрочнения или разупрочнения. Как и в металлах, усталостные трещины зарождаются на свободных поверхностях, но могут также возникать и внутри композита около оборванных волокон или у их концов. Поверхности раздела волокон и матрицы могут задерживать или тормозить усталостные трещины или же менять направление их роста таким образом, что распространение становится относительно безопасным. Поскольку мест для возможного зарождения трещин много и поверхности раздела способны изменять направление роста трещин, отличительной чертой поверхностей усталостного разрушения в волокнистых композитах в случае высокой усталостной прочности является их крайне неровный характер. [c.437]

Рассмотренная гипотеза о существовании поверхности неизотермического циклического нагружения нуждается в дальнейшем экспериментальном обосновании в направлении охвата различных по циклическим свойствам конструкционных материалов (упрочнение, разупрочнение, стабилизация), режимов нагружения и нагрева, в том числе с целью определения параметров эквивалентных режимов. [c.121]

Во второй части представлены результаты изучения физических свойств, кристаллической и дислокационной структуры металлов при деформации и термической обработке. На основе общих положений теории дислокаций описаны процессы упрочнения и ползучести, изменения магнитных, электрических и механических свойств при статическом и циклическом нагружении. Показано, что характером тонкой кристаллической структуры определяются свойства магнитомягких материалов и макроскопическая неоднородность. [c.4]

Величина а, как правило, зависит от характера изменения амплитуд напряжений и изменяется от 0,3 до 2. При этом, если происходит постепенное увеличение амплитуд Ок, то а > 1, что объясняется упрочнением материала. Если же циклическое нагружение начинают с больших амплитуд напряжений Ок с последующим их постепенным уменьшением, то а<. При случайном изменении амплитуд напряжений величина D несущественно отличается от единицы. [c.59]

При изучении поведения слоистых металлических материалов в условиях циклического нагружения существенный интерес представляет исследование особенностей процессов деформационного и диффузионного взаимодействий, развивающихся в зоне сопряжения разнородных составляющих композиций. В данной работе исследование процессов упрочнения и разупрочнения переходных слоев биметалла при циклическом нагружении проводили методом измерения микротвердости рабочей части образца, разделенной на 50 участков протяженностью 100 мкм каждый, через определенное число циклов нагружения. [c.79]

Было изготовлено две партии образцов из латуни 28 2и—Си и одна партия из нержавеющей стали 18 Сг — SNi — Бе. Первую партию латунных образцов подвергли отжигу и рекристаллизации, вторую — холодной прокатке. Благодаря холодной обработке предел текучести второй партии образцов был в 4,67 раза больше, чем первой, изготовленной из отожженного материала. Различная термообработка обеих партий образцов позволила провести сравнительное исследование особенностей упрочнения и разупрочнения латуни в условиях циклического нагружения. [c.117]

Поэтому, вероятно, склонность конструкционных сплавов с трещинами к упрочнению или разупрочнению при циклическом нагружении в диапазоне значений коэффициента асимметрии цикла г —1-х 0,5 следует определять на гладких образцах при деформациях и напряжениях, соответствующих повторно-статическому и малоцикловому знакопеременному нагружению. [c.244]

В случае отсутствия данных о склонности конструкционных сплавов к упрочнению или разупрочнению при циклическом нагружении влияние цикличности нагружения на изменение характеристик вязкости разрушения Х)е можно оценить по величине Он/0 0,2, определенной при статическом нагружении гладких образцов. [c.248]

Несмотря на то, что армко-железо корродирует не столь интенсивно, как сталь (плотность коррозионного тока в дистиллате и 3 %-ном растворе Na i в воде для железа в 2 и 1,5 раза соответственно ниже, чем для стали 45), действие электрохимического фактора также способствует избирательному анодному растворению упрочненных циклическим нагружением участков поверхности металла. Однако в отличие от поражений в стали 45 коррозионно-усталостные поражения в железе, образующиеся преимущественно на стойких полосах скольжения, не получают в высокоамплитудной области значительного разрастания, особенно в дистиллированной воде. Формирование на поверхности развитых коррозионно-усталостных язв происходит лишь с понижением уровня напряжений, когда образцы проходят 10 и 5 10 цикл нагружений соответственно в дистиллате и растворе Na I. [c.85]

На рис. 1.6 для сравнения представлены кривые ползучести при статическам и ступенчатом нагружениях, рассчитанные по различным теориям ползучести. Из рисунка видно, что лучшее описание процесса ползучести при нестационарном нагружении дает теория анизотропного упрочнения. В случае циклического нагружения материала, работающего при высоких температурах, теория изотропного упрочнения (обычно именуемая просто теорией упрочнения) будет давать заниженные значения накопленной деформации ползучести (при расчете по теории упрочнения использовали зависимость Sf = где и гпс — эмпирические константы). [c.37]

Следует отметить, что в общем случае многоосного и сложного нагружений концепция обобщенной кривой циклического деформирования не применима [72, 73, 155]. Наиболее распространенным описанием деформирования при циклическом нагружении и объемном напряженном состоянии является схема трансляционного упрочнения, модификация которой использована при формулировке модели кавитационного разрушения в разделе 3.3. В случае одноосного циклического нагружения схема трансляционного упрочнения сводится к допущению, что 5ф(ёР)/ЭёР = = onst. С целью анализа применимости данной схемы параллельно с представленными выше расчетами были проведены вычисления долговечности при =(ф(ДеР) — [c.185]

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]

Тем не менее первоначальные исследования дали противоречивые результаты. Бэйкер и Крэтчли [6] обнаружили, что армирование алюминия кварцевым волокном мало улучшает усталостную прочность при знакопеременном изгибе. Подобным образом Хэм и Плэйс [20] установили, что армирование меди вольфрамовой проволокой неожиданно оказывается неэффективным для повышения усталостной прочности при циклическом растяжении. Причиной плохого поведения композитов алюминий — двуокись кремния в условиях усталости, вероятно, являются технологические затруднения, но Хэм и Плэйс [20] сделали вывод, что при циклическом нагружении в результате усталостного упрочнения вблизи конца трещины матрица ведет себя почти упругим образом, что вызывает концентрацию напряжений, достаточную для разрыва близлежащих волокон. [c.397]

Повышение температуры испытания до 300° С (рис. 1, б) приводит к и. менению характера хода кривых микротвердости обез-углерошеяного слоя и слоя стали Ст. 3. Суш ественное повышение микротвердости в области насыш ения можно объяснить тем, что доминирующим процессом, протекающим в этих слоях, является процесс динамического деформационного старения, приводящий к значительному упрочнению материала. Некоторое возрастание микротвердости слоя стали Х18Н10Т при циклическом нагружении можно объяснить эффектом тренировки, происходящим, при повышении несущей способности основного слоя композиции. Изменения микротвердости карбидного слоя после циклического нагружения не наблюдалось. [c.80]

Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать вывод, что циклическое нагружение биметалла Ст.З -Ь Х18Н10Т приводит к ярко выраженной неравномерности протекания процессов упрочнения и разупрочнения составляющих и структурных участков переходной зоны композиции. Обедненный углеродом слой основы биметалла подвергается наибольшему разупрочнению. Приложение знакопеременной нагрузки в условиях испытания при 600° С приводит к интенсификации диффузионных процессов на границе раздела слоев, что согласуется с данными о влиянии циклического нагружения на изменение состава переходных слоев в сварных биметаллических композициях [1, 2]. [c.82]

Исследование процессов упрочнения п разупрочнения переходных слоев биметалла Ст. 3-ЬХ18Н10Т при циклическом нагружении и нагреве от 20 до 000° С проводилось методом измерения микротвердости. Обнаружена ярко выраженная неоднородность отих процессов в составляющих и структурных участках переходной зоны композиции. [c.164]

Периодический характер структурных изменений, впервые выявленный в работе [76], затем был зафиксирован в целом ряде работ для различных условий трения [26, 77, 78]. Большинство авторов связывают такой вид зависимости с периодическим разрушением поверхностного слоя и отмечают зависимость времени (числа циклов, пути трения), за которое материал проходит всю стадию от упрочнения до разрушения, от внешних условий трения. Проявление периодического характера процесса обнаружено но изменению микро- [76] и макронапряжений [77], электросопротивления [103], величины блоков [78], микротвердости [26, 122]. Соответственно и внешние характеристики трения, такие, как коэффициент трения и интенсивность износа, также могут периодически изменяться. Для тяжелых условий трения периодический характер изменения износа может быть выявлен обычным весовым методом [26, 136], для более легких режимов выявление периодического характера изменения силы трения стало возможным только путем прецизионных измерений [79]. Сказанное выше в равной степени относится как к основному материалу (большинство исследований выполнено на сталях), так и к пленкам вторичных структур, обра-зуюш ихся в процессе трения. При тяжелых режимах работы, связанных с повышением температуры на контакте (например, при нестационарном тепловом нагружении), наблюдается периодическое изменение структуры, обусловленное не только действием повторного циклического нагружения, но и циклическим изменением температуры трения, приводяш им к фазовым превращениям на контакте, которые также носят циклический характер. В результате наблюдается четко выраженная периодичность изменения износа от числа торможения [136]. [c.104]

Первый тип зависимости Дбн = / М) проявляется в чистых отожженных металлах (Си, № и др.) и твердых растворах (сплав Д20, 30Х10Г10 и др.), для которых характерно существенное упрочнение в процессе циклического нагружения за счет образования эффективных барьеров скольжения. [c.5]

Одной из основных характеристик материала при циклическом нагружении является петля гистерезиса. При нагружении поликри-сталлнческих металлов с постоянной амплитудой деформации или напряжения обычно после короткой стадии начального упрочнения или разупрочнения наступает область стабилизации. В этой области размеры и форма петли гистерезиса с числом циклом почти не изменяются. Одновременно стабилизируется внутренняя дислокационная структура и возникает характеристическое неоднородное распределение дислокаций [1]. [c.68]

В работах [3, 19, 24—27] показано, что чем выше прочность конструкционных сплавов и чем больше сопротивление пластическому деформированию, тем меньше у сплавов резервы к упрочнению и тем больше они склонны к разупрочнению при циклическом нагружении, при этом неважно, чем достигается высокая прочность сплава наклепом, предварительной деформацией, низким отпуском после закалки или понилсением температуры испытаний. [c.242]

Склонность конструкционных сплавов к упрочнению или разупрочнению, степень разупрочнения при циклическом нагружении зависят от уровня напряжений, коэффициента асимметрии цикла, величины циклических деформаций [18, 20, 30, 31). Материал, раз-упрочняющийся при симметричном цикле, может упрочняться или становиться стабильным при отиулевом цикле нагружения. [c.244]

К)а1К с конструкционных сплавов, приведенных в таблице, и сопоставление их значений со склонностью к упрочнению или разупрочнению при циклическом нагружении подтверждает данные [26], о том, что для циклически разупроч-няющихся сплавов Ив/аод 1,2, а для циклически упрочняющихся и циклически стабильных сплавов На/00,2 1,2. При этом вели-чины К)с К с циклически разу-прочняющихся сплавов меньше единицы, циклически стабильных или циклически упрочняющихся — приблизительно равны единице. [c.245]

Таким образом, в случае отсутствия прямых экспериментальных данных при циклическом нагружении о склонности к упрочнению или разупрочнению конструкционных сплавов можно прогнозировать влияние цикличности приложения нагрузки на изменение К)с по сравнению с Кгс по величине отношения 0в/0о,2, определен-нэго по результатам испытаний гладких образцов при статическом нагружении. [c.245]

Приведенный ниже расчетный метод не ограничивается двухступенчатой нагрузкой циклического изгиба, а распространяется также на многоступенчатую и случайную нагрузки в областях растяжение — сжатие и пульсирующего растяжения, а также при изгибающей и скручивающей нагрузках. В соответствии с имеющимися результатами данный метод применяется пока для материалов, которые во время циклического нагружения преимущественно разу-прочняются. Однако исследования показывают, что модификацией предложенного метода вслед за разупрочнением можно моделировать фазу упрочнения или распространения трещины, если этого требует усталостная характеристика материала. Для описываемого расчетного метода вводятся следующие обозначения и условности (рис. 2) а или о — отмеченная величина напряжения и координата напряжения точки пересечения кривых о — N Oaj — амплитуда напряжения Дй ступени нагружения От — среднее напряжение Oj — верхняя величина напряжения -й ступени нагружения, где Gj — От + Oaf, Oo,i — входящая в г-ю кривую о — N действительная усталостная прочность, причем i = О обозначает исходную кривую усталости, а i > О — вторичные кривые усталости [c.317]

V Сопротивленад стали коррозионной усталости зависит и от формы цикла (от закономерности, по которой изменяются напряжение и деформации при циклическом нагружении). Форма цикла определяется условиями эксплуатации деталей и конструкций и бывает различной синусоидальной, пилообразной, трапецеидальной и прямоугольной. Цикл нагружения может быть как симметричным, так и асимметричным. Форма цикла влияет на процессы упрочнения металла в зоне перед вершиной трещины (зона предразрушения), а также на процессы накопления искажений кристаллической решетки, отдыха и перераспределения там напряжений. Кроме того, форма цикла, определяя скорость деформирования, а также время пребывания материала в деформированном состоянии, влияет на электрохимические (коррозия и наводороживание) процессы в трещине. При малоцикловом нагружении в синтетической морской воде и других средах наименьшая долговечность наблюдается для синусоидальной формы цикла при переходе к трапецеидальной форме, а затем к прямоугольной долговечность металла несколько возрастает. Отмечено, что форма цикла сказывается на сопротивлении усталости также при многоцикловом усталостном нагружении, однако в условиях малоцикловой усталости это влияние проявляется сильнее [21,71,72]. [c.51]

На основе развития теорий течения с остаточными микронапряжениями (с целью отразить эффект Баушингера, свойственный циклическим процессам, релаксацию при выдержках и анизотропию упрочнения) и использования метода конечного элемента осуществляются вычислительные решения краевых задач при циклическом нагружении в изотермической и неизотермической постановке. Примером осуществления такого решения в Горьковском физико-техническом институте под руководством А. Г. Угодчи-кова является задача о концентрации деформации и напряжений в пластине из стали Х18Н9Т с круглым поперечным отверстием при пульсирующем малоцикловом растяжении, сопровождающемся синфазным циклическим изменением температуры. На рис. 18 представлена схема двух следующих друг за другом циклов нагружения с указанием последовательных стадий (обозначены цифрами), для которых производился расчет полей методом конечного [c.25]

Исследуемый материал при циклическом нагружении оказывается чувствительным к форме цикла нагрева и времени деформирования. На рис. 11 в качестве примера приведено изменение ширины летель гистерезиса при постоянной температуре 600° С и неизотермическом деформировании по режиму I в интервале температур 00 125° С. Отмечается менее интенсивное циклическое упрочнение материала при переменных температурах. Также и с повышением частоты нагружения упрочнение уменьшается, что говорит о влиянии длительности деформирования при высоких температурах. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...