Усталость пластичных материалов

В качестве исходной величины для определения предельных напряжений выбирают одну из нормативных механических характеристик материала для пластичных материалов при статическом нагружении — предел текучести а, для хрупких материалов при статическом нагружении — временное сопротивление 0 для любых материалов при циклическом изменении нагрузки — предел выносливости (усталости) (см. 2 гл. XV). [c.139]

Далее возникает вопрос о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей в условиях циклически изменяющихся во времени напряжений. Здесь надо сказать, что наличие местных напряжений снижает прочность деталей как из хрупких, так и из пластичных материалов (правда, не одинаково). Это снижение прочности можно установить только экспериментально, испытывая на сопротивление усталости образцы с различными концентраторами напряжений. При этом надо подчеркнуть, что экспериментальные данные относятся к симметричным циклам. Можно схематически показать две кривые усталости — для гладких образцов и для образцов с каким-либо концентратором напряжений (рис. 15,3). Отношение ординат горизонтальных участков этих кривых даст величину эффективного коэффициента [c.179]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Прочность — способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластичных деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или потери сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести для пластичных материалов или предел прочности хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала, например a i. [c.30]

Прогресс машиностроения в последний период, создание машин большой мощности и высокой производительности, работающих па основе процессов с высокими параметрами, свидетельствовали о важности разработки вопросов усталости, пластичности и хрупкости материалов для прочности машин. [c.43]

Конечно, вопросами усталости, пластичности и хрупкости не исчерпываются многообразные исследования в области прочности, являвшиеся важным звеном в работе но конструированию машин. Но результаты, достигнутые за 50 лет Советской власти на этих основных для машиностроения направлениях проблемы прочности, были теми научными предпосылками, на основе которых совершенствовались конструктивные формы деталей, улучшалось использование материалов и их весовых показателей, повышалась достоверность расчетов и вырабатывались нормативные требования для проектирования и испытания узлов и их элементов. [c.44]

Практически во всех случаях (включая режимы резкого охлаждения стенки) при перепаде температур 400—500° С (близком к максимально располагаемому) для пластичных котлотурбинных материалов в результате одной или нескольких теплосмен разрушение конструкции не происходит. Возникновение трещин, а тем более их развитие до сквозных в деталях, изготовленных из пластичных материалов, является длительным процессом термической усталости. [c.25]

За рубежом для повышения сопротивления усталости применяют соединения с преднамеренным отклонением шага резьбы одной из деталей (увеличенным до 1,5 % шагом резьбы гайки или уменьшенным до такого же предела шагом резьбы болта). При этом отклонение шага назначают таким, чтобы первый (от опорного торца гайки) виток соединения воспринимал 1. .. 2 % об-ш,его усилия, а последний — около 45%. Подобная модификация резьбы целесообразна лишь в соединениях высокопрочных болтов с гайками из менее прочных и пластичных материалов (для исключения пластических деформаций в болте). Так, при Ов материала болта до 1400 МПа предел прочности материала гайки не должен превышать 200 МПа, а при материала болта выше 1550 МПа предел прочности материала гайки должен быть менее 400 МПа. Недостаточную прочность соединения можно компенсировать увеличением высоты гайки до 1,3 диаметра резьбы. [c.99]

При переменных нагрузках, когда мы вынуждены считаться с возможностью развития трещин усталости, учет величины местных напряжений необходим и может очень резко сказаться на выборе коэффициента запаса даже для пластичных материалов. Для появления трещин усталости необходимо, чтобы в каком-либо месте стержня действительные напряжения перешли за предел выносливости. Так как местные напряжения выше общих (действующих по большей части сечения), то опасность появления трещин и вызывается тем, что именно местные напряжения перейдут за предел выносливости. Так как подбор сечения мы ведем, исходя из величины наибольших общих напряжений по условию [c.60]

При статической или ударной нагрузке для пластичных материалов такое состояние характеризуется появлением больших остаточных деформаций (явление текучести), для хрупких—появлением трещин, разрушением материала. При повторно-переменной нагрузке опасное состояние характеризуется появлением и развитием трещины усталости. Напряжение, соответствующее наступлению опасного состояния, мы будем называть условно о . Это напряженке равно [c.62]

В разделе 5.3 показано, что для многих пластичных материалов такие параметры механики разрушения, как коэффициент интенсивности напряжений К и номинальное напряжение в сечении нетто не являются параметрами, описывающими скорость распространения трещины ползучести. Напротив, скорректированный У-интеграл (У-интеграл ползучести /) является таким параметром. Кроме того, установлено, что и при ползучести в случае изменения напряжения переходная скорость распространения трещины также соответствует величине J (см. рис. 5.54). В связи с этим ниже рассматривается возможность применения параметра j и для анализа распространения трещины при зависящей от времени усталости. Для исследования использовали образцы типа N -M (см. рис. 5.49, а) из нержавеющей стали 316 цикл напряжения и частота нагружения указаны на рис. 6,28, v = = 0,1 цикл/мин. Способ определения У-интеграла ползучести в этом случае (рис, 6.31) заключается в том, что деформацию в пр.о цессе полуцикла растяжения считают равной направленной деформации ползучести измеряя раскрытие центра трещины V, происходящее в период выдержки напряжения, определяют скорость раскрытия V по наклону линий на диаграмме V — t. Величину/ оценивают с помощью уравнения, аналогичного уравнению [c.216]

Усталостной долговечностью во многих случаях считают число нагружения до полного разрушения образца. Однако обычно усталостной долговечностью называют число циклов нагружения до повреждения Nf, при котором растягивающая нагрузка падает на несколько процентов по отношению к устойчивому состоянию. Это вызвано тем, что в некоторых случаях при росте трещины становится невозможным игнорировать периодическое раскрытие трещины при нагружении, хотя, в частности, в пластичных материалах скорость распространения трещины уменьшается, разрушение не достигается. В Японии в качестве усталостной долговечности Nf часто рассматривают [25] число циклов нагружения при котором растягивающие напряжения уменьшаются до 3/4 максимальной величины, при этом образуется устойчивая петля гистерезиса. Среди других методов испытаний следует указать [52] метод испытаний на термическую усталость, установленный Комитетом по высокотемпературной прочности Японского общества материалов. Этот метод вполне можно считать подходящим для применения в исследованиях. [c.229]

При данном виде напряженного состояния возникает малоцикловая фрикционная усталость в поверхностных слоях металла. Наиболее часто это имеет место в период приработки, а также при трении пластичных материалов (1<п<105). [c.257]

ДЛЯ более пластичных материалов, натурных проб, образцов, подвергаемых обычным испытаниям на усталость, и т.д. можно, применяя специальные метод фиксации величины напряжения и длины трещины в момент перехода ее к нестабильному развитию в условиях плоско-деформированного состояния. Образец, используемый для определения параметра Ki при изгибе, показан на рис. 13. [c.32]

Пластическое оттеснение металла. Характеризуется остаточной деформацией поверхности после прохода микровыступа сухое трение h R <0,1 граничное трение hJR < 0,3. При данном виде напряженного состояния возникает малоцикловая фрикционная усталость в поверхностных слоях металла. Наиболее часто это наблюдается в период приработки возможно также в период установившегося (эксплуатационного) изнашивания при трении пластичных материалов ( < 10 ). [c.392]

При совместном действии изгиба и кручения запас прочности по пределу усталости для пластичных материалов [c.328]

Кроме расчета на сопротивление усталости, проводят про -верку условия статической прочности для пластичных материалов [c.645]

Характер отделки поверхности не влияет заметным образом на статическую прочность пластичных материалов, но имеет существенное значение для их усталостной прочности. Относительное изменение предела усталости при симметричном изгибе [c.203]

Исследования процесса разрушения от переменных напряжений показали, что при этом в материале возникает трещина, которая постепенно проникает в глубь изделия. Переменные напряжения способствуют быстрому развитию трещины, так как во время работы края ее то сближаются, то расходятся. По мере развития трещин усталости поперечное сечение ослабляется все сильнее и в некоторый момент ослабление достигает такой величины, что случайный толчок или удар вызывает разрушение. Разрушение происходит резко, мгновенно, т. е. имеет ярко выраженный хрупкий характер, даже для таких пластичных материалов, как большинство металлов. [c.278]

Помимо расчета на сопротивление усталости, необходимо проверить также выполнение условия статической прочности, которое для пластичных материалов определяется величиной [c.30]

Это значение хорошо подтверждается экспериментально для многих пластичных материалов. Если величина т 1 отличается от указанного зиачения, то можно ввести корректированные двухпараметрические условия сопротивление усталости в виде [c.565]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать пластические деформации при действии на нее нагрузок. Различают статическую потерю прочности и усталостные поломки деталей. Потеря прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести а,, для пластичных материалов или предел прочности ст для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Усталостные поло.мки вызыва -отся длительным действием переменных напряжений, значение которых превышает характеристики выносливости материалов (например, о ,). Основы расчета на прочность и усталость были рассмотрены в разделе Сопротивление материалов . Здесь же общие законы расчетов на прочность т усталость рассматривают в применении к конкретным деталяму [c.260]

Для проведения изотермических испытаний при активном нагруншнии с регистрацией диаграмм деформирования и основных механических характеристик статической прочности и пластичности материалов, а также осуществления циклических испытаний при мягком и жестком нагружении с получением диаграмм циклического деформирования и кривых усталости в Институте машиноведения используются установки собственной конструкции растяжения — сжатия механического типа с максимальной гру-зоспособностью 10 тс. Они обладают широким диапазоном скоростей перемещения активного захвата (частота циклического [c.233]

Кривые термической усталости малопластичных литых высокожаропрочных сплавов типа ЖС6 имеют существенно меньший угол наклона, чем кривые пластичных материалов, поэтому зна- Иенйя постоянных m и Л для них иные. Например, для сплавов ЖС6К и ЖС6У при = 8004-950° С т=0,08 Л = 0,12 —по [c.136]

Подобная закономерность сохраняется и для материалов одного класса. По зависимостям сопротивления термической усталости (см. рис. 26) видно, что при оценке долговечности по пластической деформации преимуществом обладают более пластичные материалы. Кривые же зависимости долговечности материалов одного класса от размаха упругопластической деформации, располагаясь в узкой полосе, часто пересекаются (ХН35ВТ и 12Х18Н10Т, 22К и 16ГНМ). [c.142]

Что касается наибольшего значения действительных напряжений pSiax. то опыты показывают, что в противоположность разрушению от статической нагрузки появление трещин усталости не только у хрупких, но и у пластичных материалов связано не с теми расчетными наибольшими напряжениями рп,ах> которые получаются для чисто призматических стержней (например, при изгибе = а с так называемыми ( 15) местными напряжениями, возникающими в местах нарушения призматической формы стержня (надрезы, выточки, отверстия, переход от тонкой к утолщенной части и т. д.). [c.539]

При внезапной разбалансировке ротора, например, при вылете длинной лопатки, появляется поперечная неуравновешенная сила. Она многократно усиливается, если после отключения генератора от сети турбина какое-то время работает на критической частоте вращения. Известно, что даже пластичные материалы при динамическом приложении нагрузки разрушаются хрупко. Таким образом, высокие динамические напряжения изгиба в разбалансированном роторе приводят к быстрому появлению трещины усталости, ее развитию и, наконец, хрупкому разрушению. [c.479]

Следует подчеркнуть, что к области малоцикловой усталости отнесены разрушения при числе нагружений до 5-10 — Ю циклов. Это соответствует нижней по числу циклов границе, от которой традиционно начинаются испытания в области многоцикловой усталости. диапазоне чисел циклов до 5-10 — 10 пластичные материалы средней прочности, какими являются широко распро- страненные конструкционные стали и сплавы, деформируются в ус- ловиях циклического нагружения за пределами упругости при на-i личии петли упругопластического гистерезиса. [c.5]

Анализ уравнения (2.19) показывает, что влияние неизотермич-ности и снижения длительной пластичности материалов при мало-цлкловом изотермическом и неизотермическом нагружении можно учесть введением в критериальные уравнения длительности цикла или частоты нагружения. Это направление развито в работах С. В. Серенсена, Ю. Ф. Баландина, Л. Коффина и др. При малоцикловом жестком нагружении при высоких постоянных температурах и различных частотах, когда роль временных эффектов становится заметной, данные испытаний образуют единую кривую усталости в координатах пластическая деформация ер — приведенное число циклов до разрушения [90] [c.71]

Чтобы с самого начала испытаний на термическую усталость при одноосном растяжении—сжатии деформация стала знакопеременной, образец устанавливают между максимальной и минимальной температурами. Даже, если фиксируется максимальная или минимальная температура, у пластичных материалов часто не обнаруживаются различия в усталостной долговечности. Это обусловлено тем, что при повышении температуры происходит релаксация напряжений вследствие ползучести.- При увеличении числа циклов нагружения петля гистерезиса уравновешивается, напряжения стремятся приблизиться к знакопеременным. Однако у материалов с недостаточной пластичностью, механические свойства которых при растяжении и сжатии различны (например, у чугуна в случае установки образца при максимальной температуре фиксируется односторонняя петля гистерезиса при растяжении) усталостная долговечность уменьшается [18] по сравнению с установкой образца при минимальной температуре. Даже у чугуна петля гистерезиса по различному смещается в зависимости от того, насколько легко происходит ползучесть вблизи максимальной температуры. При термической усталости при однонаправленном сжатии с установкой образца при минимальной температуре по мере облегчения ползучести происходит сдвиг в сторону напряжений растяжения, поэтому усталостная долговечность падает [19]. [c.259]

Если разрушение деталей с концентрацией напряжений наступает после небольшого числа циклов, то имеющие место при этом высокие нагрузки вызывают местную текучесть материала с соответствующим перераспределением напряжений и уменьшением их максимума. Но при этом усталостная прочность будет выше, чем можно предположить, пользуясь теоретическим коэффициентом концентрации. Возникает вопрос, влияет ли перераспределение напряжений также на предел выносливости Текучесть материала должна происходить в течение каждой половины цикла изменения нагрузки в весьма малых пределах, не приводя к опасным результатам. Такое поведение материала имеет место, например, для гладких образцов, изготовленных из аустенитной стали. Такие образцы нагреваются под влиянием текучести материала и внутреннего демпфирования, но это не всегда приводит к их разрушению. Отметим также, что предел выносливости гладких образцов,, испытываемых на изгиб, часто бывает больше, чем при осевом нагружении, возможно, из-за перераспределения напряжений, происходящего при изгибе. В иссле,а,овании Форреста и Тапсел-ла [961] было показано, что для двух весьма пластичных материалов (мягкая сталь и относительно мягкий алюминиевый сплав) различие между результатами испытаний на усталость, при изгибе й при осевом нагружении может быть полностью отнесено за счет влияния перераспределения напряжений. [c.118]

Статическая усталость (долговечность). Большинство материалов при длительном действии нагрузки способно разрушаться при эчительно меньшем напряжении, чем разрушающее напряжение, еделенное при кратковременных ис-чиях с увеличением нагрузки до тушения. В пластичных материалах разрушение наступает как конечная стадия их ползучести и часто называется разрушением при ползучести. В хрупких [c.81]

В целом книга Дж. Нотта оставляет хорошее впечатление. В ней после краткого тщательно продуманного описания расчета напряжений у вершины надреза и трещины рассмотрены практические методы испытаний на вязкость разрушения, механика разрушения пластичных материалов, переход от хрупкого скола к вязкому разрушению и приложение механики разрушения к росту трещин в условиях усталости и коррозии под напряжением. Везде, где это возможно, дается физическая картина явления [c.6]

При малом числе циклов в образце из пластичных материалов образуется шейка, и разрыв происходит по минимальному сечению — статическое разрушение (рис. 1). При числе циклов 0 —Ю появляется сетка треш,ин и заметные пластические деформации — наступает разрушение от малоцикловой усталости. Разрушение имеет смешанный характер, в изломе видны отдельные участки усталостных разрушений. Наконец, при числе циклов N > 10 наблюдается типичное усталостное разрушение без заметных следов пластических деформаций. При уменьшении знакопеременного (разрушающего) напряжения а число циклов нагружений N возраетает. Число циклов до разрушения имеет статистический разброс и обычно под N понимают среднее число циклов до разрушения. [c.597]

Высокая чувствительность коррозионно-усталостной прочности к знаку нормальных напряжений существенно более низкая прочность при растяжении, чем при сжатии. Подобное влияние на обычную механическую усталость на воздухе наблюдается только для малопластичных материалов, например чугуна, закаленных и низкоотпущенных сталей и т. п. При коррозионной же усталости и пластичные материалы приобретают чувствительность к нормальным напряжениям. [c.192]

Технологические остаточные напряжения в зависимости от условий работы деталей могут оказывать положительное, отрицательное или несущественное влияние на их эксплуатационные свойства, в частности, на сопротивление усталости. Характер и степень этого влияния определяется результатом взаимодействия остаточных напряжений с напряжениями от внешних нагрузок, характером приложения этих нагрузок (статическое, динамическое, циклическое и др.), а также влиянием окружающей среды (температура, степень агрессивности и т.п.) и структурным состоянием материала детали. При статических нагрузках остаточные напряжения практически не влияют на показатели гфочности пластичных материалов, так как при появлении небольших гшасти-ческих деформаций они снимаются. [c.92]

К менее надежным уплотнениям по сравнению с сильфонными относятся подвижные уплотнения мембранного типа. Несмотря на то, что мембраны изготавливаются из тонких пластичных материалов (бескислородная медь, никель я фосфористая бронза), они допускают незначительные по сравнению с сильфонами наступательные осевые перемещения (2—6 мм). Срок службы мембран, определяемый усталостью материалов, невелик, и поэтому они применяются только в конструкциях, допускающих их быструю смену. Применение мем1бран в вентилях с диаметром проходного сечения, большим 10 мм, нецелесообразно, так как они ограничивают пропускную способность конструкции. Увеличить стрелу прогиба мембраны можно только путем увеличения ее диаметра, что влечет за собой чрезмерное увеличение размеров ее конструкции в целом. [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...