Усталость хрупких 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]

При расчете по пределу прочности для малопластичных и хрупких материалов величину принимают а) для малопластичных материалов (высокопрочные стали при низком отпуске) П2=2 3 б) для хрупких материалов П2 = 3- 4 в) для весьма хрупких материалов 2 = 4 - 6. При расчете на усталость (см. гл. XII) коэффициент 2 принимают равным 1,5—2,0, увеличивая его для материала с пониженной однородностью (особенно для литья) и для деталей больших размеров до 3,0 и более 3 — коэффициент условий работы, учитывающий степень ответственности детали, равный 1 —1,5. [c.49]

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]

Сейчас хорошо установлено, что не деформируемые пластически материалы не обнаруживают усталости обычного типа, свойственной металлам. Они подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в некоторой агрессивной среде, при котором может происходить рост трещины во времени при постоянном номинальном приложенном напряжении (см., например, [39]). Когда такие материалы подвергаются циклическому нагружению, распространение трещины в условиях коррозионного растрескивания происходит ступенчато в течение растяжения каждого цикла напряжения. Разброс при этом типе разрушения может быть вызван начальным распределением поверхностных дефектов, определяющих прочность хрупких материалов, что было обсуждено в разд. II, или развитием коррозионных ямок на поверхности около неоднородностей, таких, как включения и т. д. [c.175]

Теоретическая разработка вопроса о влиянии остаточных напряжений, возникающих при поверхностном пластическом деформировании, на сопротивление усталости была сделана И. В. Кудрявцевым. Показано, что относительный предел выносливости, измененный под воздействием остаточных напряжений, может быть определен с учетом интенсивности амплитуды цикла напряжений, а также относительных средних напряжений цикла и остаточных напряжений, действующих в тех же плоскостях, что и главные напряжения повторного нагружения. Свойства материала учитываются поправочным коэффициентом, меняющимся от нуля (для пластических материалов) до 0,4 (для хрупких материалов). [c.140]

О прогнозировании влияния цикличности нагружения на сопротивление хрупкому разрушению конструкционных сплавов при наличии трещин / Покровский В. В.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 239—250. [c.430]

Для хрупких материалов, не имеющих площадки текучести, опасность появления трещин усталости при переменных нагрузках остается в полной мере, что требует соответствующего увеличения коэффициента запаса по сравнению со статической нагрузкой. [c.61]

Рис. 7.64, Сравнение данных по усталостной прочности при двухосном напряженном состоянии с различными гипотезами усталости при многоосном напряженном состоянии для пластичных и хрупких материалов (см. гл. 7 работы [9]).(а)

Рис. 7.64, Сравнение данных по <a href="/info/6769">усталостной прочности</a> при двухосном <a href="/info/183899">напряженном состоянии</a> с различными гипотезами усталости при многоосном <a href="/info/183899">напряженном состоянии</a> для пластичных и <a href="/info/6975">хрупких материалов</a> (см. гл. 7 работы [9]).(а)

Для испытаний на прочность и разрушение применяют стандартные разрывные машины ЗИМ-5, РМ-500, РМ-101, К-20, 20-тонный пресс, маятниковый копер МК-0,5-1 и универсальную машину для механических испытаний хрупких материалов до температуры 1200° С, установки для испытаний стекол на статическую усталость, на термостойкость, приспособления для [c.44]

При рассмотрении вопроса о том, какое механическое свойство поверхностного слоя материала в наибольшей мере характеризует сопротивление усталостному разрушению, очевидно, предпочтение надо отдать пределу текучести. Как на стадии зарождения, так и при распространении усталостной трещины происходит пластическая деформация материала. В очень хрупких материалах, например стеклах, усталости не наблюдается [1231. Это значит, что во время усталостных испытаний хрупкий образец или разрушается сразу при увеличении [c.96]

На сопротивление усталости малопластичных и хрупких материалов оказывают влияние как касательные, так и нормальные напряжения, и условие прочности формулируется по наибольшим касательным напряжениям с учетом влияния нормальных напряжений (аналогично тому, как и при статических напряжениях). [c.76]

В хрупких материалах наличие отверстия или надреза с острыми углами всегда сопровождается большой опасностью разрушения, особенно при ударе. Влияние отверстия или концентрации напряжений на предел усталости, повидимому, не является столь резко выраженным, как этого следовало ожидать. Наличие отверстия не понижает предела усталости в такой степени, как это следует на основании заключений, выведенных из теории упругости и указанных выше, [c.330]

Характерное для композитов высокое сопротивление усталости связано с тем, что высокомодульные волокна, воспринимающие основную нагрузку, как хрупкие материалы не снижают [c.14]

Испытания на усталость проводят для пластичных, а также для малопластичных и хрупких материалов. [c.132]

Если детали испытывают при работе переменные нагрузки, значение которых возрастает от нуля до какой-то величины, то напряжения в этих случаях выбираются в зависимости от предела усталости Последний для сталей с достаточной точностью может быть принят равным (0,35—0,55) аь, где а — предел прочности при растяжении. Допускаемые же напряжения можно принимать равными (0,4—0,5) а . Допускаемые касательные напряжения могут быть приняты для пластических материалов в пределах 0,5—0,6, а для хрупких материалов —в пределах 0,8—0,9 от допускаемых нормальных напряжений. [c.45]

В более общем случае влияние выточки, т. е, в сущности схемы напряженного состояния, на предел усталости должно быть выражено сильнее у хрупких материалов, чем у пластичных. [c.151]

Последствия усталости сказываются особенно на хрупких материалах или при концентрациях остаточных напряжений, способствующих уменьшению подвижности атомов в решетке. Это замечание объясняет роль обработки поверхностей или даже шероховатости в процессе усталостного износа. Например, наклеп поверхностей имеет положительное действие на усталостный износ,если приводить поверхностный слой в состояние хрупкости. [c.407]

Для малопластичных и хрупких материалов дополнительное влияние ча прочность оказывают переменные главные (нормальные) напряжения. Условие сопротивления усталости в этом случае можно представить в виде [c.565]

Прочность обеспечивает сохранение формы лезвий при силовом нагружении в процессе резания. Разрушение лезвий может быть хрупким, а при высоких температурах нагрева - пластическим. В первом случае имеют место осыпания, выкрошивания и сколы, во втором - пластическое течение с последующим срезом малых объемов инструментального материала. Так как разрушения могут зависеть от циклического изменения нагрузки на лезвии по направлению и знаку, то следует повышать предел усталости инструментальных материалов. Термические удары, например, при прерывистом резапии или неравномерном охлаждении лезвий приводят к растрескиванию инструментального материала. Поэтому важно иметь представление о его сопротивлении термодинамическим нагрузкам. [c.129]

Много дополнений было сделано в главе о механических свойствах материалов, и одна эта глава теперь содержит свыше 160 страниц. Цель такого расширения главы заключается в сосредоточении внимания на новейших достижениях в области экспериментального изучения свойств строительных материалов. Рассмотрены следующие вопросы 1) влияние несовершенств на предел прочности хрупких материалов и масштабный эффект 2) сравнение результатов испытаний образцов из монокристаллов и поликристаллов 3) испытание материалов в условиях плоской и пространственной задачи и различные теории прочности 4) сопротивление удару 5) усталость металлов при различных напряженных состояниях и методы повышения сопротивления усталости частей машин 6) сопротивление материалов при высоких температурах, явление ползучести и использование данных испытаний ползучести при проектировании. Для читателя, который желает расширить в дальнейшем свои познания в этих вопросах, будут полезны многочисленные ссылки на новейшую литературу. Наконец, в заключительном параграфе книги приводятся достаточно подробные сведения для надлежащего выбора рабочих напряжений. [c.10]

В случае хрупких металлических материалов или испытаний на усталость при низких температурах во внутренних объемах отожженных металлов и сплавов образуется малоразвитая дислокационная структура (рис. 20 и 21). Лишь в отдельных зернах наблюдается сильное изменение дислокационной структуры при наличии двойников деформации (рис. 21, б). Более интенсив-ТЕРЕНТЬЕВ В.Ф. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ [c.38]

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]

Развитие механики твердого тела на этих стадиях способствовало новой постановке вопросов сопротивления материалов, расчета прочности и долговечности элементов конструкций. Возникла вероятностная трактовка расчета на сопротивление усталости по признаку возникновения трещины, разработаны методы линейной механики разрушения для расчета на сопротивление хрупкому разрушению, методы расчета на сопротивление повторным пластическим деформациям в связи с явлениями усталости в пределах малого числа циклов. Эти методы все шире используются при проектировании высоконагруженных конструкций, они получают отражение в нормативных материалах промышленности. [c.5]

Исследования процесса разрушения от переменных напряжений показали, что при этом в материале возникает микротрещина, 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 мгновенное хрупкое разрушение. [c.130]

Материалы вкладышей подшипников должны иметь 1. Достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию в периоды отсутствия жидкостной смазки (пуск, торможение и др). Изнашиванию должны подвергаться вкладыши, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Подшипник скольжения работает тем надежнее, чем выше твердость цапфы вала. Цапфы, как правило, закаливают. 2. Высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточное сопротивление усталости. 3. Низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расширением. [c.312]

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]

К. п. часто является причиной возникновения и развития усталостных трещин, а также статич. разрушения деталей из хрупких материалов. Внесение концентратора напряжений вызывает также снижение пре дела усталости образца и смещение кривой усталости. Отношение предела усталости образца без К. и. (o i или T i) к пределу усталости образца с К. н. o ik или имеющего такие же абсолютные размеры сечений, как и первый, наз. эффективным коэф. [c.456]

Малоциклоеая усталость. Чтобы рассчитать долговечность материала в условиях малоцикловой усталости конструктору деталей турбины нужна модель поведения материала, связывающая какие-то легко наблюдаемые условия с количеством рабочих циклов, не приводящих к отказу детали. Результаты расчетов по первой из таких моделей, разработанной с позиций физики твердого тела, при сопоставлении с результатами испытаний оказались чрезвычайно обнадеживающими. Чтобы улучшить согласие, ввели представление об изначально присутствующих микротрещинах, а свойства материала выразили через энергию единицы поверхности трещины. Эта концепция была распространена Гриффитсом [Ю] на разрушение вообще, хотя родилась она при экспериментировании на хрупких материалах. Этот фундамент механики разрушения был заложен в 1920 г., однако вплоть до недавнего времени большинство оценок усталостной долговечности для каждого конкретного материала основывали на эмпирической зависимости между величиной циклической нагрузки и числом циклов до разрушения. [c.68]

Следствием действия вибрации является усталость материала. В местах концентрации напряжений у хрупких материалов часть рассеянной в материале энергии уходит на развитие микротрещин в местах, имеющих нарушение структуры. Эти трещины развиваются и являются новыми концентраторами напряжений. В результате этого наблюдаем разрушение деталей при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности, часто даже ниже предела упругости, но число циклов, при которых детали разрушаются, имеет значительный порядок (тина миллионов и десятка миллионов) [21]. Разрушение упругопластических материалов при малом числе циклов происходит при значительных упругопластических деформациях, что характеризуется изменением ширины петли гистерезиса в материале и накоплением пластических деформаций (испытания с постоянной амплитудой напряжений). Этим двум характеристикам соатветсчвуют два типа разрушений — от усталости, связанное с накоплением Повреждений и сопровождающееся образованием трещин усталости, и квазистати-ческое, обусловленное накоплением пластических деформаций до уровня деформаций, соответствующих разрушениям при однократном статическом нагружении, [c.99]

Общее введение. Как уже говорилось в 3.5 в связи с рассмотрением балок, использование гипотезы Бернулли, пренебрегающей влиянием поперечных деформаций и напряжений, что, как известно, делается во всех классических теориях балок, пластин и оболочек, прйводиг к ошибкам при определении не только напряжений, но также и деформаций, а отсюда — и таких перемещений, как прогибы. Ошибки при определении напряжений редко имеют существенное значение, когда на конструкцию, сделанную из пластических материалов, действует постоянная нагрузка, но их следует рассматривать, когда речь идет об усталости или хрупких материалах эти ошибки можно устранить, используя методы теории упругости, рассмотренные применительно к балкам в 3.3, 3.4 и к пластинам в 5.2—5.5. [c.377]

Между коэффициентом трения и показателем степени при нагрузке существует обратная корреляционная связь 27], которая обусловлена тем, что характеристики процесса трения и усталостные свойства материалов (например, полимеров) связаны с их молекулярной структурой. Из уравнения (1) также следует, что для материалов с одинаковой прочностью Gq интенсивность износа увеличивается с повышением модуля Юнга (Е), а для материалов с одинаковым разрывным удлинением 8о интенсивность износа уменьшается с повышением модуля упругости. Падаюп1,ий характер кривой зависимости износа от модуля упругости свойствен хрупким материалам [38], возрастаюп1,ий характер кривой зависимости наблюдается для протекторных резин с различной степенью вулканизации [16]. Эта зависимость, как и связь износа с фрикционными свойствами материалов (например, коэффициентом трения), не строго однозначна, поскольку упругие свойства материалов оказывают определенное влияние на коэффициент трения и развитие процесса усталости. Поэтому принципиально неверно связывать износостойкость материалов только с их упругими характеристиками. [c.8]

Авторами работ [83, 92] предложена и развивается теория усталостного изнашивания, в рамках которой проводится аналогия между процессами разрушения поверхностей при трении и усталостью материалов. Разрушение при абразивном изна-пшвании может рассматриваться как предельный случай, когда число циклов нагружений до разрушения равно единице. Особенности микроструктуры материалов в условиях абразивного изнашивания менее существенны, что позволило М. М. Хрущову сформулировать известное соотношение о пропорциональности износостойкости и твердости. Однако более поздние исследования [182] показали, что даже в условиях абразивного изнашивания важно, каким образом достигнут заданный уровень твердости материала (рис. 1.3). Лишь в случаях чистых отожженных металлов и хрупких материалов типа керамик реализуется пропорциональность между твердостью и износостойкостью. [c.8]

Последнее условие сопротивления усталости является более общим, чем условие (63). Прн условии (61) соотношеиия (58) и (67 совпадают. Для хрупких материалов при t i = o i согласно условию (67) получим [c.565]

Для хрупких материалов при вычйсдаии предельных сложных напряженивкот усталости применяется Мора. Если эти напрЫ [c.402]

При систематическом действии на тело переменных напряжений в местах их наибольшей концентрации могут возникнуть и )ззвиваться трещины, приводящие тело к хрупкому разрушению. Лроцесс возникновения и развития в материале тела трещин от действия переменных напряжений называется усталостью материала. [c.417]

Усталость материалов характерна только для деталей машин, испытываюших во время работы переменные напряжения. Опыты показывают, что детали машин, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться при напряжениях, значительно меньших предела прочности а , а во многих случаях даже меньших предела текучести а , данного материала детали при статическом напряжении. При этом разрушение происходит без заметных остаточных деформаций мгновенно, т. е. имеет ярко выраженный хрупкий характер даже в случае, если материал детали обладает высокой пластичностью. [c.15]

Ул<е более ста лет назад было замечено, что части машин и сооружений, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться внезапно без заметных остаточных деформаций при напряжениях, значительно меньших предела прочности материала. Это явление было названо усталостью материалов. Для выяснения причины этих поломок прежде всего стали прове-. рять, не снижается ли предел прочности материала после длительного действия переменных напряжений. Однако опыты показали, что длительно действующие переменные напряжения не изменяют механических свойств материала. Не подтвердилось и предположение, что переменные напряжения изменяют структуру материала и делают его хрупким. Это предположение основывалось на том, что материал с достаточными пластическими свойствами при переменных напрях ениях разрушается, как хрупкий, без заметных остаточных деформаций. [c.346]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...