Усталй петля гистерезиса

В этом уравнении первый член выражает упругую составляющую Д/g, величина Л/С — коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий размаху нагрузки, достигающему точки А. Эта точка получена путем плавного продолжения кривой от точки С. Второй член уравнения (6.10) выражает пластическую составляющую Д/р В — ширина шейки надрезанного образца Ь — длина шейки. Следовательно, при многоцикловой усталости петля гистерезиса Р — 6 исчезает, 5 = 0, А.К — поэтому [c.220]

Основным параметром в исследованиях малоцикловой усталости при мягком нагружении является ширина петли гистерезиса для нечетных и для четных полуциклов (рис. 577). Ширина петли за данный полуцикл — пластическая (остаточная) деформация за полуцикл, а разность ширины петель в двух соседних полуциклах характеризует накопленную за цикл одностороннюю пластическую деформацию. [c.620]

Многочисленными исследованиями установлено, что при испытании на малоцикловую усталость материалы ведут себя различно. Одни из них упрочняются, другие — разупрочняются, третьи оказываются стабильными к малоцикловому нагружению, т. е. при циклическом упругопластическом деформировании петля гистерезиса остается практически неизменной. Непостоянство геометрии петли гистерезиса в процессе циклического деформирования приводит к изменению формы диаграммы деформирования с ростом числа полуциклов нагружения. [c.366]

Рис. 149. Схематическая кривая термической усталости (а) и иаменение петли гистерезиса на различных ее участках (б)

Синявский Д. П. Методика исследования термической усталости по параметрам петли гистерезиса в координатах температура—усилие.—Проблемы прочности, 1973, № 6, с. 60—63. [c.196]

При действии напряжений выше предела усталости с нарастанием числа циклов петля гистерезиса растет до точки разрушения, как показано на рис. 16 (при напряжениях а и сгг). [c.51]

Поэтому и. А. Одинг считает, что при высоких напряжениях, когда ширина петли гистерезиса с нарастанием числа циклов увеличивается, фактор разупрочнения превалирует над упрочнением. Когда же приложенное циклическое напряжение близко к пределу усталости, могут иметь место два случая [c.52]

При нагружении в области многоцикловой усталости с о = 211 МПа записывали гистерезисные кривые. На рис. 2 приведены петли гистерезиса в области многоцикловой усталости для стали 11375.1, не подвергавшейся предварительному малоцикловому нагружению. Развитие микропластической деформации от первых циклов нагружения в области многоцикловой усталости наступает только после М = А х X 10 циклов и начинается уже при односторонней перегрузке в области пре- дела текучести при б = 4 10 и од-д, ном полном перегрузочном цикле (рис. 3). При повторном многоцикловом нагружении перегруженных образцов микропластическая деформация возрастает вследствие циклической ползучести. Однократная предварительная пластическая деформация в = 4 10 [c.351]

Ширина петли гистерезиса с увеличением амплитуды цикла возрастает. Эта зависимость является монотонной и в области амплитуд напряжений, близких к пределу усталости, никаких особенностей не имеет. Следовательно, для каждого материала циклическая вязкость, соответствующая пределу усталости, может быть установлена лишь после того как найден сам предел усталости. Но тогда не [c.103]

При условии общего приспособления к циклическому нагружению в кристаллических материалах все же появляются весьма малые по площади петли гистерезиса, связанные с наличием в каждом цикле микропластических деформаций, развивающихся в отдельных, наиболее напряженных кристаллических зернах. Как и в случае малоцикловой усталости, значительная часть необратимой работы деформирования рассеивается теперь на протяжении весьма большого числа циклов в виде тепла, но некоторая доля этой работы приводит к развитию усталостных повреждений. [c.18]

Размах напряжений Асг в цикле в условиях термической усталости оказывается наименее стабильным параметром. На величину A t влияют нестабильность физико-механических свойств и термо-циклического упрочнения материала и релаксация термических напряжений, особенно при максимальных температурах цикла. Если учесть еще структурные изменения материала для разных этапов термоциклического деформирования, то форма петли упругопластического гистерезиса существенно изменится. Например, для термической усталости наиболее характерна несимметричная по напряжениям в полуциклах нагрева и охлаждения петля гистерезиса. [c.6]

Однако в мировой практике прогноза малоцикловой долговечности конкретных изделий считают изложенный здесь метод несколько устаревшим. Более современным признается способ оценки долговечности по другой кривой усталости, а именно по зависимости разрушающего числа циклов от размаха пластических деформаций Аер. Для этого в ходе малоцикловых усталостных испытаний записывают реальную петлю гистерезиса от цикла к циклу. Рассмотрим часто встречающийся в практике случай, когда форма и размеры этих петель довольно быстро [c.375]

Чтобы определиться с терминологией для ее последующего употребления, приводим на рис. 10.1, а—в схему петель гистерезиса, соответствующих испытаниям на изотермическую усталость, изотермическую усталость с задержкой в области сжимающего напряжения и термомеханическую усталость, при которой наивысшая и наинизшая температуры совпадают соответственно с максимальными деформациями сжатия и растяжения. Для петли гистерезиса, отвечающей сочетанию режимов усталости и ползучести, даны значения деформации полной (Ае,), неупругой (Ае, ) и ползучести (АЕс)- Для всех показанных циклов отношение минимальной деформации к максимальной деформации Rf. = —1. [c.337]

Особенности исследования демпфирующих свойств материала по методу динамической петли гистерезиса. Определение характеристик демпфирующих свойств материала по методу динамической петли гистерезиса с использованием зависимостей (11.8.29) и (11.8.30) может быть осуществлено на какой-либо установке (машине) для испытаний на усталость при циклическом растяжении-сжатии и при наличии в силовой цепи нагружения образца упругого динамометра. [c.324]

Вместе с тем проведенный нами подсчет энергии деформационного упрочнения по петлям гистерезиса, полученным при мягком нагружении стали 22к в упругопластической области, показывает, что эта величина может во много раз превосходить величину энергии статического разрушения (рис. 1.2). В качестве критерия усталостного разрушения предлагается принять, что суммарная энергия пластического гистерезиса равна энергии, поглощенной при статическом растяжении. При этом кривую усталости предлагается характеризовать зависимостью (1.42) или в деформациях в виде (1.43). [c.15]

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]

Рис. 6.60. Пилообразные циклы деформации. используемые при испытаниях на высокотемпературную малоцикловую усталость и соответствующие петли гистерезиса а — 1 Ь нагружение быстро —

Рис. 6,63. Основные петли гистерезиса (а—г), получаемые методой разделения амплитуды деформации, и типичные данные испытаний на усталость стали 316 (й-э), (I, j = р, с) [90]

Рис. 7.4. Величина свободного расширения и кажущееся удлинение (вверху) и петля гистерезиса напряжение—температура (внизу) при внефазной (слева) и внутри-фазной (справа) термической усталости для стали с 0,16 % С (Ае = 0,5 %) [7]

На рис. 7.6 в качестве примера приведены петли гистерезиса напряжение—деформация при термической и высокотемпературной малоцикловой усталости. Температурный цикл и цикл деформации имели треугольную форму, поэтому и скорость изменения температуры была постоянной. Зависимость напряжение— [c.250]

При высокотемпературной изотермической малоцикловой усталости петля гистерезиса имеет одинаковую форму и при растяжении, и при сжатии. В отличие от этого при термической усталости наблюдаются существенные различия. В частности, если при температурах выше 600 °С становится заметной ползучесть, то происходит падение напряжений. Петля гистерезиса при внефазной термической усталости почти одинакова по форме с петлей гистерезиса при внутрифазной термической усталости при перестановке растяжения и сжатия. Кроме того, при сравнении петель гистерезиса при термической усталости и при высокотемпературной малоцикловой усталости с пилообразным циклом деформации (см. рис. 6.60) обнаруживаетс я сходство по форме петель между вне-фазным циклом и циклом деформации быстро—медленно и между внутрифазным циклом и циклом деформации медленно—быстро. Причина такого сходства заключается в том, что несимметричность петли гистерезиса образуется вследствие добавления деформации ползучести в первом случае в направлении сжатия, а во втором — в направлении растяжения. [c.251]

Стадия циклической текучести наблюдается у металлических материалов, имеющих физический предел текучести, и связана с прохождением фронта Людерса - Чернова в условиях циклического деформирования. После достижения определенного чис (а циклов (соответствующих окончанию стадии ЦИЮ1ИЧССКОЙ микротекучесги) наблюдается начало раскрытия петли гистерезиса и снижение действующего напряжения Стц(при испытаниях с общей постоянной деформацией за цикл) у образцов из отожженного железа (рис. 9), Происходит процесс макроскопического циклического разупрочнения. Такое поведение характерно для материалов, имеющих физический предел текучести и испытываемых на усталость ниже статического предела текучести. На [c.24]

Фирма MTS (США) выпускает универсальные гидравлические и гидрорезонансные испытательные машины различной мощности — от 0,1 до 5 Мн (от 10 до 500 тс), предназначенные для проведения испытаний на статическое растяжение, сжатие и изгиб, на малоцикловую усталость, кратковременные или длительные испытания на ползучесть, усталостные испытания при постоянной амплитуде с различной формой цикла (синусоидальная, треугольная, трапецевидная и др.), усталостные испытания с программным изменением ам плиту-ды, среднего уровня напряжений и частоты, а также с изменением указанных параметров по случайному закону. Кроме того, машины оборудованы системой обратной связи и могут воспроизводить эксплуатационный цикл нагружения, записанный на магнитофонную ленту или перфоленту. При усталостных испытаниях всех видов осуществляют регистрацию скорости роста трещин, накопления усталостных повреждений и пластических деформаций и оценивают чувствительность металла к концентрации напряжений по динамической петле гистерезиса. Частота циклов может изменяться от 0,0000 1 до 990 Гц. Особенность компоновки машин этой фирмы — разделение на отдельные независимые блоки исполнительного, силозадающего и програм-мно-регистрирующего агрегатов. [c.206]

Мягкое нагружение представляет собой режим испытаний, при котором возможно накопление как квазистатических, так и усталостных повреждений. Характерной особенностью исследуемого материала оказывается то обстоятельство, что при исходном нагружении в пределах упругости, когда > 1,20 1 = 0,57 Оцц, по мере набора числа циклов нагружения в мягком режиме наблюдалось раскрытие петли гистерезиса (рис. 1.4.1, б, кривые Од, 02, Од) и происходило накопление односторонних деформаций, причем при числе циклов, близком к образованию треш ины усталости, процесс усиливался (рис. 1.4.2, Жтр = 795). При этом [c.59]

Нами проведено комплексное изучение поведения аустенитных сталей при нагреве и малоцикловом нагружении на установке ИМАШ-22-71 [2]. Испытания осуществлялись при одночастотном малоцикловом нагружении (частота 1 цикл/мин) по схеме одноосного растяжения — сжатия на образцах сталей Х18Н10Т и 0Х18Н10Ш при 650° С (температуре интенсивного деформационного старения). При построении кривых усталости (о — N) были выбраны значения амплитуды напряжения, превышающие предел текучести материала. Деформационное упрочнение в указанных условиях испытания определялось изменением напряжений и деформаций при этом упрочнение за каждый цикл характеризуется шириной петли гистерезиса. Ранние стадии усталости сопровождаются наибольшей шириной петли упругопластического гистерезиса, которая затем интенсивно уменьшается в пределах первых 10 циклов нагружения, достигая установившегося значения. Перед разрушением вновь имеет место расширение иетли гистерезиса. [c.75]

Серия микрофотографий, снятых с поверхности образца стали 0Х18Н10Ш в процессе нагружения и отражающих развитие структурных изменений при малоцикловой усталости, представлена на рис. 1. Четкие, легко различимые полосы скольжения появляются уже на ранних стадиях испытания (рис. 1, а, б). В дальнейшем число таких полос скольжения, полос сдвига и двойников увеличивается и они захватывают новые зерна образца (рис. 1, в), приводя к упрочнению материала, в связи с чем ширина петли гистерезиса уменьшается. Картина в общем аналогична наблюдаемой при статическом деформировании, когда увеличение действующего напряжения и деформации активизирует все большее число плоскостей скольжения, что приводит к заметному упрочнению стали. Возникающие полосы скольжения являются устойчивыми и не удаляются при слабой полировке поверхности образца. Карбидное травление образца стали 0Х18Н10Ш после разрушения показало, что в зоне магистральной трещины скапливаются карбидные частицы, которые служат локальными концентраторами напряжения (рис. 1, г) и тхриводят к появлению микротрещин. [c.75]

Статистическая интерпретация петли гистерезиса / Полак Я., Клеснил М.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 68—74. [c.422]

Для описания кривой усталости и условий усталостного разрушения в связи с асимметрией цикла и при плоском напряженном состоянии были привлечены, с одной стороны, характеристики несовершенной упругости в виде ширины петли гистерезиса, с другой — статистические представления об усталостном разрушении в связи с вероятностными представлениями о действительной напряженности поликристалла. Развитие статистического аспекта усталостных процессов дало возможность охарактеризовать влияние структурной неоднородности на условия подобия и заменить условные понятия чувствительности к концентрации напряжений зависимостью максимальных разрушающих напряжений в зонах концентрации от дисперспи усталостных свойств и неоднородности напряженного состояния. [c.41]

Из уравнения (4.14) следует, что при любых малых значениях Оа (в области многоцпкловой усталости) ширина петли гистерезиса не равна нулю, что может отражать свойства несовер- [c.144]

Термическая усталость является результатом деформации, которая возникает из-за стесненности термического расширения детали, связанного с возникновением температурных градиентов термическая усталость может привести к растрескиванию детали. Деформация, порождающая термическую усталость представляет собой произведение коэффициента термического расширения на изменение температуры. Хорошим способом моделировать термическую усталость является испытание на малоцикловую усталость при постоянной амплитуде деформации. Петля гистерезиса, соответствующая такому методу испытаний, представлена на рис. 7.15. Верхняя часть рис. 7.15 характеризует петлю гистерезиса при испытаниях суперсплавов в обычной отливке. А на нижней части рисунка, относящейся к суперсплавам направленной кристаллизации, показано, что чем ниже модуль упругости, тем уже петля гистерезиса. Такая связь объясняется тем, что, во-первых, предел текучести у низкомодульного сплава направленной кристаллизации равен пределу текучести высокомодульного сплава для обычных отливок и, во-вторых, более низкий модуль упругости требует меньшей пластической деформации, чтобы достигнуть той же самой полной деформации. Амплитуда пластической деформации высокомодульного сплава для обычных отливок (Дe ,)oк выше, чем у низкомо- [c.272]

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]

В 1961 г. Иен и Гленны [44, 161] проанализировали литературу в области термической усталости. Дальнейшая работа по применению методики, предложенной Коффином, показала возможность установления зависимости между петлей гистерезиса нагружения в функции от повторяющихся изменений температуры и величиной деформации [19]. [c.8]

Закономерности малоцикловой усталости при неизотермическом нагружении с энергетической позиции приведены в работе [80]. Сталь 12Х18Н9Т, сплав ХН80ТБЮ, а также аустенитно-фер-ритную сталь испытывали при жестком режиме нагружения в интервале температур, при которых свойства материалов стабильны, так что петля упругопластического гистерезиса оказалась замкнутой и мало трансформировалась вплоть до разрушения образца. Каждая ветвь стабилизированной петли гистерезиса (в том числе и для режима с выдержкой) удовлетворительно аппроксимировалась параболической зависимостью, параметры которой зависели от основных характеристик процесса малоциклового нагружения и нагрева. Это позволило аналитически описать площадь замкнутой петли гистерезиса и определить количество энергии, рассеиваемой в единице объема материала за цикл, по числу циклов и к моменту разрушения. [c.64]

Предполагается, что влияние поврежденности начинается после определенного инкубационного периода, соответствующего некоторой величине поврежденности материала. При малоцикловой усталости это влияние начинается с началом изменения параметров стабильной петли гистерезиса при симметричном пропорююнальном циклическом нагружении. При ползучести под действием постоянного напряжения влияние поврежденности начинается с началом третьего нестационарного участка ползучести. [c.379]

Рис. 6.45. Треугольный цикл Деформации. цикл напряжения при мапоцикловой- усталости с заданной деформацией и вид петли гистерезиса

Рис. 7.G. Петли гистерезиса при внефазной (а) и виутрифазной (б) термической усталости стали SUS 304 (тонкими линиями обозначены петли гисте-рззиса при высо1сотемпературной малоцикловой усталости при постоянной

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...