Повреждение усталостное рассеянно

Петля гистерезиса динамическая 45 Плотность энергии деформации 22 Поверхность 51, 95, 103, 128 Повреждение усталостное рассеянное [c.252]

Оценка уровня накопления повреждений в материале до момента возникновения усталостной трещины в настоящее время не может быть получена с требуемой для практики достоверностью [29-33, 58, 59]. Имеет место рассеяние экспериментальных данных для конструкционных материалов по определяемому моменту возникновения трещины, в том числе в результате экспериментальной процедуры проведения испытаний, включая и технологию изготовления образцов [28, 60-62]. Это связано [c.45]

Сущность метода состоит в трансформировании случайной эксплуатационной нагру.зки в фиктивное эквивалентное гармоническое нагружение. Критерием трансформации является одинаковое усталостное повреждение за некоторое время t, выраженное чере,з энергию, рассеянную в материале, причем энергия одного цикла определена площадью его петли гистерезиса (рис. 1). [c.105]

Приведенные результаты показывают, что характер изменения необратимого рассеяния энергии в процессе усталостного повреждения как для низкой, так и для высокой частоты является аналогичным и условно может быть разделен на три периода [6]. [c.75]

Выше уже говорилось о том, что физический процесс усталостного разрушения материала можно разбить на две основные стадии стадию рассеянных повреждений (зарождение и развитие системы микротрещин) и стадию развития магистральной трещины. Относительная длительность первой и второй стадий зависит от многих условий. В инженерных расчетах на усталость обычно исходят из предположения, что появление магистральной трещины равносильно полному разрушению. Поэтому для оценки предельного сопротивления материала рассматривают лишь первую стадию рассеянных разрушений. [c.362]

Недостатки большое рассеяние прочности (несущей способности) среди одинаковых соединений в связи с рассеянием действительных сопрягаемых размеров деталей в пределах полей допусков и в связи с рассеянием значений коэффициента трения снижение усталостной прочности валов из-за появления концентрации напряжений трудности неразрушающего контроля прочности соединения сложность сборки и разборки при больших натягах возможность повреждения посадочных поверхностей при разборке. [c.105]

Исследованию рассеянного усталостного повреждения посвящено большое количество работ. Трудно назвать какой-либо физический метод исследования структуры металлов (магнитный, рентгеновский, оптический, электронно-оптический, механический, акустический, голографический, калориметрический, энергетический и т. д.), который бы не обосновывался для исследования усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения магистральной трещины. Однако нельзя утверждать, что эти исследования дали возможность разработать методы, позволяющие достаточно надежно прогнозировать на основе измерения характеристик структурного состояния металлов степень исчерпания долговечности образцов и деталей машин. [c.32]

Приведенные данные свидетельствуют о том, что в области напряжений, превышающих предел выносливости, значение неупругой деформации за цикл на стадии стабилизации определяется размерами и числом микротрещин, возникающих при циклическом нагружении. Наилучшая корреляция имеет место между неупругой дес юрмацией за цикл и произведением числа трещин на их средний размер. Вероятностная трактовка этой характеристики была дана в работе [141]. Это позволяет заключить, что циклические неупругие деформации могут быть использованы в качестве меры рассеянного усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Эта стадия завершается, как уже отмечалось, возникновением магистральной трещины, которая при своем дальнейшем развитии приведет к окончательному разрушению. [c.53]

Усталость и неупругость металлов. Выше на примере результатов исследования взаимосвязи поверхностной картины, усталостных трещин и неупругости (неупругой деформации за цикл, равной ширине дина -мической петли гистерезиса) при многоцикловом нагружении ряда пластичных сталей было показано, что неупругая деформация за цикл пропорциональна произведению плотности трещин на их средний размер, которое может быть принято за меру рассеянного усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Было также показано, что на стадии стабилизации неупругой деформации происходит зарождение магистральной усталостной трещины, после чего процесс усталости определяется развитием этой трещины. [c.67]

Приведенные выше результаты показывают, что рассеянное усталостное повреждение, характеризуемое величиной неупругой [c.69]

Значение неупругой деформации за цикл на стадии стабилизации дает возможность определить долговечность образца из исследуемого материала не только при различных уровнях напряжений, но и при одном и том же напряжении, т. е. позволяет учесть, как уже отмечалось, индивидуальные особенности рассеянного усталостного повреждения в исследуемом образце. [c.70]

Вид напряженного состояния. Представляет интерес рассмотреть соотношение неупругих деформаций за цикл иа стадии стабилизации, характеризующих рассеянное усталостное повреждение в момент зарождения магистральной усталостной трещины при различных видах нагружения. Количество таких экспериментальных данных весьма ограничено и в основном они получены при линейном (растяжение) и плоском (кручение) напряженных состояниях. Результаты исследования неупругих деформаций при симметричном цикле растяжения — сжатия и кручения при многоцикловом нагружении описаны в работе 11711. Достоинством результатов, полученных в этой работе, является то, что испытания при растяжении и кручении проводились на одинаковых образцах и при кручении было обеспечено однородное напряженное состояние, т. е. было исключено влияние градиента напряжений. [c.77]

Подставив (14.3) и (14.5) в формулы (9.49) и (9.51), получим соответственно следующие выражения для определения среднего значения и коэффициента вариации распределения усталостной долговечности (без учета рассеяния интервала времени между нагружениями, и без учета корреляционной зависимости между повреждениями в циклах нагружения) [c.148]

Другая трудность заключается в том, что накопленные к некоторому моменту времени t усталостные повреждения при случайных процессах нагружения в силу реализационного рассеяния являются величинами случайными, тогда как для детерминированного процесса эта величина будет детерминированной. [c.184]

Возможность сравнения случайных и детерминированных величин накопленных усталостных повреждений определяется мерой рассеяния первых из них. Анализ показывает, что при относительно больших числах циклов нагружения (как это всегда имеет место при расчетах на усталость) реализационным рассеянием накопленного усталостного повреждения можно пренебречь. Тогда действительное усталостное повреждение при случайном процессе нагружения можно заменить ее средним значением и считать величиной детерминированной. [c.184]

При оценке и прогнозировании циклической долговечности дисков возникают некоторые проблемы а) расчетная аппроксимация кривых усталости б) выбор критериев сложного напряженного состояния, позволяющих использовать данные о малоцикловой усталости, полученные при одноосном напряженном состоянии в) учет концентрации напряжений и деформаций г) суммирование повреждения от малоцикловой усталости и ползучести и учет эффектов неизотермичности нагружения д) учет формы цикла при оценке долговечности е) учет рассеяния характеристик малоцикловой усталости при прогнозировании долговечности диска. Несмотря на то, что в последнее время экспериментальные данные по малоцикловой усталости интенсивно накапливаются, количество их остается ограниченным. Необходимость знать соотношения между напряжениями и деформациями и числами циклов до разрушения в широком диапазоне температур и уровней напряжений (деформаций) в расчетных точках делает целесообразным аналитическое описание усталостных кривых. [c.135]

Приведенные на рис. 143 данные показывают, во-первых, что уровни энергий, реализуемых при многоцикловом усталостном разрушении, особенно при большем числе циклов до разрушения, существенно выше, чем при разрушении при монотонном увеличении нагрузки, и, во-вторых, что с увеличением числа циклов до разрушения суммарная рассеянная энергия для большинства исследованных сплавов значительно увеличивается. Это может быть объяснено тем, что с увеличением числа циклов до разрушения, а следовательно, с уменьшением уровня действующих напряжений возрастает доля неопасной энергии, не связанной с усталостным повреждением. [c.200]

Механика рассеянного разрушения. Рассмотрим, например, опыт на усталостное нагружение. Образец, подверженный действию осевых нагрузок, остается неповрежденным большую часть времени. Затем где-либо появляется видимая глазом трещина, которая продолжает расти вплоть до момента полного разрушения. Этот процесс усталостного разрушения может быть разделен на два периода а) период скрытого накопления невидимых глазом повреждений 6) период образования и распространения трещины. [c.8]

Анализ работ, связывающих усталостное повреждение с рассеянной в процессе цилического нагружения энергией, показывает, что для характеристики усталостного разрушения принимаются следующие [c.50]

Процессы усталостного повреждения, условия возникновения и распространения трещин под циклической нагрузкой носят случайный характер, так как тесно связаны со структурной неоднородностью материалов и локальным характером разрушения в микро- и макрообъемах. Усталостные разрушения обычно возникают на поверхности, поэтому качество и состояние поверхности часто является причиной случайных отклонений в образовании разрушения. Эта особенность усталостных явлений порождает существенное рассеяние механических характеристик, определяемых при испытании под циклической нагрузкой. Рассеяние свойств при усталостном разрушении значительно превышает рассеяние свойств при хрупком и вязком разрушениях. В связи с этим статистический анализ и интерпретация усталостных свойств материалов и несущей способности элементов конструкций позволяют отразить их вероятностную природу, являющуюся основным фактором надежности изделий в условиях длительной службы. [c.129]

Рассеяние усталостной долговечности элементов авиационных конструкций в случае естественного процесса накопления повреждений при циклическом приложешги нагрузки имеет закон распределения возникающих трещин от числа циклов нагружения, близкий к нормальному закону. Под единичным циклом нагружения понимается совокупность действующих нагрузок за полет или цикл запуска и остановки двигателя. Поэтому цикл нагружения представляет собой блок переменных нагрузок разной амплитуды и среднего уровня. [c.566]

Повреждающая энергия. Согласно энергетическим представлениям об усталостном разрушении, последнее происходит в результате накопления металлом повреждающей энергии, связанной с пластическим деформированием при циклическом нагружении. Повреждающая энергия Ed, необратимо поглощенная металло>м и представляющая собой изменение внутренней энергии, может быть выражена как разность двух энергий d= j— , где У зрная рассеянная энергия, т. е. подводимая или затраченная механическая энергия Е, — энергия, не участвующая в накоплении усталостных повреждений и выделяющаяся -при циклическом деформировании в виде тепла. [c.41]

На рис. 2, б приведены значения суммарных энергий, подсчитаннв е по формуле (13), предполагающей, что усталостное повреждение обусловливается разницей энергий при заданном уровне напряжений и при напряжениях, равных нределу выносливости. Полученные результаты показ1.1вают, чтО поправка в соответствии с зависимостью (13) не устраняет отмеченных противоречий в характере изменения суммарной рассеянной энергии в зависимости от уровня напряжений. Это, как мы полагаем, связано в первую очередь с неправильностью предполо/кения о независимости неопасной части рассеянной энергии от напряжений. [c.51]

Процесс накопления повреждений, зарождающихся в дискретных полосах скольжения, делят на несколько стадий [25, 931 При феноменологическом же описании многоцикловых усталостных разрушений с целью построения расчетной модели обычно ограничиваются рассмотрением двух основных укрупненных стадий стадии рассеянных (диссеминированных) повреждений (микротрещин, вакансий и т. п.) и стадии развития магистральной трещины, хотя фактически граница этих стадий размыта, и ее приходится фиксировать в определенной мере искусственно. Отношение длительностей обеих стадий может быть весьма различным в зависимости от характера циклического напряженного состояния и типа нагружения (мягкое или жесткое) рассматриваемого конструкционного элемента. При однородном напряженном состоянии и мягком нагружении преобладает стадия рассеянных повреждений, и конец этой стадии можно с определенным приближением рассматривать как наступление полного разрушения, считая, что магистральная трещина развивается в указанных условиях практически мгновенно. [c.19]

Вода омывала наружную поверхность трубки, причем машина автоматически выключалась в момент попадания воды через любую малую трещину во внутреннюю полость образца. В этих условиях коррозионно-усталостные повреждения наружной поверхности носили на протяжении почти всего срока испытаний характер диссеминированных, а стадия развития магистральной трещины практически отсутствовала. При переносе результатов этих испытаний на натурные конструкционные элементы можно принимать приближенно, что после стадии рассеянных повреждений, отвечающих кривым усталости на рис. 5.8, следует еще стадия развития магистральной трещины с начальной длиной 0,4 мм, соответствующей толщине стенки испытанных трубчатых образцов (см. п. 4.4). [c.170]

Живучесть конструкции зависит в значительной мере от последовательности усталостного разрушения ее силовых элементов. Та конструкция, в которой усталостные трещины возникают на многих силовых элементах в интервале одного межосмотрового периода, может и не обладать свойствами живучести. Последовательный характер разрушения конструкции, обусловленный рассеянием усталости силовых элементов и различием их напряженного состояния, способствует обеспечению живучести. Вероятность одновременного появления трещин в нескольких элементах (многоочаговость повреждений) увеличивается с уменьшением рассеяния усталости или при увеличении длительности эксплуатации этих элементов. [c.418]

Глава II посвящена рассмотрению закономерностей зарождения н развития трещин на ранних стадиях с использованием критериев линейной механики разрушения. Особое внимание уделяется анализу деформационных критериев рассеянного усталостного повреждения, условиям зарождения магистральной усталостиой трещины и взаимосвязи традиционных характеристик сопротивления усталостному разрушению с критериями механики разрушения. [c.4]

Процесс усталостного разрушения металлов можно разделить на две основные стадии — стадию зарождения магистральной усталостной трещины и стадию ее развития. Пол магистральной трещиной в этом случае гюдразумевается трещина, которая при заданных условиях нагружения развивается с большей скоростью, чем остальные трещины, и является причиной окончательного усталостного разрушения. Начальные размеры магистральной трещины, т. е. такие размеры, когда магистральную трещину можно выделить из совокупности всех остальных трещин, для пластичных сталей составляют десятые, для высокопрочных сталей сотые доли миллиметра. Стадия зарождения магистральной усталостной трещины (она может быть названа также стадией рассеянного усталостного повреждения) характеризуется наличием большого количества локальных пластически деформированных объемов, являющихся источниками возникновения микроскопических трещин, одна (или несколько) из которых может перерасти в магистральную трещину. [c.32]

В работе [172] показано, что имеет место однозначная связь между особенностями развития рассеянного усталостного повреждения в индивидуальном образце на первой ступени его нагружения и его долговечностью при блочном нагружении. В настоящее время при расчете ресурса деталей машин используют различные линейные и нелинейные гипотезы накопления усталостного повреждения. Наиболее распространенной на практике является гипотеза Пальмгрема—Майнера [c.71]

Величины Де измеряли в ходе эксперимента на каждой ступени нагружения режимов А, Б н В вплоть до разрушения образца. Различные периоды процесса неупругого деформирования (разупрочнение, упрочнение), имеющие место при нагружении с постоянными амплитудами напряжения (см. рис. 39), проявляются и при программном нагружении. Поэтому значения неупругой деформации, соответствующие одним и тем же напряжениям в различных блоках, изменяются в зависимости от числа блоков. При этом будут меняться и соответствующие значения N , огфеделяемые по уравнению (11.25), а следовательно, и значения относительного повреждения, вносимые различными блоками. Последнее означает, что в процессе нагружения непрерывно изменяется положение кривой усталости в координатах — N. Описанные выше изменения значения в процессе программного нагружения имеют место в каждом образце, но в различных образцах они происходят по-разному. Поэтому используемый подход позволяет одновременно учитывать и историю нагружения и рассеяния характеристик усталостной прочности отдельных образцов. [c.75]

Из анализа результатов, приведенных на рис. 45, следует, что для исследованных сталей и режимов нагружения погрешности, возникающие при использовании гипотезы Пальмгрема — Майнера, обусловлены главным образом тем, что при расчете долговечностей не учитывается рассеяние характеристик сопротивления усталостному разрушению индивидуальных образцов на стадии рассеянного усталостного повреждения. Расположение кривых 2 и 3 по отношению к кривой J показывает, что одновременный учет и истории нагружения и рассеяния свойств образцов в соответствии с принятой методикой позволяет повысить точность прогнозирования числа циклов до разрушения. Отметим, что влияние истории нагружения для исследован- [c.76]

Существенное значение в проявлении эффекта градиента напряжений при испытаниях на усталость имеют стадии зарождения магистральной усталостной трещины (стадии рассеянного усталостного повреждения). Это показано как в работах, непосредственно посвященных исследованию структурных изменений на поверхности циклически нагружаемых образцов с различными градиентами напряжений 1247], так и в работах по исследованию неупругих деформаций на стадии стабилизации II58I, [c.82]

Результаты многих исследований показывают, что даже при испытании достаточно большого количества образцов в каждом варианте величина а отклоняется от единицы [23, 34, 40, 46, 52, 56, 66, 67, 76—79]. Эти отклонения имеют детерминированную и случайную составляющую. Детерминированная составляющая возникает из-за того, что действительные закономерности накопления усталостных повреждений более сложны, чем простое линейное суммирование относительных долговечностей. Так, например, вполне отчетливо проявляется тренировка (при а < < сгк) и разупрочнение (при сг > а ) при одноступенчатом однократном изменении амплитуды напряжений (а — амплитуда начальной тренировки — амплитуда напряжений при испытаниях образцов после тренировки). Заметные отклонения От линейной гипотезы получаются при наличии в программном блоке амплитуд, которые меньше предела выносливости и амплитуд >(Т-1д наряду с большими кратковременными перегрузками. В этих случаях сумма относительных долговечностей а может снижаться до значений а = 0,05-г-0,10. Случайная составляющая связана со значительным рассеянием как самих долговечностей N и Л/ ум так и их средних значений Ni и Мсуш (при числе образцов п = == 5-Г-20), входящих соответственно в выражения (5.17) и (5.31). Поэтому при исследовании закономерностей накопления усталостных повреждений при меняющихся амплитудах необходим статистический подход, позволяющий выявить соотношение между детерминированной и случайной составляющими величины а, и тем самым получить более обоснованные выводы о действительных закономерностях накопления усталостных повреждений. Не-учет случайной составляющей, имевший место во многих работах, в ряде случаев приводил к недостаточно обоснованным выводам. Приближенная оценка доверительных интервалов для суммы относительных долговечностей а показывает [23], что при среднеквадратическом отклонении логарифма долговечности 0,2 и справедливости линейной гипотезы в среднем (медианное значение а = 1) 95% доверительный интервал для а составляет 0,6 < <а < 1,6 при условии вычисления а по формуле (5.31) по средним значениям Л/сум и Ni, найденным по результатам испытания 15—20 образцов на каждый вариант при = 0,6 аналогич- [c.170]

Для вероятностной оценки сроков службы по критерию сопротивления усталостному разрушению и для описания надежности элементов конструкций в условиях эксплуатации Я. Сед-лачек [75] предложил использовать статистическое описание процесса усталости при стационарном переменном нагружении, позволяющее охарактеризовать рассеяние сроков службы элементов конструкций. Для нестационарной нагруженности, описываемой фиксированной функцией распределения величин измеренных напряжений Б. Лундберг [66] предложил определять допустимые сроки службы элементов авиационных конструкций в зависимости от требований к их надежности, используя линейное суммирование повреждения и кривые усталости с вероятностной оценкой разрушающего числа циклов. [c.255]

Уравнение (III.26) предполагает, что вся рассеянная энергия связана с усталостным повреждением. В случае уравнения (III.27), которое рассматривалось в работах [16, 205] и др., предполагается, что опасной является энергия, равная разнице суммарной энергии и энергии, рассеиваемой при напряжениях, равных пределу выносливости, т. е, что неопасная часть энергии за цикл остает- [c.200]

Одним из наиболее эффективных методов исследования кинетики накопления усталостного повреждения в металлах является Л1етод, основанный на изучении неупругости металлов, и в частности неупругих циклических деформаций и необратимо рассеянной энергии. [c.224]

Экспериментальные исследования условий суммирования усталостных повреждений обычно проводят при детерминировйнном блочном нагружении, поэтому закономерности распределения суммы относительных долговечностей оказываются зависящими от рассеяния характеристик с9противления усталости при регулярном нагружении. [c.95]

Изменение характера разрушения в начальной зоне усталостных изломов, сопровождающееся снижением пределов выносливости, наблюдается также в случае существенного повреждения поверхностного слоя окислением. Так, по данным Г. П. Мещаниновой и Л. А. Козловой, выдерживание образцов из сплава ХН62МВКЮ в течение 25 ч в воздушной атмосфере при 900 и 950° С привело к уменьшению ограниченных пределов выносливости при тех же температурах на 15—20% и к увеличению рассеяния результатов испытаний. Трещины усталости в поврежденном при окислении слое зарождались в большом количестве как по телу, так и по границам зерен, но главным образом они являлись продолжением окисленных границ зерен. [c.359]

Процесс усталостного повреждения разделяется на две стадии стадию накопления микроповреждений, рассеянных по объему тела, завершающуюся образованием первой макротрепщны, и стадию разделения тела магистральной трещиной. Оценка закономерностей производилась по параметрам равной вероятности равного повреждения (Р. Д. Вагапов, О. И. Шишорина и Л. А. Хрипина, 1958—1964). В этих работах устанавливается аналогия между статистической моделью разрушения идеально хрупкого тела по наиболее слабому звену (С. И. Журков и А. П. Александров, 1933) и предложенной моделью повреждения тела первой макротрещиной усталости. Показана возможность такой вероятностной оценки прочности и долговечности крупногабаритных деталей по результатам статистических испытаний модельных образов вплоть до определения нижней границы рассеивания по повреждению первой макротрещиной. [c.408]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...