Трещина усталостная магистральная

Обратимся теперь к излому по вскрытой тре-шине, которая явилась продолжением развившейся трещины от указанного выше очага, расположенного вблизи кромки лопатки (см. рис. 11.6). Ее продолжение под основным изломом связано с формированием излома с теми же особенностями рельефа, что были указаны выше. Вместе с тем она имеет сильное загрязнение продуктами фреттинга от контактного взаимодействия берегов трещины. Это связано с ее остановкой на том этапе развития разрушения, когда произошло слияние двух исследуемых трещин. Слияние второй трещины с магистральной происходило в результате образования ее поверхности не от одного, а от нескольких очагов (см. рис. 11.7). Каждый очаг имел самостоятельное распространение, и их слияние обусловило появление второй макротрещины. Каскад растрескиваний, которые были выявлены по границе излома, соответствует каскаду очагов зарождения усталостных трещин вдоль впадины зуба крепления лопатки к диску. Они указывают на такой же характер зарождения полуэллиптических поверхностных трещин, как и в слз ае образования очага у кромки лопатки. Сформированный рельеф излома в указанных очагах свидетельствует о низкой скорости роста трещины в припороговой области усталостного разрушения данного материала. [c.585]

Приложение к сталям более низких уровней циклических напряжений о = 50 МПа) вызывает незначительные упругие деформации металла и величина электродных потенциалов напряженных и ненапряженных образцов продолжительное время одинакова. На этом этапе разрушения в местах локализации напряжений у различных дефектов типа рисок, включений развиваются коррозионные поражения в виде клиновидных язв, перерастающих в коррозионно-усталостные магистральные трещины, что сопровождается соответствующим снижением потенциала. [c.52]

Итак, на начальном этапе развития усталостной трещины с низкой скоростью, когда доминирует процесс усталостного разрушения за счет развитого процесса скольжения формирование рельефа излома наименее энергоемко и рассеивание энергии имеет неупорядоченный характер. Низкая скорость магистрального роста трещины в этом случае является следствием того, что трещина в каждом локальном объеме металла перед фронтом трещины движется в произвольном направлении в пространстве. Интегральная оценка скорости магистрального роста трещины отражает не истинные затраты энергии на развитие трещины, а лишь интегральное взаимодействие между отдельными локальными разориентированными в пространстве участками фронта движущейся трещины. Именно этот эффект и создает условия для движения трещины (интегрально) с низкой скоростью и кажущимися низкими затратами энергии. [c.269]

Разрушение образцов с ориентацией трещины 0Y при обеих формах цикла нагружения было одинаковым и принципиально отличалось от разрушения диска в эксплуатации. Развитие трещин в этих образцах шло с реализацией преимущественно вязкого внутризеренного разрушения материала, и на значительной площади изломов этих образцов были сформированы усталостные бороздки, направленные по фронту трещин (рис. 9.38). Хрупкого разрушения материала но границам фаз в изломах этих образцов практически не наблюдалось. Развивавшиеся в них трещины продвигались в магистральном направлении сплошным фронтом. Шаг усталостных бороздок в направлении развития трещин возрастал с 0,2 до 1,7 мкм (рис. 9.39). [c.512]

Была проанализирована роль размеров повреждений по поверхности диска на примере одного из испытанных образцов. В зоне максимальных растягивающих напряжений имело место несколько повреждений разных размеров по поверхности. При анализе зоны зарождения трещины установлено, что усталостные трещины зародились от трех повреждений. Причем наиболее опасным повреждением оказался меньший по размерам дефект. Через него прошла магистральная трещина. [c.556]

Разрушение ведущего конического ЗК в эксплуатации происходило в результате проявления конструктивного недостатка. В реальных условиях работы в сопряжении ко.теса с ведущим валом происходила краевая перегруженность шлицев, приводящая к усталостному обламыванию краевого участка одного шлица с образованием вогнутой в тело шлицевого обода поверхности излома (рис. 13.20). В дальнейшем, от этой зоны излома происходило развитие магистральной усталостной трещины сквозь тело ЗК. Таким образом, из-за конструктивного несовершенства рассматриваемого типа ЗК произошло его разрушение в эксплуатации при высоком уровне напряжений в шлицевом соединении, через которое осуществляется его вращение. Первоначально происходило усталостное разрушение одного шлица, и далее от этой зоны зарождалась и распространялась усталостная трещина на все сечение колеса (рис. 13.21). [c.691]

Оценка относительной живучести ЗК показывает, что она составляет 4-7 %. Эта оценка не включает в себя длительность остановки трещин при их переориентировке. Магистральная усталостная трещина берет свое начало от зоны первоначального разрушения одного из шлиц, и тем самым ее зарождение в зубчатых колесах является более ранним, чем при естественном исчерпании устало- [c.694]

Наиболее крупная магистральная трещина образовалась в результате слияния двух параллельных усталостных трещин, которые возникли у основания укороченных шлиц (см. рис. 13.31). При слиянии первоначальных трещин произошло отделение части шлица, а образовавшийся концентратор послужил очагом распространения магистральной трещины, которая и была выявлена в эксплуатации. Аналогичные случаи образования магистральной трещины имели место и ранее. В одном случае, распространение трещин произошло до критического размера, что привело к разрушению вала в полете и отделению винта, который в последующем не был найден. [c.708]

Наиболее вероятной причиной подобных разрушений является накопление повреждений и развитие исходных дефектов, приводящие к появлению и распространению усталостных трещин от повторных воздействий внутреннего давления в процессе эксплуатации. Так, по данным работ [3, 134], некоторые участки магистральных нефтепроводов могут испытывать в среднем 300—350 циклов повторных нагружений в год, вызванных различными технологическими и эксплуатационными факторами (отключение НПО из-за отказов электрооборудования, автоматики, отказов механического оборудования, изменение режимов перекачки и т. д.). [c.137]

Изменение гармонических составляющих сигнала при усталости. Образцы цилиндрической формы с концентратором в виде кольцевой выточки подвергались циклическому растяжению—сжатию по симметричному циклу с частотой 18 гц на гидропульсаторе типа ЦДМ-Ю пу. Материал образца — сталь 45. Циклическое деформирование проводилось в постоянном магнитном поле при напряженности 1000 а м, при которой сигнал с измерительной катушки, охватывающей образец, был максимальным. Измерительная катушка через РС-фильтр высших частот (дифференцирующая цепочка) подключалась к анализатору гармоник типа С5-3. Проведены исследования изменения с числом циклов нагружения гармоник сигнала, возбуждаемого в измерительной катушке за счет магнитоупругого эффекта [1], до седьмой включительно. Результаты исследований представлены на рис. 1, а. Установлено, что некоторые гармонические составляющие (третья и седьмая) претерпевают заметные изменения с момента появления в образце магистральной усталостной трещины. Однако следует отметить, что измерение гармонических составляющих, кратных частоте нагружения, связано с некоторыми трудностями, заключающимися в том, что при низкочастотном нагружении для уверенного разделения гармоник необходимо работать при очень узкой полосе пропускания анализатора гармоник, а это накладывает жесткие требования к стабильности частоты нагружения, задаваемой испытательной машиной. По этой причине, а также вследствие их малости не удалось замерить изменение при усталости гармоник выше седьмого номера. [c.134]

Многочисленные эксперименты показали, что при появлении в образце магистральной усталостной трещины форма сигнала, возбуждаемого в катушке при циклическом растяжении—сжатии образца в постоянном магнитном поле, существенно изменяется. На кривой появляются изломы (ступеньки), [c.135]

При проведении усталостных микроструктурных исследований металлических материалов методами тепловой микроскопии весьма важно осуществлять количественную оценку процесса зарождения и распространения усталостной трещины. Пр этом чаще всего используют или визуальное наблюдение за распространением магистральной трещины с измерением ее длины с помощью-микроскопа и микрометрической насадки АМ9-2, или методы измерения электрического потенциала в зоне распространения трещины. Автоматические анализаторы изображения позволяют получить данные о длине трещины и площади пластической деформации в ее вершине. [c.286]

Очевидно, циклические деформации, которые определяются размерами и числом микротрещин, возникающих в процессе циклического нагружения, могут быть использованы в качестве меры усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Эта стадия завершается возникновением магистральной трещины, которая при дальнейшем развитии приведет к окончательному усталостному разрушению. [c.6]

Магистральным трещинам в зонах разрушения сопутствует сетка развитых мелких трещин, что указывает на усталостный характер разрушения и подтверждает принятое предположение о жестком режиме циклического упругопластического деформирования в исследуемых зонах телескопического кольца. [c.146]

Расчетная оценка малоцикловой долговечносга. На базе полученной информации о циклических деформаций в опасной точке детали и кривых малоцикловой усталости оценим долговечность телескопического кольца, используя деформационно- кинетический критерий прочности при постоянных температурах [см. соотношение (1.3)]. Разрушения детали (см. рис. 3.2) в условиях эксплуатации, а также модели при стендовых испытаниях в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения имеют преимущественно усталостный характер (наличие сетки мелких трещин, инициирующих магистральное разрушение, без признаков накопления односторонних деформаций), поэтому расчетное критериальное уравнение, описьшающее предельное состояние материала, обусловленное накоплением усталостных повреждений, принимаем в виде [c.144]

Трещины термической усталости развитие в зонах конструктивных и технологических концентраторов напряжений. Ориентированы в угловых щвах поперечно шву, в стыковых швах в поперечном и продольном направлениях и, кроме того, в виде сетки трещин, сопровождающих магистральную трещину. Усталостные трещины (механической усталости) развиваются поперечно и продольно шву [c.268]

В соответствии с др. теориями, физич. природа процесса усталости отлична от природы статич. наклепа. Образование микроскопич. трещин при циклич. нагрузках рассматривается в этом случае как процесс постепенного ослабления межатомных связей и развития необратимых повреждений в определенных участках структуры (напр., на границах мозаичных блоков). Модель неоднородного упруго-пластич. деформирования конгломерата случайно ориентированных кристаллов послужила основой для теорий усталостного процесса как в детерминированной, так и в вероятностной трактовке. При напряжениях, не превосходящих предела текучести металла, усталостные процессы связаны лишь с явлениями местной пластич. деформации, не проявляющейся макроскопически, и рассматриваются как квази-упругие. Числа циклов, необходимые для усталостного разрушения при таких уровнях напряженности, измеряются сотнями тыс. и млн. При напряжениях, превосходящих предел текучести, явления усталости сопровождаются макросконическими пластич. деформациями и рассматриваются как упруго-пластические. Число циклов, необходимое для разрушения в этой области, измеряется сотнями и тысячами. В зависимости от условий протекания процесс У. может также сопровождаться фазовыми превращениями в металлах. Так, при новы-шенных темп-рах происходит выделение и перераспределение упрочняющих фаз при переменном нагружении, что иногда приводит к ускоренному ослаблению границ зерен, и при длительной работе трещины усталостного разрушения возникают в этом случае на границах зерен. Физико-химич. превращения в структуре наблюдались также и при комнатной темп-ре при циклич. напряжениях выше предела У. Стадия усталостного разрушения, связанная с развитием трещины, возникает на разных этапах действия переменных напряжений. При большой структурной неоднородности, свойственной, например, чугунам, в местах включений графита система микротрещин возникает задолго до развития магистральной трещины, приводящей к окончательному усталостному разрушению. Для структурно более- однородных металлов, напр, конструкционных сталей, образованию отдельных микро-, а потом макротрещин предшествуют длительно накапливающиеся изменения, и трещины возникают на относительно поздних стадиях, развиваясь с нарастающей скоростью. [c.383]

Одним из наиболее вероятных механизмов распространения усталостной трещины в конце I стадии и в начале II стадии РУТ является механизм распространения трещин в условиях отрыва с реализацией двойных плоских скоплений на некотором расстоянии от вершины трещины [28]. При анализе этого механизма в качестве критерия зарождения дислокационной трещины впереди магистральной трещины было принято условие безактиваци-онного слияния первых четырех дислокаций из двойного скопления. Это слияние происходит при достижении теоретической прочности на сдвиг с образованием дислокационной трещины минимальной длины 2Ь (Ь - вектор Бюргерса). Этот механизм соответствует экспериментально наблюдаемому дискретному [c.123]

В полуцикле разгрузки образца материал в вершине усталостной трещины и за ней находится под действием остаточных растягивающих напряжений [151]. Перед вершиной трещины материал находится под действием сжимающих напряжений. В такой ситуации вполне естественно ожидать реализации дислокационной трещины перед вершиной трещины на некотором расстоянии от нее и разрыва соединяющей их перемычки, как это рассмотрено в работе [64]. Возникновение дислокационной трещины перед вершиной магистральной трещины (рис. 3.26) обусловлено тем, что наибольшее неренапряжение материала в цикле нагружения достигается именно на некотором расстоянии перед вершиной трещины на восходящей ветви нагрузки, где имеет место объемное напряженное состояние. Ориентировка полос скольжения для рассматриваемой ситуации соответствует возникновению дислокационной трещины в момент перехода от восходящей к нисходящей ветви нагрузки. В связи с этим последующее формирование свободной поверхности в результате разруи е-ния материала становится естественным в резулт.- [c.167]

Итак, с момента возникновения усталостной трещины в металле при достижении порогового коэффициента интенсивности напряжения (КИН) Kth формирование свободной поверхности при подрастании трещины определяется процессом мезотуннелирования, для которого характерно чередование интенсивности затрат энергии между областями, формирующими туннели, и областями, являющимися перемычками между ними. При низком уровне интенсивности напряженного состояния расстояние между мезотуннелями велико, что приводит к эффекту движения трещины в каждом туннеле путем разрушения материала при нормальном раскрытии трещины в направлении перпендикулярном магистральному направлению роста трещины. Фронт трещины раздроблен, доминирующим механизмом разрушения является скольжение при небольшом участии ротационных мод деформации и разрушения, обеспечивающих завершение процесса отсоединения областей металла по поверхностям реализованного сдвига. [c.182]

Переход к развитию разрушения путем формирования усталостных бороздок сопровождается снижением рассеивания фрактальных характеристик по каждому направлению. В магистральном направлении роста трещины фрактальные характеристики ниже, чем в перпендикулярном направлении, потому что мезо-туннелирование трещины отражается развитой поверхностью излома за счет разрушения перемычек между мезотуннелями. Их высота оказывает существенное влияние на получаемую фрактальную характеристику усталостного излома. [c.267]

При фрактографическом исследовании изломов образцов было установлено, что образец, который испытывали по трапецеидальной форме цикла нагружения с ориентацией трещины ОХ, разрушился подобно разрушению диска в эксплуатации. Трещина туннелировала в магистральном направлении, продвигаясь по границам фаз материала и оставляя некоторый период времени на разрушение перемычки между туннелями (рис. 9.38). Последующее разрушение перемычек шло по вязкому механизму с формированием в изломе усталостных бороздок, перпендикулярных магистральному нанравлению роста трещины. Шаг этих бороздок но длине трещины практически не менялся и в пределах каждой перемычки составлял 0,5- [c.512]

Добавление этой дополнительной длительности работы колес с усталостными трещинами к уже установленной для этапа распространения трещины свидетельствует о том, что для двух исследованных ЗК с наработкой 875 и 511 ч после последнего ремонта вся длительность работы детали с усталостной трещиной была существенно меньше после ее зарождения от шлиц. Следовательно, если в ЗК трещины отсутствовали во время ремонта, то существует высокая вероятность того, что в межремонтный период может происходить зарождение и развитие всего процесса усталостного выкрашивания шлиц, последуютцего зарождения и распространения магистральной усталостной трещины до разрушения ЗК. Поэтому для данного вида ЗК при допуске начального выкрашивания шлиц в эксплуатацию было введено дополнительное требование к однократному контролю ЗК при половине наработки межремонтного ресурса. [c.694]

Рис. 13.31. Внешний вид (а) редуктора (/) и втулки (2) воздушного винта АВ-72 двигателя АИ-24 самолета Ан-24, а также вид (б) расположения наибольших усталостных треш ин (указаны стрелками) в вале винта АВ-72Т двигателя АИ-24ВТ самолета Ан-26Б и (в) рельеф его излома по магистральной трещине с очагами " 1" и "2" в зоне выкрашивания шлиц h — шаг макролиний усталостного разрушения

Серьезные последствия из-за разрушения вала потребовали проведения оценок длительности роста усталостных трещин для введения обоснованной периодичности осмотров узла с целью упреждающего выявления возможного ослабления затяжки стыка. Такая оценка была выполнена по двум магистральным трещинам от шлицевого фланца вала винта, излом одной из которых представлен на рис. 13.31. Оказалось, что, несмотря на различие в длинах магистральных трещин, в их изломах имеет место регулярное формирование макролиний усталостного разрушения. Они характеризуют развитие трещины от полета к полету, и их число характеризует 60 ПЦН для трещины, которая развилась после того, как фрагмент шлица "вывалился" в результате слияния первоначальных усталостных трещин. Вал налетал 63 полета на одном самолете, после чего был установлен на другой самолет, где налетал 531 полет, а затем был установлен на третий самолет и налетал на нем 271 полет до обнаружения трещин. Можно считать, что усталостных трещин в валу не было в момент его последней перестановки с самолета на самолет. Вместе с тем начальные повреждения шлиц, от которых стартовала трещина, в валу уже [c.711]

Разрушение стрингера имело усталостный характер, на что указывали имевшиеся в изломе усталостные макролинии (см. рис. 14.1). Общее строение излома свидетельствовало о том, что разрушение стрингера произошло в результате развития в нем двух усталостных трещин от острых кромок отверстия под болт с внешней (по отношению к стенке стрингера) стороны полки. Направление роста трещины в сторону стенки стрингера являлось магистральным. [c.731]

Учитывая эквивалентность каждой усталостной мезолинии всему блоку нагрузок, представленному на рис. 14.1, оценка периода разрушения стрингера проводилась путем подсчета количества этих линий в изломе магистральной трещины. Для расчета в направлении развития трещины был измерен размер шага усталостных линий h. Результаты этих измерений представлены на рис. 14.3. Там же приведена расчетная зависимость периода [c.734]

Сигналы АЭ в полной мере отражают последовательность процессов зарождения и распространения усталостной трещины. Первый перегиб на акустограмме связан с началом магистрального развития усталостной трещины, что хорошо согласуется с результатами фрактографического анализа. Несколько опережающий подъем уровня сигналов АЭ объясняется возникновением множества очагов около распространенного на поверхности дефекта материала. Только некоторые из них получили дальнейшее развитие. Следует указать на некоторое изменение в характере накопления сигналов АЭ уже в процессе распространения трещины, что отражается временным снижением возрастания шага усталостных бороздок. Эта ситуация отражает особенности проведения испытаний --в указанный временной период имело место снижение уровня внутреннего давления, которое в последующем было восстановлено. Это было связано с течью в патрубке, который был после временной остановки испытаний заменен, и далее поддерживался постоянный уровень внутреннего давления вплоть до течи самого гидроцилиндра. Это отражается в закономерном увеличении шага усталостных бороздок в направлении роста трещины, а также в закономерном возрастании сигналов АЭ. [c.759]

Зарождение трещин связано с возникновением больших растягивающих напряжений в результате скопления дислокаций, образующихся у препятствий или расположенных вдоль полос скольжения, коагуляции вакансий, возникновения экструзий и эитрузий (выдавливания тонких лепестков металла толщиной менее 1 мкм) в полосах скольжения. Известны две основные схемы роста усталостных трещин первая заключается в повторном раскрытии и закрытии трещины, вторая —в слиянии микротрещин или пор с магистральной трещиной. [c.9]

В том случае, когда в результате постепенного возрастания электрического сопротивления будет исчерпана шкала записывающего прибора, необходимо провести повторную компенсацию падения напряжения на образце с помощью низкоомного потенциометра ИП (см. рис. 84). При быстром росте электрического сопротивления материала, происходящего, например, во время распространения в образце магистральной усталостной трещины, целесообразно перейти на измерение с помощью более грубых шкал фотоусилителя ЯЯд или уменьшить чувствительность схемы переключением лотенциометра ИП с высшей чувствительности на низшую. [c.153]

Микроструктурные исследования показали, что усталостное разрушение биметаллической композиции как при комнатной температуре, так и при 800°С имеет сложный характер — в отсутствие четко выраженного деформационного микрорельефа в науглероженной зоне стали Х18Н10Т, а также в обезуглероженной зоне основного металла интенсивное дробление зерен и разрыхление поверхности сопровождаются образованием многочисленных очагов разрушения. При этом дробление происходит раньше, чем начинается развитие главной транскристаллической или межкристаллической трещины, приводящей к потере несущей способности слоя стали СтЗ. Межслойная поверхность раздела служит эффективным барьером для усталостной трещины,, так как напряженное состояние в вершине движущейся трещины резко изменяется. Магистральная трещина распространяется в плакирующем слое а при слиянии ее с трещиной материала основы образец ломается. [c.225]

Для углеродистых и некоторых легированных сталей, не обладающих физическим пределом выносливости, технически чистых меди и алюминия в отожженном состоянии предел выносливости соответствует Абц = 2 10 мм/мм для аустенитных сталей, углеродистых и легированных, обладаюгцих физическим пределом текучести Дбн = 1,5 10 мм/мм, для технически чистой меди в состоянии поставки и ее сплавов Абц = 5 - 10 мм/мм, для многих сплавов на основе титана, алюминия и никеля Аён < Ю мм/мм. Это свидетельствует о том, что возникновение магистральной усталостной трещины в различных сплавах происходит при различной степени повреждения и чем больше величина Абн, соответствующая пределу выносливости, тем больше степень такого повреждения. [c.8]

Более продолжительный период // заметно отличается от периода /. В частности, в начале периода // при напряжениях выше предела выносливости величина прогиба образцов уменьшается и тем интенсивнее, чем больше амплитуда приложенных напряжений. Это вызвано нагревом образцов, способствующим протеканию динамического д ормационного старения, следствием которого является ускоренный процесс упрочнения. С понижением амплитуды напряжений самонагрев образцов снижается, а величина прогиба стабилизируется. В конце периода // появляются разветвленные макротрещины, перерастающие в магистральную трещину. Период /// соответствует ускоренному росту усталостной макротрещины. При напряжениях, близких к пределу выносливости, деление деформационных кривых на периоды не имеет смысла, т.е. этй кривые при испытании образцов в воздухе трансформируются в почти прямые линии. [c.79]

Установлено, что при идентичных напряжениях выше циклического предела пропорциональности меньшую долговечность имеют образцы в 3 %-ном растворе Na I, хотя в дистиллированной воде неупругая составляющая деформирования больше (см. рис. 35). Это связано с тем, что первоначально адсорбция среды на поверхности металла, а также растворение анодных участков облегчают движение и разрядку дислокаций, интенсифицируя тем самым процесс разупрочнения. Однако в деформационном периоде // происходит развитие относительно большого количества трещин из коррозионно-усталостных язв, что увеличивает гетерогенность пластического течения, локализирующегося в вершинах трещин. Различие в скорости коррозии стали в соляном растворе и дистиллате (см. рис. 39) приводит к созданию на поверхности геометрически неэквивалентных и заметно отличающихся по количеству коррозионно-усталостных язв, инициирующих возникновение трещин, что в неодинаковой степени уменьшает концентрацию напряжений на магистральной трещине, а также влияет на процесс неупругого деформирования в целом. При испытании стали в растворе хлорида натрия, по сравнению с дистиллатом, трещин больше и возникают они раньше. [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...