Трещина усталостная малая

Расположение плоскости трещины (поверхность излома) перпендикулярно поверхности элемента конструкции характерно только для идеально хрупкого разрушения. Такая ситуация может наблюдаться при росте усталостных трещин с малой скоростью (короткие трещины), когда реализуемая пластическая деформация у поверхности металла не оказывает существенного влияния на ориентировку плоскости трещины. Рассматриваемые в этом разделе способы торможения роста трещин применимы к ситуации, когда процессом формирования скосов от пластической деформации можно пренебречь. [c.445]

Во всех изломах были выявлены усталостные бороздки, шаг которых у кромки отверстия составил не менее 0,34 мкм (рис. 10.9). Отмечается различное ускорение трещин вдоль малой оси "а" (вглубь диска) при различной наработке дисков в эксплуатации. Оно тем меньше, чем больше наработка. Это согласуется с представлением о том, что периоды зарождения и роста усталостных трещин пропорциональны друг другу независимо от уровня концентрации напряжений и вида напряженно- [c.548]

Рис. 10.9. Закономерность изменения шага усталостных бороздок 8 в направлении роста трещины вдоль малой оси фронта трещины а для совокупности исследованных дисков, данные о которых приведены в табл. 10.2

Рис. 10.11. Закономерность изменения шага усталостных бороздок 8 в направлении роста трещины вдоль малой оси фронта трещины а в диске III ступени турбины, который был испытан по ЭЦИ в составе двигателя НК-8-2у на стенде

Трещины в лопатках двигателя НК-8-4 зарождались на расстоянии 121-177 мм от подошвы замка, а двигателя НК-8-2у — на расстоянии 1 OS-165 мм. Это могло сказаться в рассеянии наработки лопаток к моменту образования усталостных трещин, с учетом того факта, что период роста усталостной трещины пренебрежимо мал по сравнению с периодом зарождения трещины (менее 10 %). Выполненный анализ показал, что наработка лопаток на момент обнаружения трещин и/или к моменту разрушения лопаток не зависит от места за- [c.618]

При экспериментальном построении вторичных кривых усталости следует учитывать, что чем выше перегрузка, тем большими могут оказаться вторичные пределы выносливости. Это связано с пластической деформацией при первых циклах перегрузки, которая проходит у вершины трещины и снижает скорость роста усталостных трещин. При малой величине перегрузки пластическая деформация у вершины трещины незначительна. Поэтому вторичные пределы выносливости монотонно понижаются по мере увеличения наработки и отношения глубины трещины к диаметру образца i[16, 34]. [c.37]

Значительную трудность в расшифровке характера разрушения представляют изломы высокопрочных металлов и сплавов. Из-за высокой чувствительности к трещине усталостная зона в изломах этих материалов занимает относительно малую зону, что также затрудняет анализ. [c.123]

При круговом изгибе цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной, когда постоянной остается стрела прогиба, развитие усталостной трещины будет геометрически устойчивым. Кинематическая система ее контуров будет концентрической. Это нагружение создает такую устойчивую форму трещины, что малые случайные отклонения в нагрузке, геометрии и местные не- [c.200]

Заметим, что согласно концепции у рост усталостных трещин происходит при любых Ki (см. (6.40)). Фактическое построение зависимостей максимальной нагрузки за цикл от числа циклов до разрушения показывает, что при достаточно низких нагрузках,скорость трещины очень мала, а число циклов, требуемое для разрушения тела, становится нереально большим. Поэтому, если дополнительно к концепции у ввести ограничение на возможные скорости роста усталостных трещин [c.326]

В сталях, мало чувствительных к трещине, зона распространения усталостной трещины тем больше, чеМ ниже уровень приложенного напряжения и, следовательно, меньше необходимое -живое" сечение образца или детали, способное выде кать эту нагрузку, исходя из условия прочности при однократном нагружении. Для сталей и состояний, чувствительных к трещине, усталостная зона в Изломе занимает очень малую площадь независимо от уровня действующих напряжений [392]. [c.325]

Вид излома при усталостном разрушении имеет некоторые характерные особенности, позволяющие отличить его от излома при других видах разрушения. Знание этих особенностей может быть полезно при определении причины разрушения и исходной точки развития усталостной трещины. Усталостное разрушение обычно начинается при очень малой видимой пластической деформации и имеет характер хрупкого разрушения. Однако кажущийся хрупкий характер усталостного разрушения не следует смешивать с хрупким разрушением металла при низких температурах. При усталостном разрушении трещина распространяется медленно с периодами прекращений развития, тогда как хрупкое разрушение Нри низких температурах происходит очень быстро. [c.13]

Однако эта зависимость не может быть применена к начальной стадии роста усталостной трещины (длина трещины не более 1 % ширины образца) для отожженного материала (см. рис. 53, а), поскольку в данном случае с первых циклов нагружения в зоне концентратора напряжений возникает заметная местная пластическая деформация последняя приводит к упрочнению зоны концентратора напряжений (вследствие деформационного упрочнения и деформационного старения [48]) и к замедленному распространению трещины при малых ее размерах. [c.83]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

Большинство моделей развития усталостных трещин [11, 12, 141, 336, 349, 351, 430] основываются на рассмотрении элементарных актов разрушения в бесконечно малых объемах материала (математических точках). При этом процесс развития разрушения представляется как непрерывный ряд последовательного разрушения точек, образующих траекторию трещины. Как указывалось в гл. 2, подобное моделирование процесса усталостного разрушения не позволяет объяснить имеющиеся экспериментальные результаты., [c.204]

Таким образом, проведенные исследования позволили отклонить предположения о разрушении металла коллектора в результате снижения малоцикловой прочности или коррозионного растрескивания. Необходимо подчеркнуть, что и по другим характеристикам, таким, как хрупкая прочность, сопротивление усталостным разрушениям на стадии зарождения и развития трещин на воздухе и в коррозионной среде, были подтверждены высокие показатели, при которых преждевременное разрушение коллектора не должно было бы произойти. Вместе с тем, эксперименты по замедленному деформированию (растяжение гладких образцов с малой скоростью деформирования) в коррозионной среде показали, что при составе среды, соответствующей отклонениям, имевшим место в процессе эксплуатации разрушившихся коллекторов (низкий водородный показатель pH, присутствие кислорода), может происходить значительное снижение пластичности стали, причем тем большее, чем ниже скорость деформирования. Такая закономерность соответствует зависимости критической деформации от скорости деформирования в условиях ползучести материала (см. гл. 3). Данное обстоятельство привело к необходимости изучения возможных временных процессов деформирования материала коллектора при стационарном нагружении. Выполненные эксперименты, ре-з льтаты которых будут представлены ниже, показали, что [c.328]

Тщательно обрабатывать поверхность детали, вплоть до полировки, устраняя малейшие царапины, так как они могут явиться началом будущей усталостной трещины. [c.321]

Наиболее опасными для технических объектов оказываются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушение. Кроме усталостных напряжений в механических системах наблюдаются и другие явления, вызываемые вибрациями, например постепенное ослабление ( разбалтывание ) неподвижных соединений. Вибрационные воздействия вызывают малые относительные смещения сопряженных поверхностей в соединениях деталей машин, при этом происходит.изменение структуры поверхностных слоев сопрягаемых деталей, их износ и, как результат, уменьшение силы трения в соединении, что вызывает изменение диссипативных свойств объекта, смещает его собственные частоты и т. п. [c.272]

Выполненные расчеты числа циклов распространения трещины по числу усталостных бороздок показали, что фиксирование первого перелома на акустограмме соответствует моменту возникновения под поверхностью диска очага усталостной трещины. Размеры трещины были малы, она не [c.493]

Разрушение рычагов имело место от боковой поверхности по одному из оснований двутаврового сечения и указывало, что на рычаг действуют из-гибная и боковая нагрузки. Размер собственно усталостной трещины достаточно мал и составляет 5-7 мм на этапе ее стабильного роста. Выполненный анализ закономерности роста трещин показал, что в изломе детали разрушение связано с формированием типичного рельефа для области малоцикловой усталости материала ЗОХГСНА с пределом прочности около 1400 МПа (рис. 15.2). В качестве примера представлен рельеф излома и закономерность изменения шага усталостных бороздок в рычаге при наработке стойки на момент ее разрушения около 30700 посадок (рис. 15.3). [c.775]

Основные допущения и постановка задачи. Пусть оплошной вд-лиддричесмй вал кругового поперечного сечения подвергается чистому изгибу под действием изгибающего момента М, вращающегося с постоянной угловой скоростью. Разрушение такого зала происходит вследс вие постепенного развития поперечной усталостной трещины. Наблюдаемые формы этих трещин, как повило, асимметричны вследствие асимметрии начальных трещин, а также вследствие неустойчивости осесимметричного фронта трещины к малым случайным изменениям Круповой линий фронта. Тем не менее в данной исследовании будем предполагать, гго усталостная трещина в любой момент времени имеет форму кругового концентрического кольца, растущего от границы вала. Другое допущение состоит в том, что ши шна Гольда в начальный момент времени считается равной. гораздо меньшей радиуса вала. / [c.73]

Характер влияния различных факторов на зарождение трещин и их распространение в ряде случаев принципиально различается между собой [108]. Например, при усталостном разрушении во многих материалах сопротивление возникновению разрушения выше при мелком зерне, а сопротивление развитию разрушения повышается с укрупнением зерна. Такое явление наблюдалось, в частности, в литейных никельхромовых жаропрочных сплавах, в ряде алюминиевых сплавов и т. д. Существует мнение, что зарождение усталостной трещины в малой степени зависит от частоты приложения нагрузки, в то время как процесс распространения трещин зависит от частоты в гораздо большей степени [28]. При длительном высокотемпературном статическом нагружении существенно различие по характеристикам сопротивления возникновению и развитию разрушения между однотипными деформируемыми и литейными сплавами по первой характеристике литейные сплавы, как правило, значительно превосходят деформируемые, по второй — могут уступать. [c.8]

Наиболее опасными для работоспособности деталей с усталостными трещинами являются перегрузки, носящие динамический характер, так как в этом случае резко возрастает возможность возникновения хрупкого разрушения детали. Однако характерной особенностью работы деталей с нераспространяю-щимися усталостными трещинами является малая чувствитель- ность их к такого рода перегрузкам. Как показывают результаты опытов, нестационарность режима нагружения (наличие перегрузок) не является более опасным для детали с нераспро-страняющейся трещиной, чем для детали, не имеющей трещин [c.95]

Скорость роста усталостной трещины в 3 %-ном растворе Na I увеличивается для стали У8 по сравнению с испытанием в воздухе всего в 1,1 — 1,3 раза. Таким образом, основное влияние на снижение общего времени до разрушения углеродистых сталей в результате совместного действия циклических напряжений и растворов хлорида натрия, отмеченное выше (см. рис. 36), оказывает сокращение времени до появления растущей усталостной трещины. Из табл. 15 также следует, что раствор хлорида натрия более заметно увеличивает в низкопрочной нормализованной стали 08кп скорость роста усталостной трещины и мало влияет на время до ее зарождения. [c.87]

Если слабообогреваемая подъемная труба введена в водяной объем барабана, она всегда будет заполпена водой, но может попеременно работать как подъемная или как опускная с весьма малыми скоростями при этом периодически затрудняется выход в барабан образующихся в трубе паровых пузырей. Они сливаются, наполняя почти неподвижным паром сечение трубы. Получается так называемый п р о б к о в ы й режим или опрокидывание циркуляции после того как паровая пробка пробьется вверх, вода вновь медленна начинает течь вниз, пока опять не соберется паровая пробка. Вследствие плохой отдачи тепла от нагретой трубы к почти неподвижному пару металл трубы перегревается, на ней могут появиться отдулины и свищи. Резкие изменения температуры металла трубы при попеременном омывании ее водой и паром ведут к возникновению трещин усталостного характера [c.62]

Чтобы обеспечить постоянство ДЛ и / по мере роста длины трещины, постепенно ступенчато снижают максимальные и минимальные нагрузки цикла, причем ДЛ" снижается не более чем на 1—2 % после каждого продвижения трещины на малую величину (0 25 мм). На первом участке ОА скорость ооста усталостной трещины Д/, [c.196]

Испытание на усталость чаще всего осуществляют на вращающемся об разце (гладком или с надрезом) с приложенной постоянной изгибающей нагрузкой, На поверхности образца, а затем и в глубине, по мере развития трещины, нагрузка (растяжение — сжатие) изменяется по синусоиде или другому закону. Определив при данном напряжении время (число циклов) до разрушения, наносят точку на график и испытывают при другом напряжении. В результате получают кривую усталости (сплошная линия) (рис. 63). На этой кривой мы видим, что существует напряжение, которое не вызовет усталостного разрушения, это так называемый <гпредел выносливости (ff-i> r ). При напряжениях ниже ст деталь может работать сколь угодно долго. Но это может быть не всегда необходимо и даже нецелесообразно, так как слишком малы допустимые напряжения (apa6o4< r-i) и большие получаются сечения. В этом случае берут напряжения, которые больше о-ь и заранее известно, что через какое-то время деталь разрушится от усталости (поэтому до разрушения ее надо заменить). Это характеризует случай так называемой ограниченной выносливости. При таких напряжениях работают, например, железнодорожные рельсы. Существенно важно вовремя снять рельс с пути, чтобы избе- кать поломки и крушения поезда. [c.83]

Большинство феноменологических моделей, описывающих процесс разрушения, в том числе усталостного, основываются на рассмотрении элементарного акта разрушения в бесконечно малом объеме материала [12, 38, 141, 282, 336, 349, 351]. Такой подход обязательно приводит к постулированию совпадения зон максимального повреждения и разрушения материала. При моделировании развития трещин в сплошной среде, где любой параметр НДС и повреждения относится к материальной точке, разрушение должно пройти через совокупность точек с максимальной повреждаемостью. В целом ряде случаев построенные на этой основе модели не позволяют объяснить существующие экспериментальные данные. Например, известно, что при смешанном нагружении тела с трещиной, описываемом совместным изменением КИН Ki и Ки, фактическое увеличение скорости развития трещины при росте отношения AKnl Ki оказывается существенно выше, чем это следует из НДС (и соответственно повреждения) в точках, через которые пройдет трещина [58]. В предельном случае при нагружении тела с трещиной только по типу II скорость роста определяется величиной максимальных деформаций, локализованных на продолжении трещины, а направление развития разрушения оказывается перпендику- [c.136]

Возникающие при наклепе множественные искажения структуры (деформация зерен, местные пластические сдвиги) эффективно тормоза развитие усталостных повреждений и расширяют область существования иераспространяющихся трещин (рис. 196), увеличение которой и обусловливает повышение разрушающего напряжения (кривые 1). Порот трсщино-образования (кривые 2) повышается мало. [c.319]

Влияние концентрации напряжений. Наиболее важным фактором, снижающим предел выносливости, является концентрация напряжений, вызванная резким изменением сечения детали. Ко1щентра-торами напряжений на практике являются шпоночные канавки, отверстия в детали, нарезки на поверхности, малые радиусы закруглений в местах резкого изменения размеров сечения и т. п. Концентрация напряжений, как правило, содействует зарождению усталостной трещины, которая, развиваясь, приводит в конце концов к разрушению детали. [c.601]

Выкрашивание заключается в появлении на рабочих поверхностях небольших углублений, напоминающих оспинки, которые потом растут и преврантаются в раковины. Размеры ямок-раковин в зависимости от стадии выкрашивания, материала и других условий бывают весьма малыми, едва различимыми невооруженным глазом, и значительными, величиной в несколько миллиметров. Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу, а напряжения в поверхностных слоях --даже по знакопеременному, хотя и несимметричному циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. При относительно малой толщине упрочненного слоя, а также при больших контактных напряжениях трещины могут зарождаться в глубине. При увеличении твердости поверхности значение глубинных напряжений возрастает. [c.158]

Разрушение вследствие фреттинг-коррозии характеризуется обесцвечиванием металлической поверхности, а в случае колебательного движения — и образованием язв в этих язвах зарождаются усталостные трещины. Быстрое превращение металла в оксид само по себе обусловливает неисправность в работе механизмов, так как нарушается точность размеров, а продукты коррозии могут вызывать забивку или заедание. Продукты коррозии вытесняются из-под трущихся поверхностей, в случае стали они состоят в основном из a-FejOs небольшим количеством порошка железа [84]. При длительных испытаниях никеля продукты коррозии представляют собой NiO и малые количества Ni для меди — это ujO и немного GuO и Си [851. [c.164]

ГО излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также завис№г от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины грещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома. [c.121]

При оценке циклической долговечности нельзя ошибаться (или допускать погрешность) в сторону завышения числа Np, так как это может привести к катастрофическим последствиям при принятии решений по результатам расчета. Погрешности в сторону занижения числа Np допустимы, так как они идут в запас долговечности. Поэтому в настоящей методике, во-первых, предлагается уравнение Пэриса-Махутова продолжить в область малых AKi (или iKie), как показано на расчетной диаграмме усталостного разрушения (рис. 5.6, б). Во-вторых, предлагается не рассматривать подобласть III. Для этого считается долговечность исчерпанной, как только ДК[ (или АК е) по мере роста трещины доходит до границы II и III подобластей кинетической диаграммы циклического разрушения. [c.297]

Исследования отклика системы на скорость движения усталостной трещины открыли возможность резкого повышения информативности опытов по механическим испытаниям при учете критических точек [3]. Процессу разрушения, как и другим неравновесным процессам, свойственны стадийность и многомасштабность. При циклическом нагружении легче всего изучать особенности разрушения на различных масштабных уровнях [32-35]. Путь к этому открыла линейная механика разрушения, так как позволила описать локальное (у края трещины) напряженное деформированное состояние. При матическом на1ружении образца с предварительно созданной трещиной трудно обеспечить ус]ювия плоской деформации на фронте трепщны. Напомним, что условия плоской деформации предполагают образование у края трещины зоны пластической деформации, пренебрежительно малой по сравнению с длиной трещины. Для этого требуется испытать крупно1абаритные образцы при пониженной температуре (в случае пластичных материалов). [c.300]

Метод скачка основан на испытании образца с централь пой или боковой трещиной на растяя1ение или изгиб с записью диаграммы нагрузка — смещение , причем смещение У определяется на малой базе между противолежащими берегами трещины. Замечено, что для многих материалов диаграмма нагрузка — смещение имеет скачок — резкий прирост смещения без роста или даже при спаде нагрузки (диаграмма //). Этот скачок обычно сопровождается треском ) и образованием участка прямого излома в виде треугольника в центре толщины, непосредственно у вершины исходной усталостной трещины. Образование прямого участка излома, судя по его форме, происходит в условиях плоской деформации, что дает право принять нагрузку, соответствующую его образованию, для определения напряжения при подсчете значения Ki . [c.126]

СгЫ1Мо 6. Видно, что с увеличением теоретического коэффициента концентраций предел выносливости резко снижается. Однако в области малых долговечностей при высоких амплитудах напряжения наблюдается обратная закономерность чем больше концентрация напряжения, тем больше долговечность. Этот эффект объясняется тем, что при высоких амплитудах напряжения в вершине концентратора напряжений с первых циклов нагружения возникает область локальной пластической деформации, которая упрочняет металл, и это приводит к более позднему зарождению усталостной трещины. [c.88]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...