Трещина усталостная сквозная

Для оценки числа циклов Np от момента зарождения трещины до момента, когда трещина становится сквозной, существуют кинетические диаграммы усталостного разрушения. Эти диаграммы связывают между собой скорость роста [c.294]

Усталостные бороздки сформированы в изломе только там, где трещина стала сквозной. Измерения шага бороздок проведены в обе стороны от очага разрушения. В обоих направлениях закономерность формирования усталостных бороздок устойчивая (рис. 12.17). Более того, фактические величины шага бороздок на сравнимых длинах излома для сквозного распространения треш ины (вдоль стенки лонжерона) практически не отличаются. Этот факт подчеркивает достаточно равномерное, симметричное распространение треш ины относительно очага разрушения. [c.660]

Существенным моментом в развитии разрушения является изменение ориентировки плоскости трещины в стенке стрингера при резком возрастании скорости роста трещины. Такая ситуация обусловлена переходом в развитии трещины от поверхностной, по форме фронта, к сквозной. Переход от сквозной трещины к поверхностной сопровождается возрастанием степени стеснения пластической деформации. Противоположный переход (от поверхностной к сквозной трещине) сопровождается снижением стечения пластической деформации материала вдоль фронта трещины. Это явление сопровождается резким возрастанием скорости роста трещины при неизменном внешнем воздействии на материал. Сказанное может быть проиллюстрировано результатами стендовых испытаний диска компрессора из титанового сплава ВТЗ-1, проведенных при постоянной деформации его ступичной части диска двигателя Д-30 (см. главу 9). В диске первоначально распространилась поверхностная трещина в тонкой ступичной части при линейном нарастании шага усталостных бороздок по глубине трещины. Далее, когда она стала распространяться с возрастанием длины фронта, входя в полотно диска, скорость роста трещины упала. Однако, как только трещина стала сквозной, ее скорость резко возросла. [c.735]

Такая ситуация характерна для сосудов под давлением, когда нарушение их герметичности из-за сквозного прорастания усталостной трещины без полного разрушения детали приводит к падению давления в системе и прекращению передачи мощности на другие участки системы управления. Полного разрушения элемента нет, но потеря давления в системе приводит к нарушению ее функционирования и потере управляемости ВС. Возможные предельные размеры трещины не могут быть достигнуты в детали из-за снижения уровня нагрузки после нарушения герметичности и потери давления. [c.28]

Рис. 4.5. Схема профиля фронта (а) поверхностной и б) сквозной усталостных трещин, представленная в виде растяжимой струны, которая перемещается по направлению распространения усталостной трещины а, под действием силы, приложенной к материальной точке М

В случае распространения сквозных усталостных трещин при регулярном циклическом нагружении в пластине толщиной реализуется соотношение [160] [c.262]

Из выполненного ранее обобщения экспериментальных данных по кинетическим кривым для распространения сквозной усталостной трещины в сплавах на различной основе следует, что средняя величина = 12, как это указано в соотноше- [c.270]

Исследованию подвергались крестообразные модели трех типов со сквозными и поверхностными трещинами на специальных устройствах (рис. 6.17). Модели из сплава АК4-1Т1 с пределом текучести 320 МПа имели толщину 1,2 и 2 мм с центральным отверстием, от которого производилось выращивание сквозной трещины при постоянной асимметрии цикла / = 0,5 в диапазоне соотношения главных напряжений -0,1 < X,(j 5 0,1 при Q = (0,3-0,4) [86]. Модель была оптимизирована методом конечных элементов таким образом, что при ее загрузке по двум осям в центральной зоне поле равномерного двухосного напряженного состояния располагалось в пределах диаметра 20 мм. В указанных моделях выращивали сквозные усталостные трещины от центрального отверстия диаметром 2 мм. [c.315]

Именно поэтому важно сопоставить полученные закономерности с поведением материала с усталостной трещиной под действием двухосного нагружения при толщине пластин около 5 мм и более. Для сквозных и поверхностных трещин при [c.317]

Отсутствие задержки роста трещины позволило провести моделирование роста усталостных трещин после перехода на новый уровень многопараметрического цикла нагружения с использованием единой кинетической кривой (5.бЗ)-(5.64) и поправочных функций (6.40) и (6.41), которые характеризуют рост трещины при стационарном двухосном асимметричном нагружении плоских пластин со сквозной центральной трещиной (рис. 8.13). На первоначальном этапе роста трещины имеет место удовлетворительное соответствие результатов моделирования с экспериментальны- [c.417]

Развитая поверхность берегов усталостной трещины препятствует заполнению полости трещины суспензией или расплавленным металлом, если предварительно не произошло ее раскрытие путем растяжения детали. Поэтому плотность стыка в полости усталостной трещины в рассмотренных выше способах не может быть в полной мере обеспечена без осуществления дополнительных операций над деталью, которые направлены на устранение шероховатой поверхности берегов трещины. С этой целью, например, лопатку со сквозной трещиной следует подвергать растяжению и фиксировать нагрузку в момент раскрытия берегов трещины (А. с. 1328133 СССР. Опубл. [c.453]

Итак, эффект от предлагаемых способов уст- i ранения сквозных дефектов в элементах конструк- ций может быть положительным только в том слу- чае, если при их применении предварительно произошло выглаживание сопрягаемых поверхностей (берега усталостной трещины). [c.453]

Вокруг наклонной трещины вне пределов ее проекции на поверхность элемента выполняют сквозные отверстия, расположив их симметрично плоскости трещины сближают берега усталостной трещины, а зону трещины подвергают пластическому деформированию. Под головки крепежа в отверстиях устанавливают конусообразные элементы таким образом, чтобы они образовали конусообразный замок (рис. 8.36). Крепеж затягивают и снимают сжимающую нагрузку. Аналогичные операции можно выполнить с крепежом и конусообразными элементами перед вершиной трещины. Сближение берегов трещины повышает эффективность схватывания по поверхности наклонной трещины в результате деформирования зоны трещины по поверхности элемента. Применение конусообразного замка приводит к эффекту самоторможения усталостной трещины. Он состоит в том, что при растяжении элемента конструкции возникает продольная составляющая нагрузки, которая увеличивается при возрастании растягивающей нагрузки. Именно эта сила вызывает контактное взаимодействие берегов трещины и усиливает его по мере возрастания растягивающего напряжения. Одновременно с этим по поверхностям контакта конусообразных поверхностей возникает сильное трение, препятствующее достижению полного [c.457]

В процессе развития разрушения происходила эволюция фронта трещины, которая соответствовала изменению действия максимального эквивалентного напряжения, раскрывающего берега усталостной трещины. В результате этого к концу участка стабильного разрушения фронт трещины развернулся относительно его положения вблизи очага разрушения примерно на 140-150°. Кроме того, развитие трещины от очага сопровождалось последовательной сменой ее формы от поверхностной в уголковую, затем в сквозную, вновь в поверхностную и опять в сквозную (см. рис. 9.16). При повторном перерождении трещины в поверхностную, когда она имела длину около 10 мм, произошло ее торможение. Об этом свидетельствуют как сам факт появления в изломе бороздчатого рельефа, так и шаг бороздок, средняя величина которого практически равнялась его средней величине при длине трещины примерно 5 мм. [c.483]

Макроскопические трещины в образцах были сквозными, поэтому коэффициент интенсивности напряжения Ki при расчетах кинетических кривых по скорости роста трещины V и шагу усталостных бороздок 8 определяли по уравнению [19] [c.514]

На следующем участке (условно участок № 2) излом имеет форму изогнутой линии протяженностью примерно 18 мм. На этом участке также часть поверхности излома пластически деформирована, однако непосредственно вблизи спинки сохранилась узкая полоса исходной поверхности излома. Сохранившаяся часть излома представляла собой зону долома, образованную в результате практически сквозного прорастания усталостной трещины, зародившейся на предыдущем участке (№ 1) излома пера лопатки. [c.575]

Рис. 12.4. Зависимость шага усталостных бороздок 8 от длины а сквозной усталостной трещины в лонжероне лопасти, испытанном на стенде при первоначальном (I) переходе от (a ,ax)i = 65 МПа к (а ,ах)2 = 55 МПа и (П) далее от (Отах)2 = 55 МПа к (о ,ах)2 = 30 МПа

Рис. 12.5. Сравнение зависимости шага усталостных бороздок 8 от длины а сквозной усталостной трещины в двух (а) и 6) лонжеронах лопастей, испытанных на стенде при однократных (Ifl и 16) переходах в процессе роста трещин к меньшему уровню напряжения

Рис. 12.7. Зависимость шага усталостных бороздок S и числа циклов роста трещины Np от длины а сквозной усталостной трещины в лонжероне лопасти, сформированных в эксплуатации вертолета по сечению разрушения на относительном радиусе лопасти 0,7

Поэтому были рассмотрены еще три случая, в которых развитие усталостной трещины происходило от дефектов различной глубины, расположенных у угла профиля. Трещины были выявлены датчиком сигнализатором. Причем два случая со- ответствовали обнаружению трещины, когда она стала сквозной, и ее распространение составило всего несколько миллиметров, а один случай соответствовал прорастанию сквозной трещины почти на 10 мм. Ниже наиболее полно изложена информация о закономерности роста трещины в лонжероне в лопасти несущего винта вертолета Ми-8 RA-25617, в котором размер обнаруженной сквозной трещины составил около 10 мм. [c.643]

Выявленные закономерности формирования рельефа излома позволили провести полную оценку длительности роста усталостной трещины от дефекта материала в виде углубления от сверления лонжерона на глубину 2 мм и до длины ее обнаружения в эксплуатации (рис. 12.10). Развитие несквозной трещины происходило в течение около 700 полетов, а далее имело место развитие сквозной трещины в течение около 150 полетов. Общая наработка лопасти с развивающейся усталостной трещиной составила около 850 полетов. [c.646]

Скорость распространения усталостной трещины прямо пропорциональна раскрытию берегов усталостной трещины (см. главы 3-6). Поэтому минимальное раскрытие трещины соответствует минимальным скоростям роста трещины, которые могут быть реализованы в материале, использованном для изготовления изучаемого элемента конструкции. Применительно к алюминиевому сплаву АВТ, из которого изготавливают лонжероны лопастей, диапазон минимально возможных скоростей роста усталостной трещины составляет менее 10 м/цикл. Именно этот диапазон скоростей роста трещины, как показано выше, был выявлен в исследованном лонжероне лопасти вертолета Ми-8 RA-25617. В этом случае датчику-сигнализатору было достаточно для срабатывания, чтобы трещина проросла на полную длину около 20 мм но нижней полке, включая 10 мм ее сквозного роста. При этом закономерность формирования рельефа излома на этом этапе роста трещины свидетельствует о том, что предельное состояние еще не было достигнуто и она длительное время и далее могла бы развиваться в лонжероне. На это также указывают и результаты представленных оценок длительности роста сквозных усталостных трещин в различных сечениях лонжеронов. Этап развития сквозных трещин составляет не менее 70 полетов в самом нагруженном сечении лонжерона на относительном радиусе около 0,7 (см. 12.4, стр. 643). Различие же в оценках общей длительности роста [c.648]

Рис. 12.11. Сравнение зависимости шага усталостных бороздок 5 от длины а сквозной усталостной трещины в алюминиевых лонжеронах лопастей в эксплуатации на относительных радиусах лопастей 0,5 и 0,7. Данные о последнем полете вертолета указаны черными кружками

Однако этой необходимой информации оказалось недостаточно для однозначного суждения об эффективности датчика. Не было известно, при какой длине трещины он может срабатывать в условиях эксплуатации после того, как трещина стала сквозной с учетом изменения условий ее раскрытия в разных сечениях по длине лопасти. Для этого i должна была иметь место хотя бы одна оценка слу- i чая обнаружения усталостной трещины, размеры которой близки к зоне ее начального развития, когда она стала сквозной в пределах не более 10-20 мм. В большинстве исследованных случаев оценка длительности роста трещин производилась только применительно к. этапу ее сквозного разви- тия, когда размеры трещины составляли десятки миллиметров. [c.643]

Из сопроводительной документации следовало, что вертолетом Ми-8МТВ-1 в предыдущий день перед разрушением лопасти в полете было осуществлено 18 полетов со средней продолжительностью 20 мин. Это означает, что число полетов по результатам измерения шага усталостных бороздок составляет 7-10. Очевидна близость длителт.-ыости и кинетики роста сквозной усталостной трещины по результатам макроскопической оценки числа сформированных блоков усталостных линий и по результатам измерений шага усталостных бороздок. Следует подчеркнуть, что эти оценки занижены по отношению к полному периоду распространения сквозной трещины в пределах одного-двух полетов. При формировании блоков усталостных линий происходило частичное торможение трещины, что выражается в снижении шага усталостных бороздок. Поскольку при переходе от несквозной трещины к сквозной величина измеренного шага мала, снижение скорости роста трещины при формировании усталостных линий на этой стадии роста могло быть таким, что некоторый период времени трещина вообще не распространялась после возникавшей перегрузки. Поэтому оцененное число циклов не охватывает всей полноты информации и закономерности продвижения и частичной остановки трещины после кратковременных перегрузок. [c.661]

Повреждение излома могло быть реализовано только в тот момент, когда его часть уже была сформирована. Полагая, что рассматриваемое повреждение было нанесено на излом по крайней мере в последнем ремонте при замене промежуточного редуктора, получаем, что в последнем ремонте трещина уже была. После последнего ремонта вертолет совершил 955 посадок. Следовательно, развитие трещины происходило более длительно, чем в течение 955 посадок. Более того, на начальном этапе роста трещины ее длительность является наибольшей. Поэтому уже на нескольких миллиметрах при среднем расстоянии между мезолиния-ми 8 мкм период роста трещины на глубине 4 мм составляет около 500 полетов. Если теперь учесть, что деформация излома возможна в том случае, когда трещина стала сквозной, то становится очевидным, что полученная оценка 2000 полетов вертолета с развивавшимся каскадом усталостных трещин является достоверной. Использованное расстояние между линиями действительно характеризует продвижение усталостной трещины за один полет вертолета. [c.721]

Применительно к сплаву В95Тч проводили анализ показателя степени для нелинейного участка указанной зависимости, который характеризовали значениями шага усталостных бороздок более 2 10 м. Сравнение соседних кинетических кривых по изложенной выше методике показало, что среднее значение показателя степени по длине трещины для различных уровней напряжения в прямоугольном образце либо близко к 4, либо несколько больше этого значения. При этом обнаружена некоторая тенденция к увеличению среднего значения показателя степени п. Последнее объясняется тем, что в исследуемых образцах выращивали уголковые трещины. Номинальные напряжения 120, 140 и 180 МПа обеспечивали нелинейный рост трещины в преде- лах переходной зоны фронта трещины (переход от уголковой трещины к сквозной). Поэтому тенденция в изменении показателя степени может быть отнесена к не вполне корректному в данном случае допущению, что одной и той же длине трещины соответствует одинаковое значение поправочной функции на геометрию трещины. Каждой нагрузке в условиях меняющейся геометрии уголковой трещины соответствует свое значение поправочной функции, что характеризуется некоторым завышением среднего значения показателя степени в уравнении Париса, рассчитанном по изложенной выше методике. [c.228]

Величина 12 применительно к распространению сквозных усталостных трещин вне зоны нелинейного влияния концентратора напряжений. В случае распространения поверхностных (полуэллипти-ческих по форме фронта) трещин величина = 16. [c.251]

Итак, соотношение (5.60) позволяет построить единую кинетическую кривую (ЕКД) для сквозных и несквозных усталостных трещин в качестве последовательности переходов через точки бифуркации. Ее построение проведено для сплавов ВТ6, Д16Т и ЗОХГСА как наиболее типичных сплавов на основе титана, алюминия и железа, используемых в гражданской авиации. Первоначально были использованы экспериментальные данные для величины Kj , представленные в [127]. Определение точек бифуркации применительно ко второй стадии роста трещин выполнено расчетным путем по следующим граничным условиям [c.252]

В результате исследования закономерностей распространения сквозных трещин, как было продемонстрировано выше, выявлено убывание скорости роста трещин в связи с возрастанием Вместе с тем показано [75, 82], что при = 1 -1 О СРТ в некоторых случаях могут не отличаться. Более того, при разной асимметрии цикла можно наблюдать различный, немонотонный характер влияния второй компоненты нагружения на рост усталостных трещин. Так, в стали SM41 при = -1 скорость возрастала с переходом от положительного к отрицательному соотношению главных напряжений а при отсутствии асимметрии цикла (пульсирующий цикл) результат был противоположен. Объяснение такой ситуации было предложено на основе представлений об охрупчивании материала, которое возникает при увеличении степени стеснения пластической деформации. Увеличение среднего напряжения или гидростатического давления в вершине трещины при возрастании положительного соотношения главных напряжений настолько снижает пластичность, что материал начинает хрупко разрушаться в результате смены механизма. При хрупком разрушении имеет место возрастание, а не снижение СРТ. [c.314]

Рассмотрим особенности роста сквозных и поверхностных усталостных трещин при одинаковой внешней загрузке крестообразной модели. Фронт сквозной и поверхностной (полуэллиптической) трещины ориентирован различным образом относительно плоскости двухосного нагружения (рис. 6.16). Поэтому стеснение пластической деформации вдоль фронта трещины неодинаково для этих двух сопоставляемых ситуаций. Однако невозможно с единых позиций описать влияние второй компоненты нагружения на рост усталостных трещин только на основе принципов механики разрущения для разных форм трещин при неизменном внешнем двухосном воздействии на плоский элемент конструкции. Необходимо вводить в анализ представление о синергетических принципах эволюции процессов разрушения металлов, включая механизм мезотуннелировання усталостной трещины и эффект макротуннелирования тре- [c.315]

Рис. 6.16. Схема ориентировки фронта распространяющейся (а) поверхностной и сквозной усталостной трещины по отношению к направлению приложения растяги-ваюищх нафузок к плоской крестообразной модели

В моделях толщиной 4,9 мм развитие сквозных трещин, как указано выше, происходит без изменения ориентации трещины при возрастании соотношения главных напряжений, но скорость роста трещины последовательно убывает. Аналогичным образом ведет себя и шаг усталостных бороздок. Одновременным изменением асимметрии цикла нагружения и соотношения главных напряжений можно добиться эквивалентности в закономерности роста усталостных трещин (рис. 6.23). Важно отметить, что развитие трещин в широком диапазоне изменения параметров цикла нагружения характеризуется макро- и мезотуннелировани-ем трещины, но при этом шаг усталостных бороздок соответствует СРТ. Мезотуннели почти параллельны поверхности крестообразной модели и вытянуты в направлении роста трещины. Разрушение перемычек между мезотуннелями происходит путем сдвига без признаков ротационных процессов в виде формирования сферических или иных частиц (см. главу 3). [c.321]

Рис. 8.3. Схема (а) нагружения, (6) фрактограмма излома образца из сплава Д1Т с зоной вытягивания, сформированной в районе перегрузки величиной 1.6 (в) зависимость шага усталостных бороздок 8 и числа циклов Np от роста сквозной трещины а, а также (г) зависимость длительности задержки от коэффициента однократной перегрузки Qq в сплавах Д16Т и АВТ

Расположение трещины в образце может быть сбоку и в средней его части. Было показано, что в образце с центральным отверстием задержка трещины выше при прочих равных условиях, чем в компактном образце с боковой трещиной [37]. Такое влияние расположения трещины было объяснено наличием дополнительного сжатия в плоскости трещины в образце с центральным отверстием. Для подтверждения этой гипотезы были проведены испытания плоских крестообразных образцов с центральным отверстием. Первоначально была выращена усталостная трещина при одноосном нагружении, а затем после добавления компоненты 02 = -0,19ао,2 и Ог = -0,58оо,2 в плоскости трещины была реализована двухосная перегрузка. После этого из образца была вырезана трещина и испытания продолжили при одноосном растяжении. Развитие трещины происходило после более длительной задержки трещины, чем это имело место в случае одноосной перегрузки того же уровня, что связано с созданием большего размера зоны в момент перегрузки для сквозной трещины в случае двухосного растяжения-сжатия, чем при одноосном растяжении. [c.410]

Способы управления кинетикой усталостных трещин (СУКУТ) удобно рассматривать по типам элементов конструкций ленты разной толщины, массивные корпуса разной геометрии, сосуды под давлением, вращающиеся объекты-лопатки, лопасти, диски и т. д. Следует еще учитывать, что в однотипных элементах конструкции могут развиваться трещины в разных зонах, с различной геометрией фронта и его ориентировкой в пространстве сквозные, поверхностные, уголковые, наклонные и др. Для управления их кинетикой могут применяться различные способы, учитывающие различные физические закономерности накопления повреждений. Даже зная, на какой стадии происходит развитие трещины, т. е. имея возможность оценить темп возрастания скорости роста трещины (ускорение) и прогнозировать длительность последующего периода стабильного роста трещины до достижения критического состояния, нельзя убедительно обосновать правомерность допуска конструкции с трещиной без операций по ее задержке. [c.443]

Формирование усталостных линий в направлении роста трещины происходит таким образом, что они образуют блоки элементов рельефа, которые закономерно повторяются по своей геометрии с возрастанием длины трещины. Начальный этап несквозной и далее сквозной трещины определяются чередованием блоков из четырех макролиний и гладких площадок излома без линий. При этом шероховатость площадок без макролиний возрастает в направлении роста трещины вдоль стенки лонжерона. Чередование указанных участков излома происходит 5 раз до прорастания трещины поперек стенки. После. этого в изломе начинается формирование скосов от пластической деформации, в связи с переходом развивающейся трещины к процессу ускоренного разрушения. [c.632]

Рис. 12.6. Зависимость шага h мезолииий усталостного разрушения, сформированных от полета к полету вертолета, от длины а сквозной усталостной трещины в лонжероне лопасти, сечение разрушения которого расположено на относительном радиусе лопасти 0,085

По мере продвижения трещины происходило нарастание скорости ее роста, что выразилось в увеличении шага мезолиний усталостного разрушения (см. рис. 12.9). На границе перехода к этапу развития сквозной трещины на длине около 9 мм их шаг составил около 30 мкм. На этапе распространения сквозной трещины он уже достигает около 0,2 мм. [c.646]

Рис. 12.10, Схема формирования рельефа излома в лонжероне лопасти около зоны его сверления и зависимость шага h мезолиннй усталостного разрушения и числа полетных циклов нагружения от длины а последовательно сквозной и несквозной усталостной трещины

Рис. 12.12. Зависимость шага усталостных бороздок 5 от длины а сквозной усталостной трещины в прямоугольных образцах из сплава АВТ1 при различной асимметрии цикла и угле скручивания (а) to = 1° и (б) О) = 2°

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...