Статическая усталость

В работе [47] проведено обширное исследование по статической усталости волокон из Е-стекла при комнатной и повышенной температурах (рис. 1). Результаты имеют значительный разброс, в особенности при более низких температурах, но для оценки усталости можно сделать разумные аппроксимации. Интервал времени, охваченный в этих экспериментах, составляет от 1 до 1200 мин, а понижение прочности за этот период составляет от 40 000 до 65 000 фунт/дюйм . По мере повышения температуры стекло теряет свою прочность, в результате стеклянные волокна лишаются большей части своей кратковременной прочности. При комнатной температуре волокна теряют около 3% от кратко- [c.270]

Большая часть экспериментальной работы, выполненная в этом направлении, была проведена на стеклопластиках — эпоксидных или полиэфирных. Поскольку прочность стекла сама по себе зависит от времени (как показано в разд. II), многие полагают, что длительная прочность стеклопластиков связана лишь с длительной прочностью стекла. В [34] показано, что разрушение композита под нагрузкой может произойти, даже если прочность волокна не зависит от времени. К сожалению, большая часть экспериментальной работы в [34] осуществлена на стеклопластиках, но даже в этом случае экспериментальные результаты показывают, что принятая там модель разрушения (развиваемая здесь) справедлива. Кроме того, некоторые предварительные исследования по длительной прочности эпоксидных углепластиков показали, что этим материалам свойствен механизм задержки разрушения [33], хотя, по-видимому, угольные волокна и не подвержены статической усталости. Модель замедленного разрушения, которая ранее была опубликована в [34], будет рассмотрена ниже. [c.285]

Введение в электролит ингибитора КПИ-1 (3 г/л) сдвинуло кривую статической коррозионной усталости в сторону больших значений времени до разрушения (кривая 3) и резко повысило условный предел коррозионной статической усталости (на базе 2000 мин — в полтора раза). При этом значительный защитный эффект ингибитора наблюдался при всех уровнях нагрузки. При малых нагрузках его величина была несколько более высокой, что, по-видимому, связано с увеличением степени пассивации поверхности за более продолжительное время. Величина электродного потенциала (кривая 4) почти не зависит от нагрузки, незначительно сдвигаясь в сторону положительных значений, что также указывает на высокие защитные свойства ингибитора при различных уровнях нагружения. [c.164]

В последнее время проводились работы в области механики полимеров, создания методов расчета деталей из полимеров на прочность, комплексного изучения их физико-механических характеристик. Изучаются теории, необходимые для решения задач о деформированном и напряженном состоянии упруго-вязких полимеров. Получила развитие теория и накоплен обширный экспериментальный материал в области температурно-временной зависимости прочности, развиты представления о статической усталости армированных систем на основании свойств отдельных компонентов, показано существование предела длительной статической прочности. Для описания условий разрушения предложены критерии предельного состояния, экспериментально показана зависимость плотности и упругости. Определенное развитие получили представления о взаимосвязи структуры полимеров и их механиче ских свойств, а также структурная механика армированных систем. [c.215]

Долговечность (статическая усталость, замедление разрушения) — фундаментальная характеристика свойств полимеров, определяемая продолжительностью времени от момента нагружения до разрушения полимерного тела при постоянной нагрузке и неизменной температуре [1]. [c.235]

Рис. 1.19. Кривые статической усталости (длительной прочности) жаропрочных конструкционных сплавов

Для иллюстрации этой зависимости на рис. 3.1 схематически показаны кривая статической усталости Ор (0> кривая обратной зависимости l/op (/) и график производной, отвечающей функции М (t), которую можно таким образом найти по экспериментальным данным. Нужно лишь учитывать, что при неограниченном сокращении времени разрушения сопротивление материала согласно выражению (3.8), как и в случае (3.2), неограниченно нарастает, причем аппроксимирующее выражение экспериментальной кривой статической усталости должно удовлетворять условию Стр (0) оо или 1/ар (0) ->О (штриховая линия на рис. 3.1, б). Заметим, что [c.69]

Рис. 3.1. К выводу соотношения (3.10) а—кривая статической усталости б — преобразованная кривая в — график функции влияния в уравнении (3.8)

Далее приходится прибегнуть к допущению, принятому в [17], о том, что все кривые статической усталости для разных напряженных состояний совпадают в координатах а< > — t. Интегрируя далее (3.66а) при постоянных напряжениях и составляя условие разрушения П = 1, получаем из него (с учетом С = 1) [c.86]

Аналогичные по сути соотношения получены и в работе [431. Полагая, что уравнение кривой статической усталости имеет вид 5 = С — A gt, найдем для временной функции выражения [c.87]

Для построения наследственных кинетических уравнений повреждений типа (3.8) необходимы испытания на длительное разрушение при постоянных напряжениях с периодическими разгрузками различной длительности. Если отдых материала во время разгрузок увеличивает общую долговечность, то это и свидетельствует о наличии свойств наследственности, хотя ядро интегрального уравнения определяется с помощью кривой статической усталости. [c.99]

Отметим, что строгая линейность рассматриваемого участка кривой статической усталости 1 в полулогарифмических координатах (коэффициент корреляции здесь близок к единице) позволяет несколько экстраполировать эту кривую в сторону более низких уровней напряжений, однако на некотором, достаточно низком уровне, должен быть переход на участок меньшего наклона к оси абсцисс (см. п. 1.3). [c.101]

При линейном напряженном состоянии выражение приведенного напряжения 5 строится на основании кривой статической усталости согласно зависимости (3.20). При этом с учетом (3.16) получаем следующее выражение для меры повреждений [c.106]

Так как предполагается, что кривые статической усталости при различных напряженных состояниях совпадают в координатах t — Оэ, то зависимость t (Оэ) представляет собой, в частности, уравнение кривой усталости, полученной на основании опытов, проведенных при линейном напряженном состоянии. Далее, возвращаясь к выражению (3.65), представим его в виде [c.107]

Поэтому необходимые кривые статической усталости целесообразно строить по данным испытаний на двухосное растяжение, причем требуется сразу подбирать некоторое выражение [c.111]

Функция влияния М (т — 0) устанавливается согласно (3.9) по кривой статической усталости, относящейся к определенному значению jXj. Дальнейший расчет поврежденности при нестационарном нагружении основывается на зависимости (3.10), которая в данном случае обобщается для сложного напряженного состояния в виде [c.112]

Здесь ih — момент, отвечающий началу й-й ступени, причем номер ступени отсчитывается от момента т назад к началу нагружения. Начало первой ступени отстоит от момента т на gi, начало второй на 2 и т. д., а начало последней /п-й ступени удалено от рассматриваемого момента на = т (рис. 4.5). Напомним, что кривая статической усталости должна отвечать условию 1/ар (0) = = 0. [c.113]

П = Oii/Op (Е) I = Подставляя сюда выражение для ординат кривой статической усталости, получаем [c.115]

В отношении условий длительной прочности полимерных материалов можно повторить все, что было сказано для длительной прочности при высокотемпературной ползучести металлов в п. 4.1. Для гарантии достаточно малой вероятности длительного разрушения при П 1 в формулу (4.16) нужно вносить вместо параметров С и А кривой статической усталости, отвечающей 50 %-ной вероятности разрушения, параметры кривой, соответствующей малой вероятности. Кроме того, учитываются, как уже говорилось в п. 4.1, возможные отклонения расчетных напряжений от их средних значений. [c.117]

Далее необходимо располагать кривой статической усталости при каком-либо напряженном состоянии, например при растяжении в направлении главной оси X. Выражение приведенного напряжения будет при этом [c.118]

Так же, как и в уравнении кривой статической усталости (4.1) постоянные А и а выражаются через коэффициенты аир, получающиеся в результате обработки экспериментальных точек по способу наименьших квадратов [c.124]

На основании измерений предела прочности на растяжение в процессе испытаний стеклопластиков на статическую усталость Шмитц и Меткалф [42] пришли к выводу, что коррозия под на- [c.26]

Были разработаны еще две теории, которые связывают замедленное разрушение волокнистых композитов только со свойствами волокон. Одна из них [49] предложена для изучения потери прочности в сосудах давления с нитяной намоткой, а другая [54] представляет собой статистическую модель статической усталости многоволокнистых прядей. [c.315]

В работе [2] выражено мнение, что, хотя статическая усталость или эффекты длительного нагружения имеют место, однако в основном признается, что для армированных пластиков эти явления, по-видимому, несущественны. Ввиду значительного различия видов разрушения коашозитов с поверхностно обработанными и необработанными волокнами, кажется довольно стран- [c.380]

Проблема длительной прочности элементов машин, приборов и аппаратов является традиционной, но за последние годы она расширилась и приобрела особое значение в связи с новыми задачами, которые ставят такие быстро развивающиеся отрасли техники, как энергетическое и химическое машиностроение, авиакосмическая техника и др. Долговечность конструкций приходится оценивать во многих случаях в условиях нестационарных силовых и температурных режимов нагружения, при этом могут протекать различные процессы длительного разрушения. К таким обычно относят статическую усталость, возникающую в результате выдержки конструкционных элементов во времени под действием усилий, мало- и многоцикловую усталость, связанную с циклическими сменами усилий безотносительно ко времени выдержки, а также процессы поверхностных разрушений при действии напряжений и агрессивных сред. При этом возможены еще и другие, комбинированные процессы. Длительному разрушению подвержены не только традиционые металлические, но и различные новые неметаллические материалы — полимеры, керамики, стекла и различные композиты, причем многие неметаллические материалы обнаруживают как циклическую, так и указанную статическую усталость практически в любых температурных условиях, ввиду чего проектирование изделий из этих материалов неизбежно наталкивается на необходимость их расчетов на длительную прочность. [c.3]

Механизм длительного разрушения в условиях ползучести (иногда применяют термин статическая усталость , который мы используем в дальнейшем) представляет собой сочетание дислокационного механизма развития микротрещин с термофлукту-ационным и диффузионным механизмами образования и движения вакансий [30, 11]. Характерной особенностью повреждений при ползучести является образование пор, появляющихся наряду с микротрещинами и вызывающих специфическую объемную ползучесть, т. е. прогрессирующее во времени разрыхление материала [9, 10, 30, 36]. В условиях постоянного или монотонно изменяющегося напряжения объемная ползучесть становится заметной (в отличие от сдвиговой ползучести) лишь незадолго до момента полного разрушения. Однако при циклическом действии напряжений объемная ползучесть отмечается на более ранних стадиях деформационного процесса. Стадия диссеминированных повреждений завершается появлением поперечных трещин, которые видны на поверхности образца при небольшом увеличении микроскопа или даже простым глазом. [c.26]

Если опыт на ползучесть до разрушения ставится в условиях 0 = onst, то кривые длительной прочности (статической усталости), построенные в полулогарифмических координатах, оказываются, по крайней мере на начальных участках, линейными. Это соответствует зависимости типа (1.3), если считать силу s пропорциональной действующему напряжению ст и 7 = onst. С понижением уровня напряжения на указанных кривых может появиться перелом с переходом к более пологому участку, при еще более низких уровнях — следующий перелом и так до выхода на предел длительной прочности. На рис. 1.19 приведены примеры кривых длительной прочности жаропрочных сталей при различных температурах Т и отношениях касательного напряжения к нормальному k. Эти кривые строились по данным опытов на ползучесть до разрушения тонкостенных трубчатых образцов, подвергавшихся осевому растяжению и закручиванию [59, 62] при постоянных значениях истинного нормального и истинного касательного напряжения. [c.28]

Механизм статической усталости при ползучести в некоторой степени взаимодействует также с механизмами многоцикловой, малоцикловой и термоструктурной усталости. Оценка долговечности конструкционных элементов в таких условиях является сложной, но актуальной задачей, которая решается в настоящее время лишь очень приближенно при совершенно недостаточном экспериментальном обосновании. Еще одним примером комбинированного процесса длительного разрушения может [c.31]

Кривые статической усталости термопластичных полимерных материалов, построенные на основании опытов на ползучесть до разрушения при а = onst, носят примерно такой же характер, как и кривые, показанные на рис. 1.15. В полулогарифмических координатах эти кривые разбиваются на ряд линейных участков с убывающим по мере увеличения времени разрушения углом наклона. Предельные деформации, развивающиеся к моменту полного разрушения образца, могут быть при этом весьма различными, причем им свойственно большое рассеяние значений, относящихся как к различным, так и к совершенно идентичным условиям опыта, проводимого на образцах, вырезанных из одной и той же заготовки. В условиях двухосного растяжения наблюдается отчетливая тенденция к снижению предельных деформаций по сравнению с одноосным растяжением. Так например, деформации трубчатых образцов ПЭВП при осевом растяжении могут [c.35]

Расчеты на ползучесть, не сопровождающуюся мгновеннопластическим деформированием, являются основной областью применения уравнения (3.2) и формулы Бейли. Главная задача сводится к получению кривой статической усталости и других кривых равных вероятностей разруп ения для исследуемого материала в координатах а — t. Эти кривые носят, как уже указывалось, экспоненциальный характер, но могут состоять из участков экспонент с различными показателями. На рис. 4.1 показаны кривые статической усталости У и 2, полученные только при рас- [c.99]

Рис. 4.1. Кривые статической усталости образцов конструкционного сплава ЭИ-607А

В случае сложного напряженного состояния необходимо выбирать такое выражение приведенного напряжения а, чтобы кривая статической усталости в координатах а — t совпадала с соответствующей кривой для растяжения в координатах о — t. В качестве этого выражения мы применим уже использованное раннее (см. п. 3.5) ст = хст, + (1 —х) Ощах. причем для подбора постоянной X служит равенство ординат кривых усталости при линейном и каком-либо сложном напряженном состоянии а = = X Ti + (1 — Х) (Jmax- Это равенство должно существовать при любом значении t. Отсюда [c.101]

В табл. 4.1 приведены результаты экспериментальной проверки формулы суммирования (4.5) по данным испытаний серии трубчатых образцов конструкционного сплава ЭИ-607А, а также сплавов ЭИ-765 и ЭП-182, при различных нестационарных режимах нагружения, указанных в первой графе таблицы Для каждого такого режима по формуле (4.5) подсчитывалось теоретическое значение П, соответствующее моменту фактического, определенного на опыте, разрушения. Вследствие рассеяния долговечностей образцов, испытанных в одинаковых условиях, продолжительность последней ступени нагружения, оканчивавшейся моментом разрушения, является случайной величиной, и в расчет вводилось среднее значение результатов одинаковых испытаний трех—пяти образцов. Так как кривая статической усталости, по которой определяются Ад и С , отвечает пятидесятипроцентной вероятности разрушения, то подсчитанные указанным образом значения П должны быть в случае справедливости формулы (4.5) близкими к единице. Это и имело место во всех рассмотренных случаях нестационарного нагружения при линейном и плоском напряженных состояниях. Наблюдаемые небольшие отклонения вычисленных величин П от единицы вполне объясняются вариациями а и р в пределах доверительных интервалов. [c.102]

Заметим, что некоторые из осуществленных режимов нагружения были циклическими при количестве циклов от 3 до 65. В этих случаях уравнение (4.3), учитывающее только статическую усталость, дает все же удовлетворительные предсказания меры П в момент фактического разрушения. Таким образом, малоцикловое нагружение не сопровождается или сопровождается лишь в незначительной степени дополнительными повреждениями, связанными с периодическими сменами напряжений. Однако следует иметь в виду, что такое положение возможно лишь при отсутствии мгновенно-пласгических деформаций, которые могут накладываться на вязкопластические деформации ползучести и лишь при малых числах циклов нагружения. Процессы многоцикловой усталости и ползучести, как уже указывалось, взаимодействуют, что весьма затрудняет оценку поврежден-ности. [c.104]

Постоянная т для сплава ЭИ-607А при той же температуре равна восьми, а постоянная в выражении для А принималась равной 400 МПа. Положим для примера Oq = 500 МПа и подсчитаем время t согласно (4.11). В результате получаем t= 1,28-10 с. Сравнивая t с долговечностями по кривой статической усталости 1 (рис. 4.1), построенной по данным испытаний на длительное разрушение при различных уровнях истинных напряжений, видим, что время t согласно (4.11) при Tq = 500 МПа примерно на порядок больше (Ig 1,28-10 = 5,11) средней долговечности при а = 500 МПа. В действительности же долговечность при постоянном условном напряжении должна быть меньше, чем при таком же истинном напряжении. Полученный результат понятен, так как равенство (4.11 является не условием разрушения, а условием, определяющим границу применимости уравнения (4.10). Наилучшая корреляция между предельным временем деформирования согласно (4.11) и действительными долговечностями при ст = onst получается в тех случаях, когда разрушению предшествуют значительные вязкопластические деформации (порядка 10—20 %), причем до полного разрушения успевает развиться [c.109]

В рассматриваемом случае кривые статической усталости строились по результатам испытаний на одновременное растяжение и внутреннее давление тонкостенных труб в координатах интенсивность истинных напряжений — логарифм времени до разрушения [58, 601. Результаты статистической обработки этих данных приведены в табл. 4.2. Величина О может в случае ПЭВП [c.111]

В табл. 4.3 показаны результаты экспериментальной проверки по данным испытаний упомянутых трубчатых образцов ПЭВП и ПТФЭ при различных нестационарных режимах нагружения осевой растягивающей силой и внутренним давлением. Так как в данном случае вместо кривой статической усталости для линейного напряженного состояния имелись соответствующие кривые в координатах Oi — Ig I при данных [ij, то ординаты этих кривых и вносились непосредственно в формулу (4.16). Наряду с расчетной величиной П, найденной для момента фактического разрушения с использованием данных табл. 4.2, в последней колонке таблицы приведены значения меры повреждений согласно формуле Бейли (3.2). Эта величина обозначена через Пб- Как видно из таблицы, величина П всегда близка к единице, в то время, как величина Пб существенно отклоняется от единицы в сторону больших или меньших значений. Отметим, что в трех последних опытах нагружение было непропорциональным и, тем не менее, уравнение (4.15) оказалось вполне достаточным для прогнозирования процесса повреждений. [c.113]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...