Усталостная повреждаемость

Рассматриваются результаты применения феррозондово-го метода контроля для оценки накопления усталостной повреждаемости металла стальных бурильных труб. Показано, что по характеру приращения амплитуды сигнала эдс второй гармоники с феррозондового преобразователя можно построить обобщенную диаграмму циклической повреждаемости. Определена циклическая вязкость разрушения, являющаяся допуском для безопасной работы образцов с усталостной трещиной, в зависимости от величины приложенного напряжения. [c.235]

Как видно из рис. 2, по мере снижения уровня происходит постепенный переход с кривой 1 на кривую 2. Справа на графике показана зависимость весовых коэффициентов ру и р. от lg о,,. Сумма коэффициентов Ру и Р2 равна единице. При = 1 действует один механизм усталостной повреждаемости, свойственный высоким Оа, при ру = == О его замещает другой. Такими механизмами, как отмечалось ра- [c.76]

Сопоставление этих пробегов при условии одинаковой степени усталостной повреждаемости в двух выбранных зонах рамы выражается соотношениями [c.133]

Развивая изложенный метод расчета и учитывая взаимосвязь между параметрами амортизатора и расчетным режимом нагрузок, представляется возможным определить эти параметры, по условию обеспечения минимума усталостной повреждаемости [1] и тем самым параллельно с уточнением спектра принять эффективные меры к повышению надежности проектируемого изделия. Важность такого подхода становится ясной, если учесть, что любое испытание на надежность должно предусматривать не только установление величины p(i), но и определение мер к повышению надежности. [c.171]

Рис. 72. Признаки усталостной повреждаемости мартенситно-стареющей стали ЭП-678 [97]. ж 1000

Суть вычислений сводится к определению некоторой расчетной величины усталостной повреждаемости за полет (и аналогично, за соответствующий блок нагрузок при испытаниях) на следующей основе [c.447]

При испытаниях на усталость образцов в условиях многократного повторения переходов от статического к вибрационному режиму нагружения отсутствие зависимости между накопленными к моменту разрушения статической и усталостной повреждаемостями, несмотря на варьирование значения и длительности нагрузок в каждом из режимов, соответствует сохранению постоянства коэффициентов [c.74]

Детали машин, механизмов и элементы конструкций работают в сложных температурно-силовых условиях. К числу наиболее часто встречающихся режимов нагружения следует отнести повторное (переменное) приложение нагрузок. Диагностирование усталостной повреждаемости элементов конструкций - одна из сложнейших технических задач. С повышением температуры эксплуатации металлических конструкций резко интенсифицируются процессы диффузии и [c.22]

Интегральный подход к процессу в целом путем введения понятия повреждаемости. Этим термином обычно обозначают понижение сопротивления тому же виду нагружения (например, усталостному, длительному статическому и т. п.), которому предварительно были подвергнуты образцы или детали. Особым вопросом является определение повреждаемости при изменении вида напряжения, например, оценка усталостной повреждаемости по изменению однократной прочности или, наоборот, влияние трещины от статической перегрузки на усталостную прочность. Так, в лопатках турбин исходные межкристаллитные трещины от длительного статического нагружения иногда становятся очагами последующего усталостного разрушения. Отметим, что различные механические свойства в процессе нагружения могут изменяться в противоположном направлении. Отсюда вытекает, что повреждаемость, по-видимому, невозможно рассматривать независимо от метода ее оценки. Однако изучение повреждаемости не избавляет от необходимости оценки условий перехода через критическое состояние разрушения и не заменяет прямого изучения процесса развития трещин. [c.179]

Процессы усталостной повреждаемости и разрушения в значительной мере связаны с несовершенствами упругости [19]. [c.312]

Как отмечено в работах 39, 63], взаимодействие силовых полей дислокаций при достаточном сближении их друг с другом приводит к образованию зародышей усталостных трещин. Одновременно могут протекать процесс коагуляции порождаемых при усталости вакансий и осаждение их на микропорах, что приводит к разрыхлению кристаллической решетки [64 . Оба эти процесса, являющиеся началом накопления усталостной повреждаемости, будут приводить к повышению фона внутреннего трения, т. е. конкурировать по своему эффекту с процессом роста числа дислокационных скоплений критической плотности. Следствием этого должно явиться по крайней мере прекращение спада кривой внутреннего трения это подтверждается результатами проведенных измерений после пропуска от 400 до 500 млн. т груза логарифмический декремент колебаний практически не меняется. [c.109]

Следовательно, если повышение критической температуры хрупкости является неизбежным следствием накопления усталостной повреждаемости, а промежуточная термическая обработка способствует ее залечиванию , можно ожидать полного или частичного возврата критической температуры хрупкости к исходному значению, в том случае, конечно, если в процессе усталости не возникли микроскопические трещины. [c.111]

На лопасть несущего винта действуют переменные аэродинамические силы, вызывающие ее колебания и появление в сечениях лонжерона переменных напряжений, вызывающих усталостную повреждаемость. Поэтому возникает задача снижения переменных нагрузок и повышения сопротивления усталости лопастей. Другой задачей является обеспечение безо- [c.112]

При развороте вертолета на висении возникает маховое движение лопастей рулевого винта с амплитудой Л,, пропорциональной угловой скорости разворота соу. При больших значениях (Лу маховое движение больше, чем на других режимах. Так как амплитуда второй гармоники кориолисовой силы пропорциональна квадрату Л,, то при развороте могут возникнуть большие изгибающие моменты, а следовательно, и большие переменные напряжения в сечениях лонжерона лопасти. Хотя продолжительность разворота относительно невелика, может быть внесена усталостная повреждаемость большая, чем па других режимах. В полете с поступательной скоростью большое маховое движение может быть при малой скорости (У=40... 60 км/ч) вследствие больших переменных составляющих индуктивных скоростей, при больших скоростях полета и больших углах установки лопастей. Рулевой винт на этих режимах работает также, как несущий. Поворот оси на бок не имеет существенного значения. Большое маховое движение может воз- [c.126]

Кроме того, у вершины усталостной трещины Отах могут превышать S (см. раздел 4.1), что не приводит к мгновенному разрушению элемента конструкции, как это следует из зависимости (2.95). Причиной данного противоречия является представление о снижении сопротивления отрыву с ростом накопленной повреждаемости (микроповреждений), т. е. с ростом и, что следует из зависимости (2.95), если ее представить в виде [c.134]

Отход от анализа повреждения материала в материальной точке, как это принято в механике деформируемого твердого тела, и рассмотрение процессов усталостного повреждения в конечном объеме — структурном элементе — позволяет адекватно прогнозировать не только долговечность, но направление развития разрушения. Такой подход дает возможность разрешить существующее противоречие, связанное с несоответствием при смешанном нагружении по модам 1 и И направлений развития усталостной трещины и локализации максимальной повреждаемости материала трещина развивается перпендикулярно максимальным нормальным напряжениям в область, где повреждаемость материала не является максимальной. [c.149]

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф- [c.365]

Быструшкин Г. С. Исследование усталостной повреждаемости деталей из ферромагнитных материалов.— В п. Электромагнитные методы контроля. МДНТП, 1969. [c.171]

В настоящей работе рассматриваются результаты применения феррозондового метода контроля для оценки усталостной прочности ряда сталей бурильных труб ( Д , К , Е , Е М ) с учетом напряженного состояния, возникающего в процессе эксплуатации, а также закономерности усталостной повреждаемости. Фер-розондовый метод контроля использован также для оценки характеристик циклической вязкости разрушения материала на цилиндрических образцах с развитием односторонней трещины усталости при изгибе с вращением. [c.107]

В процессе усталостных испытаний на высокоскоростной машине МУИ-6000 испытывалось по три-пять образцов при каждом уровне напряжений испытания. Для каждой марки стали испытание проводили на шести уровнях амплитуды напряжений в интервале ао.г (т а 1 (а 1—предел усталости образца). Характер развития повреждаемости определ,яли с помощью фер-розондового метода контроля. По приращению амплитуды сигнала эдс второй гармоники построена полная диаграмма усталостной повреждаемости. При этом применялся разработанный нами феррозондовый прибор ФК-1 для контроля усталостной повреждаемости. Одна из основных особенностей, предопределивших применение феррозондового метода для изучения усталостной повреждаемости,— использование специальных микро-зондовых преобразователей, с помощью которых наблюдали за развитием процесса усталости в локальных микрообъемах. [c.108]

При прохождении одним из микрозондов преобразователя зоны с образованием микропластической деформации в процессе начальной усталостной повреждаемости появляется сигнал, который действует на фоне сигнала, поступающего с другого микрозондового преобразователя, установленного на ненагруженной части образца. Исключение влияния внешнего магнитного поля на показания феррозондового прибора достигалось в результате строгого расположения микрозондов перпендикулярно к поверхности контролируемой зоны и измеряющих разность нормальных составляющих полей рассеяния в двух точках, расстояние между которыми являлось базой и было равно 10 мм. Это позволило точно определить зону с развитием усталостной повреждаемости и следить за ней в течение вс го цикла испытаний. [c.108]

Выше был изложен определенный инженерный подход (см. рис. 4.3.4), который обычно используется дт1я установления эквивалентности между уровнями усталостной повреждаемости в типовой эксплуатации и при лабораторных испытаниях. Описанная методика может с успехом использоваться и для расчета индивидуальной повреждаемости каждого отдельного экземпляра конструкции. Определенная таким образом повреждаемость может выступать в качестве меры процесса эксплуатации, существенно более адекватной фактически накапливающейся усталости, чем, например, число полетов. После нормирования, т.е. отнесения к величине повреждаемости в типовом полете, эта мера в каждом фактически выполненном полете будет выражаться числом типовых полетов, содержащихся в фактическом полете. Если реальная нагруженность за полет превышает типовую, количественное выражение меры эксплуатации будет превышать единицу, если нагруженность более слабая, значит при выполнении фактического полета по накоплению усталости израсходована только часть типового полета. [c.450]

Стали повышенной прочности (ств = 1300... 1500 МПа) и твердости (40 - 50 HR ) со структурой троостита (см. рис. 9.15) относятся к материалам функционального назначения — рессорно-пружинным сталям. Циклические нагрузки в них вызывают слабое деформационное упрочнение поверхности и развитие ее усталостной повреждаемости. Усталостное разрушение в этих сталях, как правило, инициируют поверхностные концентраторы напряжений риски, царапины, обезуглероженные участки и т.п. Повышенная чувствительность к надрезам служит причиной более заметного разброса значений r i (см. рис. 9.15), замедления их роста с увеличением статической прочности и, как следствие, снижения коэффициента выносливости до 0,4. Для того чтобы обеспечить более высокую циклическую прочность этих сталей, необходимо уменьшить их чувствительность к концентраторам напряжений. [c.277]

Структура стали, 12ГН2МФАЮ существенно отличается от описанных ранее. С повышением температуры испытаний в сорбите отпуска наряду с признаками возврата и полигонизации формируются устойчивые полосы скольжения (рис. 5.22), укрупняются частицы карбонитридного типа V( ,N), призванные упрочнять ферритную матрицу. Это уменьшает вероятность закрепления дислокаций, следовательно суммарный эффект упрочнения снижается. Доля областей, содержащих полосы скольжения, в стали достигает 20%. Именно эти обстоятельства приводят к разупрочнению стали в процессе испытаний. По сути, значительная часть усталостной повреждаемости устраняется из-за повышения мобильности дислокаций с ростом температуры, увеличивается вероятность их аннигиляции. [c.239]

При переменной величине циклических напряжений (рис. 1.3.2, в) с постоянной величиной коэффициента асимметрии цикла На расчет ведется по приведенному постоянному напряжению Стцр (соответствующему расчетному числу циклов напряжений 2] i), действие которого по усталостной повреждаемости эквивалентно суммарному действию напряжений ст , с чис- [c.90]

Всякому усталостному разрушению, как известно, предшествует подготавливающая его местная пластическая деформация, приводящая по мере накопления числа циклов к разрыхлеида металла, нарушению его сплошности, затем к появлению микротрещин. В процессе хрупкого разрушения такая деформация сильно локализуется в элементарных объемах и достигает критического значения в узкой зоне зарождения и распространения трещины, являющейся выраженным концентратором напряжений. Местоположение и масштабы указанной зоны определяются неоднородностью накапливания усталостной повреждаемости в микрообъемах. При термоциклическом нагружении до уровня, в целом меньшего предела текучести, часть мягких зерен металла, имеющих благоприятную ориентировку для активации скольжения, может претерпевать циклическую деформацию за счет перемещения свободных дислокаций [80]. Значительные температурные градиенты, возникающие в металле при нагреве и охлаждении, вызывают внутренние напряжения, резко меняющиеся как от точки к точке, так и в каждой точке во времени. При этом, с одной стороны, усиливается неоднородность накапливаемой усталостной повреждаемости, с другой — возникает присущая термической усталости многоочаговость разрушения. Циклические перепады температуры на 70 °С в стенке экранной трубы, изготовленной из углеродистой стали, могут вызвать ее разрушение при числе циклов менее 6-10 [82], а при нарушении нормального режима кипения в экранных трубах котлов с давлением 15,5 МПа возможны в 1,5—3 раза большие колебания температур. [c.86]

Следует отметить, что проведенный расчетно-экспериментальный анализ зависимости 5с(х) справедлив при достаточно малых усталостных микротрещинах, когда их размеры порядка ячейки субструктуры материала. При больших х и соответственно значительных усталостных повреждениях, размер которых составляет порядка нескольких диаметров зерен, зависимость 5с (х) может стать убывающей. Действительно, уменьшение 5с с увеличением х наблюдается при испытании образцов № 11, 12 (см. табл. 2.1, 2.2), где предварительная повреждаемость материала была значительной. Высокий уровень повреждаемости в образцах № 11, 12 выражался в большом количестве усталостных микротрещин, возникающих в достаточно представительном объеме материала, выявленных фрактогра-фическими исследованиями (подробное описание фрактур см. ниже). [c.82]

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]

В условиях циклического нагружения уменьшение эффективной скорости деформирования, обусловленное либо уменьшением частоты, либо выдержкой в цикле, либо формой цикла, может вызвать существенное снижение числа циклов Nf до разрушения, как показано на рис. 3.1,6 на примере нержавеющей стали типа 304, испытанной при 600 и 700 °С и размахе деформации Ае = 1 %. Аналогичные данные получены для бейнитной стали 2,25 Сг — 1 Мо [286] при Т = 575 °С и Ле = 0,5 % выдержка в циклах растяжения и сжатия до 6 мин приводит к снижению усталостной долговечности в три-четыре раза по сравнению с непрерывным циклированием со скоростью деформирования = 4-10- с-. Подобное влияние скорости деформирования на повреждаемость материала наблюдается и на стадии роста усталостной трещины. Например, для никелевого сплава 1псопе1718 уменьшение частоты нагружения до 0,1 Гц [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...