Усталость повреждаемость

О существовании связи между возникающей в процессе усталости повреждаемостью и изменением хрупкой прочности свидетельствуют следующие опыты [4]. Если предварительному циклическому нагружению подвергнуть гладкий образец, а затем сделать надрез и испытать образец на растяжение, то хрупкая прочность остается без изменения. По-видимому, при нанесении надреза поврежденные поверхностные слои удаляются и вершина надреза находится в области здорового материала. [c.98]

Испытания на усталость по Велеру и на повреждаемость по Френчу проводят при стабильных по времени и непрерывно действующих циклических нагрузках. Этот вид нагружения свойствен лишь некоторым машинам, работающим непрерывно и на постоянном режиме (стационарные силовые двигатели, электрогенераторы, мащины, встроенные в автоматические линии непрерывного действия). Большинство же машин работает на переменных режимах с правильно или неправильно чередующимися цикла.ми и различным уровнем напряжений в циклах (транспортные, строительные и т. д.). [c.306]

В соотношении (1.6) обычно при оценке усталостной долговечности в качестве характеристики повреждаемости Df рассматривают число циклов нагружения. В реальной эксплуатации при взаимодействии нагрузок, особенно в случае малоцикловой усталости, линейное суммирование накопленных повреждений не отражает реального, нелинейного процесса накопления повреждений в различных зонах центроплана и крыла ВС [29, 38]. Это же относится и к стойкам шасси пассажирского самолета [39]. Интервал разброса в оценках накопленных повреждений может составлять 0,5-4,0 [40, 41], а при учете последовательности циклов нагружения разброс данных может быть еще выше [19, 24, 30]. Поэтому для более точной оценки усталостной долговечности введен метод спектрального суммирования, позволяющий установить связь между характеристиками долговечности и характеристиками случайного процесса нагружения на основе использования спектральной плотности мощности [30]. При нерегулярном нагружении, характеризуемом непрерывной спектральной плотностью, энергия процесса с частотой со/,- может быть заменена эквивалентной (по средней использованной долговечности) энергией, характеризующей процесс нагружения на другой частоте. В частности, на некоторой характеристической частоте [c.37]

Представление о соотношении между периодом развития трещины и долговечностью материала в разных областях много- и малоцикловой усталости может быть получено при более детальном рассмотрении кривой усталостного разрушения материалов по стадиям накопления повреждений и роста трещин [27]. В ходе циклического нагружения при постоянном уровне переменного напряжения в материале протекает первоначально процесс накопления необратимой повреждаемости, и при достижении некоторого критического уровня плотности дефектов происходит возникновение начальной поверхности трещины или зоны очага [c.55]

В табл. 1.1 приведены виды повреждений и принципы методов оценки ресурса наиболее повреждаемых узлов теплоэнергетического оборудования. Видно, что значительная часть узлов проявляет склонность к хрупким разрушениям, предупреждение и своевременное выявление которых представляет сложную техническую задачу. Большое число узлов повреждается в результате высокотемпературных процессов (ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости). При оценках остаточного ресурса учитываются критерии трещиностойкости материала. [c.5]

Установлено, что повреждаемость материала вызывает снижение характеристик кратковременной и длительной прочности, ползучести и многоцикловой усталости, а также изменение многих физических характеристик, которые в ряде случаев становятся мерой количественной оценки степени повреждаемости материала [49]. Структурные изменения, протекающие непрерывно в процессе нагружения, формируют повреждения, которые вызывают видимые нарушения сплошности материала (макротрещины и др.), характеризуемые как повреждения конструктивного элемента, вид которых, определяется характером действующей нагрузки (усталостной, статической, длительной статической). [c.14]

На рис. 29, а показано влияние усталости на крити-, вескую температуру хрупкости основного металла ВСт.Зсп [103]. Максимальное повышение критической температуры хрупкости основного металла стали ВСт.Зсп под влиянием усталости составило 60°С (от —40°С в исходном состоянии до 20°С к моменту появления усталостной трещины). Эти данные можно сопоставить с результатами, полученными в работе [80] в подобных условиях, когда критическая температура хрупкости 7, p(a iv = 2 кгс м/см ) стали Ст.Зсп повысилась от —32°С в исходном состоянии до —5°С после нагружения в зоне повреждаемости (0,7Np). Сопоставление влия- [c.79]

Влияние усталости на критическую температуру хрупкости стали ВСт.Зсп в зоне термомеханического старения показано на рис. 29, б. В этом случае критическая температура хрупкости Г р зоны старения после сварки в исходном состоянии выше основного материала ВСт.Зсп более чем на 10°С. В процессе работы на усталость Г р основного металла и зоны старения повышаются до 20°С. При использовании результатов исследований [77, 103] следует учитывать, что усталость накапливалась при высокой частоте — 20 Гц, что редко встречается в технике. Повреждаемость металла при малых частотах нагружения может быть выше, так как накопление усталостных повреждений при реальных частотах (до 1000 Гц) развивается более интенсивно. Большинство исследователей считают, что повышение частоты нагружения до 1000 Гц не влияет на предел выносливости, но дальнейшее повышение вызывает рост сопротивления усталости так, при частоте 20.Гц предел выносливости повышается на 40%. [c.80]

Кинетика накопления повреждаемости и механизм разрушения определяются прежде всего уровнем амплитуды нагружения, в зависимости от которого на кривой усталости можно выделить следующие четыре области [71] (рис. 14) [c.33]

В области многоцикловой усталости, характеризуюш ейся низкими амплитудами напряжений или высокой температурой, кинетическое уравнение повреждаемости (4) можно представить в виде [c.91]

Исследование кинетики повреждаемости и закономерностей усталостного разрушения металлов/ Федоров В. В., Ромашов Р. В.— В ки. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 87—97. [c.423]

Уменьшение пластичности жаропрочных сталей и сплавов, связанное с механической обработкой и другими технологическими операциями, в которых производится предварительная пластическая деформация, приводит к ускорению повреждаемости сталей и сплавов при действии циклического и длительного статического нагружения, а следовательно, к уменьшению долговечности и особенно к снижению сопротивления многократным перегрузкам при испытании на усталость и длительную прочность. [c.201]

Из ЭТОГО примера следует, что 10% выработки ресурса неустановившихся режимов соответствует 9% выработки общего ресурса работы лопаток 20% выработки ресурса неустановившихся режимов соответствует 18% общей выработки и т. д. Таким образом, как видно, главную роль в повреждаемости лопаток и влиянии на ресурс их работы оказывают неустановившиеся режимы. Именно по этим режимам наиболее целесообразно судить о повреждаемости и ресурсе работы лопаток. Рассмотренные соотношения можно использовать и при разработке ускоренных методов испытания. По-видимому, при разработке этих методов необходимо стремиться к установлению времени до разрушения и коэффициентов эквивалентности неустановившихся режимов. Время работы на этих режимах намного меньше, чем общий ресурс работы лопаток. Время до разрушения лопаток при работе их на установившихся режимах, которое на порядок и даже на два порядка может быть больше, чем на неустановившихся режимах, по-видимому, не всегда целесообразно исследовать при испытании лопаток на газодинамических стендах. Во-первых, это экономически невыгодно и, во-вторых, на установившихся режимах, когда тепловое и напряженное состояние лопаток наиболее равномерно и уровень напряжений сравнительно невелик, имеет смысл рассчитывать долговечность работы лопаток по характеристикам усталости и долговечности материала, полученным при испытании цилиндрических стандартных образцов. При этом могут [c.209]

Таким образом, вопросы малоцикловой прочности резьбовых соединений остаются одними из наиболее сложных в силу выраженных эффектов концентрации напряжений, перераспределения усилий, напряжений и деформаций в наиболее нагруженных зонах, раннего образования трещин усталости и большого их влияния на условия нагружения повреждаемых витков. [c.212]

Одной из наиболее важных задач в решении проблемы усталости материалов является разработка методов оценки их повреждаемости в процессе циклического нагружения и методов прогнозирования усталостной прочности металлов по результатам простых по программе и не столь продолжительных по времени испытаний. [c.71]

Используя эту особенность диаграммы усталости, можно суммировать повреждаемость образцов с макротрещиной при переменном спектре нагружения и оценивать влияние перегрузок на долговечность образца. [c.103]

Усталость — процесс накопления повреждаемости в материалах под воздействием циклически изменяющихся напряжений, к-рые по своей величине не [c.130]

В книге рассмотрены особенности термической усталости металла как фактора преждевременной повреждаемости элементов теплоэнергетических установок и современные методы оценки сопротивления термической усталости с учетом условий работы. Обобщены результаты исследований по термической усталости материалов, применяемых в энергомашиностроении. [c.2]

Расчеты на прочность деталей теплосиловых установок только по характеристикам статической и длительной статической прочности при высоких температурах являются недостаточными, поскольку ни предел текучести, ни условный предел длительной прочности не отражают в достаточной мере реальных условий нагружения материала в наиболее повреждаемых зонах. Так, например, применение сталей с повышенным пределом текучести для сосудов давления и других элементов с точки зрения сопротивления коррозионной усталости при высокой асимметрии цикла нагружения в ряде случаев не является достаточно технически оправданным [35]. [c.20]

Сточки зрения деформации и разрушения в большинстве феноменологических уравнений долговечности общая суммарная повреждаемость подразделяется на компоненты повреждаемости при ползучести (накопление повреждений в периоды постоянной или медленно изменяющейся деформации) и усталости (накопление повреждений в периоды резкого изменения деформации). Далее, суммирование статической и циклической термомеханической повреждаемости чаще всего производят по линейному закону, использование которого значительно упрощает расчеты. [c.39]

С другой стороны, даже при комбинациях только нестационарных одноступенчатых режимов термической усталости сумма долей повреждаемости не соответствует линейному закону [31 ] [c.39]

Период распространения усталостЕШх трещин, расположенгшй между кривой усталости (линия АБВ на рис. 7) и линией необратимой повреждаемости (линия КБ), обычно описывается кинетическими диаграммами усталостного разрушения (КДУР). Зависимость между скоростью роста усталостной трещины lgu и размахом коэффициента интенсивности напряжений lgДK (или 1 К ах). В этом периоде усталостного нагружения выделяют три основные стадии (рис. 8) [c.20]

Стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения) завершается достижением линии необратимых циклических повреждений. Одним из самых ранних методов необратимой степени повреждаемости при усталости является метод построения линии, предложенной X. Френчем (1933г.), заключающийся в тренировке образца выше предела выносливости и последующем циклическом деформировании при напряжении, равном пределу выносливости (рис. 28). Если образец при перегрузке разрушается на пределе выносливости (до достижения базового числа циклов), значит он пoJ/y-чил необратимое повреждение. Если после перегрузки на уровень предела выносливости образец простоял базовое число циклов, то он не поврежден и на нем ставится стрелка вверх. Границей необратимо поврежденных образцов и образцов, которые после перегрузки достигают базы испытания, и является линия необратимых повреждений. [c.48]

Рис. 29. Кривые усталости, линия появления следов скольжения и кривые повреждаемости образцов из легированной стати 34СиМо 4 а — шлифованные образцы б - электрополированные образцы

Обобщенная диаграмма усталости приведена на рис. 19, где AB — кривая выносливости (кривая Велера). При напряжениях ниже длительного предела выносливости микротрещнны не развиваются. А В С — линия начала появления субмикроскопи-ческих трещин и А С — линия начала образования микротрещин или линия необратимой повреждаемости (линия Френча). При критическом напряжении усталости разрушение про- [c.82]

Практически применяемые стеклопластики почти всегда имеют многонаправлеиное армирование в форме матов из рубленой пряжи, плетеной ткани, ровницы, ортогонально уложенной не переплетенной основы из волокон, или в форме намотанных волокон. В условиях растяжения первый признак поврежденности обычно появляется в виде отслаивания волокон от матрицы в местах, где волокна перпендикулярны направлению нагружения. С ростом нагрузки поврежденность увеличивается вплоть до полного разделения образца. Было показано, что процессы повреждаемости зависят и от времени (длительная прочность) и от числа циклов (усталость). [c.334]

Существуют характеристики изломов, связанные с общей и локальной повреждаемостью материала, такие, как, например, соотношение в изломе величины усталостной зоны и зоны долома при высокотемпературной усталости, относительная доля межзеренного разрушения в доломе при повторных нагру-5кениях, соотношение величин и С точки зрения изучения повреждаемости особого внимания заслуживает анализ [c.6]

Частота нагружения при малоцикловой усталости, вж)дящая в уравнение (5.25), отражает влияние длительнО Сти цикла нагружения в том смысле, что циклы разной длительности (с различными выдержками на максимальной температуре) создают различную статическую повреждаемость. Однако при разделении бщей повреждаемости на циклическую и статическую [c.119]

Ранее указано, что повреждаемость в обоих полуциклах минимальна при таком сдвиге петли а—е вверх, при котором максимальное и минимальное напряжения цикла находятся примерно в одинаковом соотношении с пределом текучести материала соответственно при температуре /тш и imax. При этом цикл нагружения асимметричен как по напряжениям, так и по деформациям. Поскольку при неизотермическом нагружении понятие симметричного и асимметричного цикла должно быть основано не только на величинах предельных напряжений и деформаций в цикле, но и на соотношении долей повреждаемо1Сти, то и уравнения типа (5.87) — (5.90) для термической усталости оказываются непригодными. Кроме того, по-прежнему остается неясным, при какой температуре следует определять механические свойства Е, ф, (Тв, если температура в цикле изменяется от тш до тах- [c.156]

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]

Ранее нами при построении и анализе диаграммы усталости было проведено комплексное исследование ряда физико- механических свойств стали 36Г2С [2]. С учетом развития этой диаграммы и накопления новых экспериментальных данных с применением феррозондо-вого метода контроля по характеру приращения амплитуды сигнала эдс второй гармоники построена обобщенная диаграмма усталости, в которой весь процесс в зависимости от числа циклов нагружения разбит на несколько стадий усталости линиями одинаковой энергоемкости (структурной повреждаемости). Эти линии построены по характерным точкам перегиба кривых приращения амплитуды сигнала с феррозондового преобразователя и могут быть использованы для анализа состояния объекта контроля, подверженного усталости при различных уровнях приложенного напряжения испытания. Характер кривых позволяет разделить их на шесть стадий усталости [c.109]

Состояние поверхности играет существенную роль при усталостном разрушении, так как развитие структурной повреждаемости происходит преимущественно в поверхностных слоях [70]. Более раннее пластическое течение поверхностных слоев металла по сравнению с объемом является причиной разрыва на кривых усталости в области, переходной между малоцикловой и многоцик-левой усталостью. Упрочнение путем науглероживания тонкого поверхностного слоя глубиной в несколько зерен (для нержавеющей и углеродистой стали) приводит к исчезновению разрыва на кривых усталости, повышению предела усталости до уровня напряжения, при котором до обработки наблюдался разрыв [71] [c.26]

Исследование закономерностей усталостного разрушения металлов показало, что длительность периода развития усталостных трещин может составлять основную часть общей долговечности образца. Известно, что отношение числа циклов, необходимых для зарождения трещины, к числу циклов распространения трещины до разрушения образца зависит от механических свойств материала и уровня амплитуды напряжения. С повышением амплитуды напряжения это соотношение понижается и в малоцикловой области числом циклов, необходимым для зарождения трещины, можно пренебречь, Прямые наблюдения развития микротрещииы при циклическом нагружении металлов позволяют высказать гипотезу о возникновении трещин критической длины в конце стадии зарождения, которой соответствует число циклов на экспериментально определенной линии повреждаемости (линия Френча). Трещины критической длины возникают также при нагружении исследуемых металлов с амплитудой напряжения, равной пределу усталости. При определенных условиях они являются нераспространяющимися трещинами и определяют предел усталости металлов с точки зрения механики разрушения. [c.14]

Ромеари П., Tom Л. К вопросу повреждаемости при распространении усталостных трещин.— В кн. Механическая усталость металлов Тез. докл. VI Междунар. коллоквиума.— Киев Наук, думка, 1981, с. 64—65. [c.224]

Ю " —10 мы/цикл (для стали). Достижение величины АКа определяет резкое изменение ускорения роста трещины вследствие возрастания интенсивности деформации в пластической зоне у вершины трещины [61. Это значение соответствует началу смены доминирующего механизма разрушения на другой конкурирующий механизм или изменение долей конкурирующих механизмов, чему соответствует иногда изменение параметров микрорельефа действующего механизма разрушения. Значение АКа лежит на участке Пэриса диаграммы, разделяя тем самым область II на две ПА, соответствующую сравнительно медленному подрастанию трещины (с небольшим ускорением), и ИВ, соответствующую ускоренному развитию трещины, с резко возросшим ускорением (рис. 3). Во многих случаях в расчеты на долговечность работы материала с трещиной следует брать не величину циклической вязкости разрушения Kf , характеризующую катастрофическую ситуацию, а критерий Ка, обеспечивающий определенный запас долговечности, что предотвращает ускоренный опасный рост трещины. Использование критерия Ка при проектировании элементов конструкции полностью отвечает принципу безопасной повреждаемости, новому принципу конструирования [7]. Как отмечает С. И. Кишкина, согласно этому принципу допущение трещины определенной длины уменьшает коэффициент запаса при конструировании, повышая весовую эффективность конструкции, однако возникновение трещины усталости не должно приводить к аварийной ситуации. [c.254]

Увеличение внутреннего трения на начальной стадии усталости обусловлено возрастанием плотности дислокаций и связанным с ним накоплением необратимых искажений. С увеличением числа циклов нагружений интенсивность приращения плотности дислокаций уменьшается и возрастание логарифмического декремента затухания постепенно прекращается. Этому же способствует и развитие процессов старения при усталости (в случае стареющих металлов) выпадающие из раствора атомы примесей блокируют повреждаемые дислокации, уменьшая их роль в рассеянии механической энергии. Стадия стабилизации уровня внутреннего трения указывает на некоторое равновесие эффектов, обусловливаемых увеличением плотности дислокаций и развитием процесса старения. Вследствие этого иногда трудно по характеру изменения внутреннего трения в процессе усталости установить число циклов нагружения, приведших к образованию субмикро-скопических трещин. Последующее развитие микроскопических трещин усталости вызывает более заметное увеличение внутрен-34 [c.34]

С увеличением частоты нагружения скорость пластической деформации отстает от скорости нагружения, вследствие чего пластическая деформация за полупериод цикла не соответствует уровню напряжений, возникающих за это время. Поэтому накоп- ление повреждаемости, обусловленное пластической деформацией, с увеличением частоты нагружения несколько замедляется, а это способствует повышению усталостной прочности металла. Наряду с этим циклическое нагружение вызывает нагрев металла из-за потерь на внутреннее трение. При дальнейшем увеличении частоты нагружения нагрев металла возрастает, снижая этим сопротивление усталости. [c.243]

В связи с этим все более широкое применение находят расчетно-экспериментальные методы оценки повреждений. На их основе по измеренным температурам рассчитывают поля температур и напряженно-деформированные состояния и определяют накопление повреждаемости в рассматриваемых элементах теплоэнергетического оборудования в процессе эксплуатации. По такому принципу, например, работают счетчики исчерпания ресурса корпусов и роторов паровых турбин фирмы Крафтверкунион [12]. В этом устройстве может рассчитываться удельная повреждаемость как от ползучести, так и от малоцикловой усталости металла. В качестве первичных используются датчики давления, с помощью которых оцениваются силовые напряжения, и термопары, устанавливаемые в специальном зонде, в котором моделируется наиболее характерный для данного корпуса градиент температур. Например, для корпусов ЦВД таким определяющим термонапряженное состояние градиентом является градиент температур по [c.69]

На серийных турбоустановках промышленные исследования выполняются с целью выяснения причин отклонений, которые проявляют себя на более поздних этапах эксплуатации. К таким процессам следует отнести не только традиционную повреждаемость, связанную с явлениями ползучести или циклической усталости материала, но также и другие явления, которые отражаются в той или иной мере на надежности и экономичности турбоагрегата. Так, например, в последнее время особое внимание уделяется вопросам повреждаемости из-за малоцикловой усталости, обусловленной наличием циклических термонапряжений. Другим примером может служить тот факт, что постепенная релаксация напряжений в паропроводах со временем сказывается на состоянии тепловых расширений элементов турбины. [c.26]

Воздействие коррозионной среды. Известно, что материалы одного класса, имеющие различные прочностные и усталостные характеристики на воздухе, почти не отличаются по коррозионной усталости в воде. Например, коррозионно-усталостная прочность мягких и высокопрочных перлитных сталей в пресной воде составляет 11—15 кгс/мм , а усталостная прочность этих сталей на воздухе находится в более широких пределах 22—77 кгс/мм . Испытания сталей 16ГНМ и 22К в условиях асимметричного цикла нагружения при 100° С показали [12], что при одинаковых относительных статических нагрузках Оо/Оп,2 сталь 16ГНМ имеет предел усталости на 10—15% меньше, чем сталь 22К. Относительная кор-розионно-усталостная прочность сталей 22К и 16ГНМ в условиях асимметричного цикла хорошо согласуется с данными повреждаемости барабанов, изготовленных из этих сталей. [c.15]

В результате комплекса проведенных исследований свойств металла поврежденных гибов труб и характера повреждений установлено, что одной из основных причин разрушений явилась термическая усталость наклепанного и нетермообработанного металла при неустановившемся режиме работы котла. Повреждаемость обогреваемых гибов существенно зависит от действия коррозионной среды, причем больше подвержены коррозионному растрескиванию гибы малого радиуса с неснятыми остаточными напряжениями. Для змеевиковых поверхностей нагрева наиболее благоприятные условия для коррозионного воздействия создаются в зонах испарения конденсата (чаще всего в гибах) при остановах котла, т. е. в условиях малоциклового нагружения, которое также локализуется в гибах. [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...