Кривая деформирования малоцикловой усталости

Перед построением кривой малоцикловой усталости для испытуемого материала строится кривая статического деформирования в координатах напряжение — деформация, с помощью которой находятся характеристики ов Опц=стт ао,2 5к (МПа) Р ф грв (в %). [c.368]

Хотя противофазный и термоусталостный режимы упругопластического деформирования принципиально одинаковы (сжатие при высокой температуре цикла), отсутствие контролируемых ограничений деформаций при испытаниях на термоусталость предопределяет возможность одностороннего накопления деформаций, а следовательно, развитие значительных квазистатических повреждений. В результате смещение кривых термической усталости (сплошные линии) относительно базовой кривой малоцикловой усталости (штрихпунктирная линия), полученной при жестком противофазном нагружении, определяется прежде всего долей квазистатического повреждения. Выдержка при максимальной температуре цикла существенно снижает малоцикловую долговечность. Так, при размахе упругопластической деформации 0,3 — 1,0 % и Гд = 60 мин долговечность уменьшается в 3 — 10 раз по сравнению с базовой. [c.41]

Кривые, приведенные на рис. 3.7, характеризуют сопротивление малоцикловой усталости материала при жестком нагружении в зависимости от режима термомеханического нагружения. Малоцикловую долговечность оценивают по кривым 1 н 2, если известна полная упругопластическая деформация в цикле деформирования, и по кривым 3 и4, если известна пластическая составляющая деформаций. [c.139]

Важно отметить, что кривые малоцикловой усталости модели (кривая 2 на рис. 3.17) и материала (кривая 1 на рис. 3.7) практически совпадают. Следовательно, разработанный метод расчета малоцикловой долговечности конструктивных элементов на основании деформационно-кинетических критериев является достаточно эффективным, а схематизация режимов термомеханического нагружения (см. рис. 3.5), а также принятые допущения и предположения о характере циклического упругопластического деформирования приемлемы. [c.148]

Для определения доли квазистатических и усталостных повреждений в опасной зоне конструктивного элемента необходимо иметь характеристики деформационной способности и сопротивления малоцикловой усталости конструкционного материала при переменных или постоянных температурах, при которых протекает процесс активного упругопластического деформирования, т. е. иметь кривые усталости при соответствующем термомеханическом нагружении. Получение указанных характеристик возможно только при наличии уникальных испытательных стендов, оснащенных соответствующими системами для программирования циклов нагрузки и температуры в опасной зоне сферического корпуса. Для расчетов в первом приближении можно использовать основные базовые характеристики, полученные в эквивалентных изотермических условиях либо при экстремальных температурах цикла (см. рис. 5.1). [c.253]

Изложение методов неразрушающих исследований длительного сопротивления конструкционных материалов является самостоятельной темой, которая в данной книге не затрагивается. Предполагается, что все требуемые характеристики получаются из традиционных испытаний на длительное и быстрое разрушение образцов, испытываемых в соответствующих температурных условиях. Лишь в случае малоцикловой усталости рекомендуется использование наряду с кривыми усталости традиционных кривых циклического деформирования. [c.5]

Рассмотрим область перехода от малоцикловой усталости к многоцикловой, в которой число циклов составляет обычно несколько десятков тысяч. Трудность построения уравнения повреждений для этой зоны долговечностей состоит в том, что в этом случае пластические деформации имеют значения того же порядка, что и упругие деформации, поэтому выделение тех и других оказывается иногда затруднительным. В силу этого обстоятельства имеется целый ряд таких эмпирических уравнений кривой малоцикловой усталости для жесткого нагружения, которые учитывают не пластическую, а полную деформацию [18, 33, 41 ]. Однако при построении энергетического уравнения повреждений необходимо исходить из необратимой работы деформирования (таким образом, учет пластической деформации в той или иной форме необходим). [c.201]

Кривая циклического деформирования по уравнению (5.12) представляет собой геометрическое место вершин петель гистерезиса, центры которых совпадают с началом координат. Методика их построения предложена в [3]. Вместо уравнений типа (2.2) кривых малоцикловой усталости при различной асимметрии используют диаграмму выносливости в степенном виде [c.108]

Таким образом, предельными типами процесса деформирования являются режимы малоциклового жесткого усталостного нагружения (действуют циклические реверсивные деформации, накопление односторонних деформаций отсутствует) и статического или длительного статического нагружения (накопление односторонних деформаций не ограничен , реверсивные циклические деформации отсутствуют). Предельные состояния по условиям прочности для этих режимов характеризуются кривой малоцикловой усталости жесткого нагружения, а также кривыми длительной прочности и пластичности. [c.43]

В ряде случаев рассматривают изменение базовых характеристик в связи с особенностями процесса малоциклового деформирования. Так, можно учесть уменьшение располагаемой пластичности материала за счет процессов высокотемпературного деформационного охрупчивания кривая малоцикловой усталости может измениться в связи со снижением пластичности материала во время высокотемпературного "Деформирования. Базовые характеристики могут претерпевать трансформацию при наличии режимов переменных температур. [c.44]

Функции, отражающие длительность циклического деформирования, можно выразить в известной форме [26] а Т, t) а я ](7, t) где (С, т) и ( [зо, h) —параметры кривых длитель-]юй прочности и пластичности соответственно. Выражая время циклического деформирования через характеристики процесса малоциклового нагружения 1 = получаем уравнение кривой малоцикловой прочности, отражающей специфические особенности неизотермической малоцикловой усталости [c.70]

Для оценки неизотермической малоцикловой прочности при различных сочетаниях режимов нагрева и нагружения необходимы информация о кинетике параметров процесса циклического упруго-пластического деформирования в опасной зоне конструктивного элемента, об изменении полной (или необратимой) деформации, о накопленной деформации с числом циклов нагружения, а также кривая малоцикловой усталости, соответствующая режиму нагру-л ения и нагрева. Кривые малоцикловой усталости следует получать при длительном изотермическом и неизотермическом малоцикловом жестком нагружении с учетом температур (рис. 3.1, а), частоты (времени) деформирования (рис. 3.1, б), а также цикличности температуры (рис. 3.2). В случае режимов, обладающих максимальным повреждающим эффектом, кривые I, II (рис. 3.2) жесткого режима деформирования смещаются в область меньшего числа циклов до разрушения (появления трещины). Кроме того, требуется информация о располагаемой пластичности материала при монотонном растяжении (рис. 3.3, режимы а, б) с учетом скорости [c.125]

Материал компенсатора при рабочей температуре циклически стабилизируется (см. выше). При наличии выдержек диаграмма деформирования в процессе повторных нагружений не зависит от числа полуциклов, и масштабный коэффициент обобщенной кривой малоцикловой усталости становится неизменным при увеличении числа полуциклов нагружения (рис. 5.21). [c.225]

Анализ этой задачи показывает, что она достаточно сложна, даже с учетом того, что нагружение одноосно, и даже в том случае, если мы не будем учитывать концентрацию напряжений или деформаций. При ее решении надо исследовать спектр нагружения, подсчитать число циклов, учесть отличную от нуля среднюю деформацию цикла и оценить накопление повреждений при малоцикловой усталости. Для получения оценки подходящего размера тяги при анализе типового 5-секундного блока нагружения можно применить метод стока. Напряжение и деформация связаны с нагрузкой через площадь сечения, величина которой пока неизвестна. Поэтому при максимальной и минимальной нагрузках в 5-секундном блоке максимальное и минимальное напряжения могут быть определены лишь при задании некоторого значения площади. По этим пикам напряжений с помощью кривой зависимости напряжений от деформаций при циклическом деформировании стали SAE 4340, приведенной на рис. 8.17, могут быть определены максимумы и минимумы деформаций. Для определения теоретического значения долговечности при каждом значении амплитуды в 5-секундном блоке нагружения может быть использовано соотношение (11.5). [c.393]

Простейшие стационарные режимы и соответствующие им критерии разрушения. Для жесткого циклического деформирования по лучевой траектории при постоянной температуре и скорости деформирования, при которой не проявляются временные эффекты, интегрирование кинетических уравнений совместно с уравнениями неупругого (в данном случае пластического) поведения дает уравнение кривой малоцикловой усталости [c.269]

Основное внимание в справочнике уделено характеристикам неупругого деформирования и разрушения материалов при кратковременном, длительном и циклическом нагружениях в условиях нормальных и повышенных температур После традиционных сведений о химическом составе, общепринятых характеристиках (Оо2, Og, 5, /) и их нормируемых минимальных значениях дается по возможности подробная информация об истинных (действительных) диаграммах деформирования, циклических кривых, параметрах длительной и малоцикловой прочности При этом широко используется аппроксимация опытных данных приводятся параметры степенной аппроксимации действительной кривой деформирования, циклической кривой, кривых малоцикловой усталости [c.257]

Параметры циклической кривой (К, т, т ), диаграммы циклического деформирования (п), кривой малоцикловой усталости (с, а. В, Р) и циклический предел текучести (Sq 4) [c.262]

Таким образом, применяя метод оценки долговечности в условиях длительного повторного нагружения, можно определить скорость накопления повреяодений в зависимости от типа напряженного состояния, режима нагружения и свойств конструктивного материала, а следовательно, прогнозировать место разрушения. В качестве базовых данных при оценке долговечности используют кривые длительной малоцикловой усталости и располагаемой пластичности конструкционного материала. При анализе кинетики НДС в рассмотрение вводят диаграммы длительного циклического деформирования и кривые циклической ползучести. Б этом случае сопротивление деформированию характеризуется соответствующими мгновенной и изохронными кривыми деформирования. [c.11]

На основе зависимости (5.14) можно рассчитать кривые длительной малоцикловой усталости материала с учето.м изменення характеристик упругопластнческого деформирования за время предыдущего нагружения при наличии в циклах высокотемпературных выдержек. Снижение долговечности связывают с изменением во [c.227]

Сформулированные выше основные закономерности малоциклового деформирования и разрушения необходимы в связи с разработкой методов оценки прочности элементов конструкций. Для обоснования расчетной процедуры и уточнения запасов прочности в инженерной практике проводятся мснытанвя моделей и натурных элементов. Основными задачами, которые решаются в таких испытаниях, являются сопоставление расчетного и экспериментального распределения деформаций и напряжений (особенно в зонах концентрации с учетом поциклового перераспределения), а также изучение условий достижения предельного состояния по разрушению (образованию трещины). При этом для оценки прочности в условиях циклического упругопластического деформирования необходимы данные о кинетике деформированного состояния конструкции, а также кривые малоцикловой усталости материала при однородном напряженном состоянии. [c.135]

В испытаниях на термическую усталость с варьируемой жесткостью нагружения [4,5, 10] это связано прежде всего с режимом неизотермического малоциклового нагружения (жесткость нагружения, уровень максимальной температуры цикла, скорость нагрева и охлаждения, длительность выдержки) и определяется различным сопротивлением статическому и циклическому деформированию частей образца, нагретых в разной степени из-за продольного градиента температур, и протеканием реологических процессов на этапе выдержки при высокой температуре [4, 10]. На рис. 4, б показано, что зффект одностороннего накопления деформаций существенно проявляется в характерной для малоцикловой усталости области чисел циклов (до 10 ) и в определенных условиях (большая жесткость нагруяшния — до 240 Т/см и длительная выдержка — до 60 мин), возможно накопление перед разрушением деформаций, близких к величинам статического однократного разрыва (кривые 7,5, 5) при соответствующем времени деформирования в условиях неизотермического нагружения. При этом реализуется смешанный или квазистатический (длительный статический) характер малоциклового разрушения. [c.40]

Таким образом, между процессами направленного пластического деформирования и разрушения металлов в области малоцикловой усталости существует тесная взаимосвязь изменение характера макроразрушения материала от квазистатического к усталостному, регистрируемое по разрывам на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением структурных особенностей их деформирования и разрушения, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости с эответственно. [c.138]

Исследования малоцикловой усталости различных сталей и сплавов при пульсирующем растяжении в области долговечностей 0,5 ч- 2 X 10 циклов показали, что при циклическом упругопластическом деформировании существует тесная взаимосвязь между процессами деформирования и разрушения материала. Изменение характера макроразрушения от квазистатического к усталостному, вызывающее появление разрывов на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением особенностей микродеформироваиия и микроразрушения металлов, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости соответственно. [c.425]

Процесс малоцикловой усталости при повышенных температурах, при которых уже проявляется влияние длительности и скорости деформирования на накопление пластической деформации и статического повреждения, неизбежно связан с формой и длительностью цикла. Это способствовало привлечению таких интерпретаций условий термодиклического разрушения, в которых в явной форме отражена частота v = 1/Г, где Т — период цикла. С помощью частотных представлений предлагается также охарактеризовать роль выдержек при постоянной деформации или напряжении, столь свойственных работе металла во многих конструкциях. Анализ соответствующих зависимостей,. вытекающих из опытных данных, предложенных рядом авторов, позволил уравнение кривой малоцикловой усталости в размахах 2г р пластической деформации выразить так [3] [c.4]

Для оценки прочности элементов конструкций при неизотермическом малоцикловом нагружении в соответствии с критериальным соотношением (1.4) необходима информация о кинетике параметров процесса циклического упругопластического деформирования в условиях проявления временньк эффектов в опасной зоне конструктивного элемента. Необходимы данные об изменении полной или необратимой деформации, о накоплении деформаций с увеличением числа циклов нагружения, а также кривая малоцикловой усталости соответствующего режима нагружения и нагрева. [c.12]

Кривые малоцикловой усталости получают для длительного изотермического и неизотермического малоциклового жесткого нагружения с учетом температуры t (рис. 1.8, а), частоты v (времени цикла г) деформирования (рис. 1.8, б), а также режима термомеханичес- [c.12]

На рис. 1.7 показана кривая циклического деформирования некоторого материала, обладающего свойством так называемой циклической стабильности . Напряженное состояние является линейным, и линия ОА представляет собой кривую первичного нагружения. Рассмотрим два деформационных процесса. В первом случае происходит разгрузка из состояния А до В, затем нагрузка сжимающим напряжением до состояния С по закону упругости, снова разгрузка до Б, нагрузка растягивающим напряжением до Л и т.д. Так как начальная пластическая деформация ОВ в ходе дальнейшего деформирования не изменяется, то в данном случае имеет место приспособление. Во втором случае (приспособление отсутствует) материал проходит начальное нагружение до того же состояния А, затем разгрузку АВ и нагрузку сжимающим напряжением по кривой BDE, далее разгрузку по линии EF и снова нагрузку по кривой FGA. При периодическом повторении такого цикла нагружения путь пластического деформирования FB совершается каждый раз дважды от исходного состояния О к В п от В к О, затем от О к F и от F снова к О. Площадь петли пластического гистерезиса FGADE численно равна необратимой работе деформирования в каждом цикле. Основная часть этой работы переходит в тепло и рассеивается путем теплообмена, а некоторая, относительно очень малая доля, расходуется на развитие повреждений малоцикловой усталости. При наличии же приспособления может иметь место лишь многоцикловая усталость, связанная не со знакопеременным пластическим деформированием макроскопических объемов материала, а с развитием локальных пластических деформаций в отдельных кристаллических зернах. [c.15]

В случае малоцикловой усталости деформационная анизотропия играет определяющую роль, поэтому от соотношений (2.31) приходится отказываться. Для циклического нагружения при линейном напряженном состоянии кривые деформирования в конкретных циклах могут быть исследованы экспериментально, причем рекомендуется [18, 41, 79 J отсчитывать деформации обратного хода каждый раз от того состояния, в котором путь нагружения меняет свое направление. Применительно к ряду исследованных материалов подобные кривые, представленные схематически на рис. 2.5, оказываются общими для всех уровней напряжений [18, 42, 65], хотя могут зависеть при этом от коэффициента асимметрии цикла нагружения. Располагая наборомтаких кривых, можно определять в соответствующих циклах ширину петель гистерезиса. Для определения деформации циклической ползучести необходимо располагать еще и набором кривых деформирования в каждом цикле при прямом ходе нагружения, причем и здесь деформация отсчитывается от состояния, в котором путь нагружения изменяет свое направление (ср. рис. 1.10). Как при прямом ходе нагружения, так и при обратном (рис. 2.5, 2.6) односторонне накопленная пластическая деформация в N-u цикле равна сумме деформаций +. .. + [c.54]

Кульчихин Е. Т., Мартыненко М- Е., Садаксв О. С. Расширенный принцип Мазинга для описания кривых неизотермического деформирования при испытаниях с выдержками.— Проблемы прочности, 1979, вып. 11. Садаков О. С. Анализ напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при циклических неизотермических нагружениях на основе структурной модели среды.— В кн. Материалы Всесоюз. сими, по малоцикловой усталости при повышенных температурах. Челябинск Изд-во ЧПИ, 1974, вып. 3. [c.233]

Второе из совместно решаемых уравнений, описывающее кривую деформирования, может быть найдено по формуле (1.100), в которой учтена поцикловая кинетика изменения свойств. Предусмотрена также возможность задания кривой деформирования с помощью эмпирической формулы (4.5), обобщающей экспериментальные данные по малоцикловой и термической усталости ротор- [c.54]

И.зложенный подход проверим на роторной стали 20ХЗМВФ (роторы турбин по ЛМЗ, ПО ТМЗ), наиболее полно исследованной в области малоцикловой усталости. Для этого используем аналитическое выражение универсальной кривой циклического деформирования стали 20ХЗМВФ (табл. 3). При расчете пара- [c.202]

В Практической реализации концепции повреждаемости для описания предельного состояния материала при сложной программе малоциклового неизотермического нагружения важно установление упрощенных зависимостей суммирования тех видов повреждений, которые свойственны различным этапам сложного режима малоциклового нагружения. Построение таких зависимостей основано на возможности разделения указанных типов повреждений, о чем косвенно свидетельствует семейство кривых малоцнкловой усталости (см. рис. 2.29, а). Долю квазистатического повреждения увеличивали при неизменной скорости деформирования на этапах нагружения и разгрузки за счет ползучести путем включения выдержки различной длительности на этапе растяжения. Смещение кривой малоцикловой усталости влево и соответственно уменьшение долговечности происходят за счет замещения части усталостного повреждения длительным статическим, наведенным процессом ползучести на этапе выдержки. [c.83]

В процессе испытаний фиксировались характеристики нагружения и деформирования образца развитие односторонне накапливаемой деформации и поцикловое изменение деформаций при каждом блоке нагруже- df иия вплоть до достижения образцом предельного состояния по образованию макротрещины. Характеристика, приведенная г " на рис. 4.20, б, позволяет рассчитать долю квазистатического повреждения с помощью предельной односторонне накоп- -jq-z ленной деформации в условиях статического разрыва. Усталостное повреждение для любого режима нагружения в соответствии с деформационно-кинетическим критерием вычисляют с использованием кривой малоцикловой усталости ири жестком стационарном режиме (рис. [c.199]

Рис. 5,14. кривые малоцикловой усталости (а) элемента из сплава XI2H20T2P при жестком режиме нагружения 7 =650°С, /ц=2,5 мин и циклическая диаграмма деформирования (б) [c.217]

Изменение температурного режима испытаний оказывает влияние на весь комплекс деформационных характеристик материала, от которых зависят усилия и напряжения, возникающие в образце (модуль упругости, параметры кривых деформирования и характер циклической нестабильности, скорость ползучести). В этом смысле наибольшие затруднения возникают при интерпретации результатов при Г , = onst, когда варьируют Г пах- В испытаниях с варьируемой жесткостью установки ее нижняя граница должна быть определена предварительно по напряжениям, при которых разрушение в рассматриваемых температурных условиях укладывается в диапазон чисел циклов, характерных для малоцикловой усталости. В связи с этими соображениями наибольшее распространение получили испытания при = onst. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...