Скорость повреждения ползучести

Повреждение, обусловленное интенсивным порообразованием по границам зерен в материале, может приводить к значительному его разрыхлению. В этом случае проведение независимого (несвязного) анализа НДС и развития повреждений в материале дает значительные погрешности. Например, отсутствие учета разрыхления в определенных случаях приводит к существенному занижению скорости деформации ползучести и к снижению скорости накопления собственно кавитационных повреждений. В настоящее время связный анализ НДС и повреждаемости базируется в основном на феноменологических подходах, когда в реологические уравнения среды вводится параметр D, а в качестве разрушения принимается условие D = 1 [47, 50, 95, 194, 258, 259]. Дать физическую интерпретацию параметру D достаточно трудно, так как его чувствительность к факторам, определяющим развитие межзеренного повреждения, априорно предопределена той или иной феноменологической схемой. Так, во многих моделях предполагается, что D зависит только от второго инварианта тензора напряжений и деформаций и тем самым исключаются ситуации, когда повреждаемость и, как следствие, кинетика деформаций (при наличии связного анализа НДС и повреждения) являются функциями жесткости напряженного состояния. [c.168]

В случае попеременного растяжения и сжатия величина ej равна арифметической сумме вязкопластических деформаций, накапливающихся каждый раз сначала в прямом, а затем в обратном направлениях. Так как ползучесть сталей при сжатии протекает примерно с той же скоростью, что и при растяжении, то согласно (5.22) скорость повреждений при сжатии должна быть примерно той же, что и при растяжении. Это противоречит, однако, результатам опытов (см. п. 4.1), согласно которым накопление повреждений при сжатии протекает очень медленно по сравнению с растяжением или даже совсем не имеет места. Таким образом, при расчете повреждений при знакопеременных режимах нагружения в формулу (5.21) следует вносить только приращения деформаций удлинения. [c.202]

Когда aj a + 1) < 1 скорость распространения трещины не является функцией только /, на нее оказывает влияние начальная длина трещины, т. е. скорость распространения трещины является функцией (I —Iq). Это вызвано тем, что в процессе распространения трещины повреждения ползучести накапливаются перед трещиной, что оказывает влияние на скорость ее распространения. Такое явление называют влиянием предыстории повреждения образца. Однако, если принять 1 —ас/(а + 1) близким к нулю, то, исключая начальный период распространения [c.182]

Ограничимся здесь рассмотрением циклической составляющей повреждения. При этом будем иметь в виду произвольные программы нагружения, которые могут включать выдержки при различных статических или кинематических условиях (ползучесть, релаксация и т. п.). Используем наиболее естественный подход [701, заключающийся во введении внутреннего параметра состояния ю, характеризующего повреждение, в общем монотонно возрастающее в процессе неупругого деформирования, хотя на отдельных этапах цикла скорость повреждения может быть принята нулевой или даже отрицательной (известен, в частности, эффект залечивания микротрещин в процессе ползучести при сжатии). Пусть [c.132]

Очевидно, что в рассмотренной выше оценке повреждаемости не учитывается влияние ее на процесс ползучести, Ю. Н. Работ-нов [1051 предложил учитывать это влияние. Он ввел понятие поврежденности oj (со = 1 —-ф) и принял, что скорости деформации ползучести и поврежденности являются функциями напряжения и поврежденности [c.58]

Превышение над должно учитываться при нанесении правых ветвей. полных диаграмм усталости. Номинальные статические составляющие напряжения цикла, с учетом эквивалентности по критерию достигнутых деформаций ползучести, должны умножаться на коэффициент 1/ЛР -Аналогично определяются статические напряжения а , эквивалентные по линейному накоплению длительного статического повреждения Dx, пропорционального времени т. Скорость повреждения рассматривается как степенная функция напряжений в соответствии с уравнением кривой длительной статической прочности [c.219]

Основной интерес представляет оценка влияния процесса накопления повреждений на распределение напряжений и скоростей деформаций ползучести. [c.404]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

ДЛЯ СО как функции времени t, мы найдем, что уравнение (19.9.4) будет описывать кривую ползучести с увеличивающейся скоростью. Более общее предположение состоит в том, что скорость ползучести зависит кроме напряжения от двух структурных параметров — параметра упрочнения и параметра поврежденности со. В качестве параметра упрочнения можно принять, как это было сделано в 18.4, величину накопленной деформации ползучести р. Тогда уравнения одномерной ползучести могут быть записаны, например, следующим образом [c.677]

Варьирование формы цикла нагружения активизирует процессы разрушения жаропрочных сплавов, но и может вызывать пластическое затупление вершины трещины. С возрастанием длительности выдержки пластическое затупление может доминировать, что и вызывает снижение скорости роста трещины. В общем случае процессы повреждения материала в цикле нагружения могут быть описаны с помощью модели (рис. 7.13), предложенной в работе [54]. Как следует из этой модели, выдержка под нагрузкой, как и форма цикла, влияет на активизацию процессов ползучести, которые служат ускоряющим фактором в развитии усталостной трещины и могут быть охарактеризованы, например, так, как это представлено в соотношении (7.17). [c.358]

При испытаниях на длительную прочность в предварительно деформированном металле поврежденность по длине образца распределена более равномерно, степень локализации поврежденного материала при ползучести в деформированном металле меньше, что оказывает влияние на снижение длительной пластичности стали. На третьей стадии ползучести в деформированном металле скорость накопления повреждений в 2—4 раза больше, чем в недеформированном. [c.27]

Описанный выше способ оценки поврежденности по скорости ползучести позволяет зафиксировать предельную величину, при этом кинетика развития процесса во времени не раскрывается. Поэтому следует использовать деформационные характеристики, измерение которых проводят периодически как в лабораторных исследованиях, так и в эксплуатационных условиях (паропроводы, роторы). [c.100]

Для оценки несущей способности элементов конструкций при термоциклическом нагружении на стадии частичного разрушения от образования трещин длительного циклического разрушения необходим анализ закономерностей распространения этих трещин при повышенных температурах. Для температур, при которых еще не проявляются эффекты ползучести и длительного статического повреждения, скорость распространения трещины рассматривается [40] как и при нормальной температуре в степенной зависимости Пэриса от размаха интенсивности напряжений hK [c.31]

При циклическом изменении внутреннего давления и замедленной скорости накопления деформаций циклической ползучести (при низкой температуре, малых напряжениях, высокой частоте нагружения и т. п.) возможны накопление усталостных повреждений и разрушения не квазистатического характера, а смешанного или усталостного. Указанные условия могут возникать на больших временных базах. [c.123]

Заметного увеличения периметра разрушенных труб в местах повреждений не наблюдалось. Рост температуры металла вызывал интенсивную коррозию, но в то же время он был еще недостаточен для сильного увеличения скорости ползучести. [c.13]

Авторы [5] отмечают, что такое различие позволило сделать вывод о перегреве металла поврежденных труб с лобовой стороны, который состоял не менее СОО°С в процессе эксплуатации. Заметного увеличения периметра разрушенных труб в местах повреждений не было. Рост температур металла труб вызывал интенсивную коррозию, но в то же время был недостаточен для сильного увеличения скорости ползучести. [c.127]

Выше отмечалось, что высокие температурные напряжения в сочетании с напряжениями от центробежных сил могут привести к недопустимому возрастанию напряжений на расточке ротора и его внезапному хрупкому разрушению. Однако при пуске еще большие температурные напряжения возникают в роторе на его поверхности, которая имеет непосредственный контакт с паром. Эти напряжения многократно усиливаются концентрацией напряжения. Даже при умеренных скоростях пуска турбин в местах концентрации напряжений возникают столь значительные напряжения, что происходит пластическое течение материала. Это приводит к тому, что при выходе агрегата на стационарный режим в роторе появляются остаточные напряжения, которые релаксируют и вызывают накопление повреждений в материале за счет ползучести. При многократном повторении таких пусковых напряжений в роторе возникают трещины малоцикловой (термической) усталости. [c.483]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Зкспериментальное определение материальных параметров эволюционных уравнений накопления повреждений производится во второй фазе процесса (фаза распространения), начиная с которой проявляется значимое влияние поврежденности на физико-механические характеристики материала, при одновременном моделировании процессов деформирования в этой фазе с использованием соотношений термовязкопластичности. Метод закгаочается в том, что все отклонения результатов численного моделирования процессов деформирования (без учета влияния поврежденности материала) от экспериментальных в фазе распространения приписываются влиянию поврежденности (уменьшение модуля упругости, падение амплитуды напряжений при постоянной амплитуде деформаций, увеличение амплитуды деформаций при постоянной амплитуде напряжений, увеличение скорости деформации ползучести при постоянном напряжении на третьей стадии ползучести). В работе [2] для определения закономерности изменения и при растяжении используется понятие эффективного напряжения [c.387]

Однако, как показал анализ, такая модель не позволяет описывать некоторые закономерности, имеющие принщшиальное значение. В частности, нетрудно подобрать зависимость П от 0 так, чтобы отразить большую опасность циклического нагружения, сопровождающегося знакопеременной ползучестью, чем быстрого циклического нагружения. Но при этом невозможно получить известный из эксперимента факт существенного роста скорости повреждения при циклическом нагружении с выдержками в полуциклах растяжения и, наоборот, уменьшения скорости повреждения при выдержках в полуциклах сжатия. Для отражения этого факта можно предположить, что ползучесть при сжимающем напряжении оказывает не повреждающее, а наоборот, залечивающее влияние. Скорость l B) при отрицательных значениях 0 должна быть отрицательна. Но тогда при определенных сочетаниях параметров циклического нагружения разрушение окажется вообще невозможно. Противоречие устраняется, как будет показано ниже, если ввести два вида повреждения, связанные с двумя механизмами иеупругого деформирования. [c.225]

Негладкость функции ведет к некоторому утрированию влияния изменения 0 в области значений 0 , но в целом адекватность модели ухудшается незначительно. В отличие от исходного варианта модель не отражает некоторых тонких эффектов (например, различного влияния на скорость повреждения неупругого деформирования при ползучести и при релаксации в последнем случае параметр 0 изменяется в течение процесса более существенно влияние частоты на число циклов до разрушения несколько искажается — оно проявляется со скачком), но наиболее актуальные свойства, например различное влияние выдержек при растягивающих и сжимающих напряжениях, накопление повреждений при неизотермическом цикле, описываются практически так же, как и в исходном варианте модели. Зато расчет и идентификация значительно упрощаются. [c.229]

Увеличение деформации на заключительной стадии нагружения, обусловливаюш,ее расширение полной петли гистерезиса бя, объясняется усталостным повреждением материала от высокочастотной составляюш,ей напряжений, которое увеличивает скорость циклической ползучести и сокраш,ает время до разрушения 9], Дополнительным усталостным повреждением материала от высокочастотной состав л яюш,ей, а так ке особенностями деформирования при сочетании активного малоциклового нагружения и ползучести в течение временной выдержки, рассмотренными выше, объясняется и прогрессируюш,ее с числом циклов нагружения одностороннее накопление пластических деформаций (рис. 5, б), характер которого подобен двухчастотному нагружению с мень-ш>им соотношением частот (см. рис. 2, б). [c.95]

Результаты испытаний образцов из стали 12ХШФ с поврежден-ностью после эксплуатации 0,92 % показали, что после 10 циклов обработки скорость установившейся ползучести (7 =565 С, а = 98 МПа, т = 500 ч) становится примерно равной этому показателю стали в исходном состоянии (табл. 3.10). [c.99]

Вернемся к примеру меди чистоты 99,99% (рис. 15.1). Уменьшение дефор мации, Предшествующей разрушению, связанное со снижением скорости уста-новившейся ползучести,свидетельствует о том, что критическое значение скорости установившейся ползучести, при которой происходил бы переход от внутрикристаллитного разрушения к межкристаллитному, определить нельзя. Отсюда логично сделать вывод о накоплении повреждений границ, возрастании их роли со временем и соответствующем снижении скорости установившейся ползучести. При скорости установившейся ползучести 10 " с" за время, предшествующее разрушению, не могут возникать сильные и опасные повреждения границ такие повреждения доминируют при скоростях ползучес-сти 10 с и более медленных. [c.226]

В ряде работ, например [1, 2], было показано, что интенсивность процессов ползучести и накопление поврежденности в разных точках неравномерно прогретого тела можно оценивать по величинам удельной могцности рассеяния W = aijirnj., где сг - и r)ij — соответственно компоненты тензоров напряжения и скорости деформаций ползучести. Если внешние термосиловые нагрузки стационарные, то при высоких температурах процессы, отражаюш,ие внутреннее состояние в теле, достаточно быстро выходят на установившийся режим, и в каждой точке тела могц-ность рассеяния принимает стационарное значение Wk — Введем среднюю по объему тела величину удельной мощности [c.314]

В рассматриваемой задаче численное исследование нолей напряжений, скоростей деформаций ползучести и сплошности позволяет утверждать, что область полностью поврежденного материала примыкает к берегам трещины на расстояниях —4 < - 1 < 0. За пределами этой зоны решение выходит на решение НКК и параметр иовреждеппости принимает постоянное значение (что соответствует асимптотическому условию на бесконечности). [c.414]

Как следует из рис. 3.5, при одной и той же скорости деформирования критическая деформация ef, соответствующая разрушению в агрессивной среде, меньше, чем Zf в инертной среде. Такой эффект может быть обусловлен либо увеличением интенсивности развития повреждений в агрессивной среде, либо снижением критической повреждаемости материала, а также совместным действием этих факторов. В работе [424] предложена модель, базирующаяся на предположении, что реагент среды, диффундируя к границам зерен, снижает их когезивную прочность и тем самым уменьшает критическую повреждаемость материала, отвечающую моменту образования макроразрушения. При этом темп развития межзеренных повреждений принимается инвариантным к среде. Наблюдаемое в опыте увеличение скорости ползучести в агрессивной среде по сравнению с на воздухе в работе [424] не нашло объяснения. [c.167]

С нашей точки зрения, снижение критической деформации в агрессивной среде в первую очередь связано с увеличением темпа развития повреждений и, как следствие, с ростом скорости деформации в режиме ползучести (см. раздел 3.3). Уменьшение критического уровня повреждаемости при кавитационном разрушении маловероятно, так как на критическое событие — слияние микропор, обусловленное пластической неустойчивостью, — не будет оказывать влияние когезивная прочность материала. Итак, предположим, что критическая повреждае- [c.167]

Первое обстоятельство согласуется с известными фактами влияния степени повреждения стали 12Х1МФ и нимоника 80А на скорость ползучести [116], второе подтверждается нашими испытаниями сплава ХН55МВЦ. Несмотря на значительный разброс экспериментальных данных, на рис. 3.9 видно, что благодаря объемному сжатию при давлении 8 МПа долговечность и удлинение образцов в полтора-два раза больше, чем в случае одноосного нагружения. При таком разбросе соответствие экспериментальных данных и расчетных результатов можно считать вполне удовлетворительным. [c.178]

Фирма MTS (США) выпускает универсальные гидравлические и гидрорезонансные испытательные машины различной мощности — от 0,1 до 5 Мн (от 10 до 500 тс), предназначенные для проведения испытаний на статическое растяжение, сжатие и изгиб, на малоцикловую усталость, кратковременные или длительные испытания на ползучесть, усталостные испытания при постоянной амплитуде с различной формой цикла (синусоидальная, треугольная, трапецевидная и др.), усталостные испытания с программным изменением ам плиту-ды, среднего уровня напряжений и частоты, а также с изменением указанных параметров по случайному закону. Кроме того, машины оборудованы системой обратной связи и могут воспроизводить эксплуатационный цикл нагружения, записанный на магнитофонную ленту или перфоленту. При усталостных испытаниях всех видов осуществляют регистрацию скорости роста трещин, накопления усталостных повреждений и пластических деформаций и оценивают чувствительность металла к концентрации напряжений по динамической петле гистерезиса. Частота циклов может изменяться от 0,0000 1 до 990 Гц. Особенность компоновки машин этой фирмы — разделение на отдельные независимые блоки исполнительного, силозадающего и програм-мно-регистрирующего агрегатов. [c.206]

Существенное влияние на долговечность гибов оказывает термическая обработка труб, которая определяет их структурное состояние. Как было показано выше, структурную чувствительность проявляют скорость ползучести, процесс накопления повреждений. [c.25]

При температурах, для которых на накопление деформаций и возникновение разрушения влияет время, т. е. когда проявляется ползучесть и длительное статическое повреждение, скорость развития трещин чувствительна к скорости деформирования, а в связи с этим и к частоте. Для описания процесса развития трещины привлекается условие циклического разрушения (5), отранчаю-щее частотный эффект, при этом для малоцикловой усталости второй член может быть опущен. Скорость распространения трещины предлагается [41] выразить, во-первых, в форме, напоминающей зависимость от интенсивности деформации [c.33]

Пределы прочности керамических материалов при быстром нагружении зависят от его скорости [61 ] (рис. 1.24), а сопротивление длительному разрушению при достаточно высоких уровнях напряжений в среднем меньше сопротивления быстрому нагружению. При этом процесс повреждений, накапливающихся преимущественно в упомянутых локальных зонах концентрации напряжений, протекает в отсутствие ползучести, т. е. упругие деформации материала, отвечающие напряжению выдержки, остаются постоянными до момента полного разрушения образца. Возможно, что в указанном процессе доминирует термофлуктуаци-онный механизм локальных разрушений. [c.39]

При большом ресурсе деталей повторение полного цикла нагрузки в испытаниях невозможно, однако в цикле испытания деталь должна накапливать и статическое повреждение. Оптимальная длительность выдержки в цикле должна быть такой, чтобы при максимуме вносимого статического и циклического повреждения обгцая длительность испытаний была минимальной. Это требование можно выполнить, если учесть неравномерность процесса накопления повреждений в течение выдержки основная часть деформации ползучести развивается в первый период — в течение 1—5 мин, а затем скорость ползучести уменьшается, процесс стабилизируется, и повреждение за оставшуюся часть цикла невелико. [c.100]

Из-за подключения процессов ползучести характер кривой "циклическое напряжение - циклическая деформация" начинает зависеть от времени. При низкой частоте нагружения циклические напряжения оказываются ниже из-за более низкой скорости деформации и развития процессов динамического возврата. Рост длительности цикла создает возможность для статического возврата дислокационной структуры, а также для огрубления выделений зг -фазы. В поликристалли-ческом состоянии становятся важными процессы повреждения, связанные с образованием пор по границам зерен сплава. [c.344]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...