Трещина Зависимость от вида нагружения

Параметры критической длины усталостной трещины и зоны долома используются в настоящее время для оценки циклической вязкости разрушения К(с. Характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении для циклически разупрочняющихся сталей существенно ниже, чем характеристики статической вязкости разрушения. Для циклически стабильных и циклически упрочняющихся металлических материалов существенного различия между этими характеристиками нет. Основные типы усталостных изломов в зависимости от вида нагружения представлены в табл. 1. [c.66]

В основу линейной механики разрушения положено понятие о коэффициенте интенсивности напряжений К, который характеризует напряженно-деформированное состояние металла в окрестности вершины трещины и объединяет в одном параметре нагрузку, размер трещины и геометрию тела. В зависимости от вида нагружения коэффициент интенсивности напряжений обозначают соответствующими индексами — при нормальном отрыве, /Сц — при продольном сдвиге, /Сщ — при поперечном сдвиге. [c.20]

Величина К, зависящая от вида нагружения, величины нагрузки и формы трещины, называется коэффициентом интенсивности напряжений (размерность К — сила/длина В зависимости от вида нагрузки (см. схемы рис. 628) коэффициенты интенсивности напряжений отмечают соответственно индексами I, II или III, т. е. К, Ки, Л" , г и 9 — полярные координаты с полюсом в вершине трещины (рис. 632) [ij— некоторая функция угла 0. [c.732]

В условиях опыта изменение размера зоны пластической деформации перед вершиной трещины находилось в прямой и однозначной зависимости от частоты нагружения и температуры. Рассматриваемые результаты эксперимента свидетельствуют о возможности использования известных для многих материалов физических характеристик их поведения в условиях монотонного растяжения для описания распространений усталостных трещин. Существенным моментом введения указанных поправок на предел тек ести материала являлось то, что они использовались в виде сомножителей. Можно считать, что для материалов имеется диапазон совместного изменения частотно-темпе-ратурных условий нагружения, в котором (при прочих равных условиях) в результате взаимного влияния этих факторов не происходит усиления или замедления процесса роста трещины. [c.353]

Известно, что излом в основном отражает ту часть жизни нагружаемых образца или детали, которая протекает с момента образования макроскопической трещины, и те свойства материала, которые проявляются при развитии разрушения, т. е. большее или меньшее сопротивление распространению трещины. Поэтому в общем случае излом характеризует лишь небольшую долю жизни образца или детали. Однако в зависимости от условий нагружения (вида нагрузки, формы и размеров образца, наличия концентраторов напряжений, характера среды, свойств материала и т. д.) относительная доля жизни образца (детали) с развивающейся трещиной резко меняется. [c.7]

Рис. 110. Зависимость раскрытия трещины в области ее вершины от вида нагружения для образцов толщиной 150 мм

Достижение предельного состояния при реализации критического распределения напряжений и деформаций на фронте трещины характеризует переход к глобальному (нестабильному) разрушению. Однако в зависимости от условий нагружения при росте трещины могут реализоваться условия для локальной нестабильности разрушения. Наиболее полно спектр пороговых значений К , отвечающих смене диссипативных структур, реализуется при циклическом нагружении и постоянной нагрузке низкого уровня. Как уже отмечалось в предыдущей главе, микроразрушение отрывом связано с достижением критического соотношения теоретических прочностей на сдвиг и на отрыв, контролируемого постоянной Л= [Lm/H G/E], полученной на основе идеи о независимости удельной энергии разрушения от вида подводимой энергии. Эта идея отражает принцип самоорганизации процессов диссипации энергии в металлах и сплавах при том или ином виде воздействия. Термодинамические аспекты этой идеи развиты В. В. Федоровым [110]. Согласно его концепции, критерием повреждаемости локального объема является критическая плотность внутренней энергии At/ , накопленной при его предельной деформации. Это позволило с единых позиций рассмотреть кинетику повреждений металлов и сплавов при ползучести, усталости, статическом деформировании, трении и т. п. Концепция с позиций термодинамики объясняет постоянство критической плотности энергии деформации и ее независимость от внешних факторов, что согласуется с концепцией [71]. [c.112]

Основные факторы, определяющие склонность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов в кислотных растворах, —примерно те же, что и при растрескивании в галогенидах. Общепринятой методикой исследования является построение кривых зависимости коэффициента интенсивности напряжений /Су от длительности нагружения т. Правильнее было бы строить эти кривые в "перевернутом" виде —зависимость времени разрушения (в убывающем порядке) от приложенного /Су. В этом случае кривые будут подобны кривым на рис. 22, поэтому в дальнейшем анализ растрескивания дается именно по кривым убывающая длительность разрушения (что прямо зависит от скорости роста трещины) — коэффициент интенсивности напряжений. Такое построение дает большую информацию относительно порогового значения /С , а также физико-химических стадий коррозионного разрушения. [c.49]

Соотношение (1.21) указывает на уменьшение доли периода роста трещины в долговечности сварного соединения по мере возрастания числа циклов нагружения до разрушения соединения. Относительная доля периода роста трещины в периоде нагружения элемента конструкции до ра.зру-шения существенно зависит от условий нагружения элемента конструкции, вида материала и состояния поверхности, а также концентрации напряжений. При ВЫСОКО концентрации напряжений доля периода роста трещины в общей долговечности образца или элемента конструкции может оказаться значительной. Возникает естественный вопрос о том, в какой мере соотношение между периодами зарождения и роста трещины может быть использовано для характеристики поведения материала при циклическом нагружении. Указанная информация позволяет установить, насколько эти два разных способа накопления повреждений материала взаимосвязаны или зависимы между собой для разных условий нагружения и их концентрации в районе очага разрушения. [c.61]

Скорость роста длинных усталостных трещин зависит от коэффициента интенсивности напряжения (КИН), и между ними установлена S-образная зависимость при неизменном уровне напряжения, которая аналогична зависимости, представленной на рис. 3.1а. Вид и положение кинетической кривой существенно зависят от условий нагружения и геометрии детали. Поэтому далее, рассматривая процесс развития разрушения, мы будем разделять нагружение материала (образец) в тестовых условиях и при многопараметрическом воздействии на деталь в лаборатории, на стенде или в эксплуатации. Тестовые условия используют для определения механических характеристик материала, когда применительно к испытаниям стандартных образцов оговорены их размеры, частота нагружения, температура, степень агрессивного воздействия окружающей среды и прочее. Элементы конструкций, в большинстве случаев, существенно отличаются по геометрии от стандартных образцов, и условия их нагружения, как правило, не соответствуют тестовым условиям опыта. [c.132]

Уравнения (5.6) и (5.7) совпадают между собой с точностью до коэффициента пропорциональности, поскольку КИН полностью определен параметрами нагружения, длиной трещины и формой образца или детали. Однако в уравнении (5.7) имеется дополнительный функционал /(я), зависимый от длины трещины. Применительно к анализу эксплуатационных разрушений Хоппер [19] предлагает использовать уравнение вида (5.6) и подчеркивает, что все условия внешнего воздействия и свойства среды, в которой распространяется усталостная трещина, полностью определяются коэффициентом пропорциональности Сг. В дальнейшем изложении, чтобы упростить написание, мы будем рассматривать управляющие параметры без поправочной функции, принимая ее равной единице. Такое упрощение правомерно для размеров трещины, когда в большей мере реализуется первое синергетическое уравнение, эквивалентное соотношению (5.5). [c.236]

Существование зависимости процесса роста трещины одновременно от двух параметров цикла нагружения в виде размаха и максимальной величины КИН подтверждается анализом условий зарождения усталостной трещины с точки зрения анализа комбинации пороговых величин (Ki)th и (AKi)tfi [26, 27, 28]. В зависимости от асимметрии цикла нагружения у всех материалов имеет место гиперболическая зависимость между пороговыми КИН в связи с изменением асимметрии цикла нагружения (рис. 6.9). Существует пять классов материалов по чувствительности размаха КИН к положительной асимметрии цикла. Первый класс характеризуют материалы, у которых пороговый размах КИН не зависит от асимметрии цикла в интервале О < i < 1. Материалы со второго по четвертый класс имеют снижение размаха КИН до достижения некоторой пороговой величины асимметрии цикла. Далее достигнутая пороговая величина КИН (ДК ) остается неизменной. К пятому классу относятся материалы, у которых пороговый КИН возрастает при увеличении асимметрии цикла нагружения. [c.296]

Все изложенные выще модели продвижения трещины при введении в цикл нагружения выдержки с постоянной нагрузкой представлены схематически (рис. 7.25). Случай вязкого подрастания трещины с формированием в изломе усталостных бороздок показан на рис. 7.25а в виде последовательности процессов затупления верщины трещины и увеличения зоны пластической деформации, а хрупкое подрастание трещины — на рис. 7.256. В зависимости от доминирования процесса зату- [c.380]

Рис. 8.1. Схема последовательного изменения (а) коэффициентов интенсивности напряжения и напряжения в переходных циклах при перегрузке материала (б) схема геометрии траектории трещины в момент и после перегрузки и общий вид зависимости длины трещины а от числа циклов нафужения Л/, до и после единичного импульса перегрузки в случае регулярного нагружения

Линейная зависимость шага усталостных бороздок от глубины трещины была использована с целью построения единой кинетической кривой для рассматриваемых дисков. На этом этапе рост трещины происходит при постоянной деформации (см. главу 5), так как в испытаниях задают постоянную деформацию обода диска. В этом случае шаг усталостных бороздок, средняя скорость роста трещины и скорость роста трещины при каждом виде треугольного и трапецеидального по форме циклов нагружения зависят от эквивалентного КИН в соответствии с единой кинетической кривой следующим образом [c.500]

Стойки шасси ВС имеют разнообразные конструктивные элементы, разрушение каждого из которых может приводить к серьезным последствиям в процессе выпуска или уборки шасси, совершения посадки и руления. В зависимости от зоны расположения детали, вида ВС и условий нагружения элемента конструкции усталостные трещины могут возникать на разных стадиях эксплуатации, и период развития треш ины может существенно различаться не только количественно, но сама природа развития трещин может соответствовать разным процессам разрушения. В связи с этим представляет интерес оценка и сопоставление между собой процесса распространения трещин в одноименных деталях, но по разным сечениям (зонам), а также по разным элементам конструкций, но в одной зоне узла. Применительно к разным типам ВС и зонам стоек шасси повреждения деталей могут происходить за полетный цикл нагружения на разных этапах полета — в процессе руления, на разворотах или при уборке или выпуске шасси. В результате этого накопление повреждений в детали происходит в разных зонах с различной длительностью для стадии зарождения и периода роста трещины, что приводит к необходимости введения дифференцированной периодичности осмотров детали для разных ее зон. [c.773]

На рис. 11, б представлены замкнутый контур вектора напряжений, вызванных действием произвольного удаленного пол нагрузок Р , и контур вектора прочности анизотропного тела который также меняется в зависимости от полярного направления относительно кончика трещины. Мы видим, что разрушение происходит не обязательно вдоль направления бц для которого модуль вектора напряжений имеет максимальное значение, а происходит тогда, когда длина вектора напряжений достигает величины вектора вдоль направления 0е, как показано на рис. 11. В одномерных задачах внешние силы Р сводятся к единственному случаю растяжения здесь параметр Гс является просто эмпирической константой. Доказательство такой модели разрушения основано на том, будет ли величина характерного объема Гс постоянна при любых условиях нагружения Р . [c.232]

В зависимости от формы конструкций, параметров окружающей среды и вида нагружения исходные дефекты могут развиваться в трещины очень медленно или, напротив, катастрофически быстро. В ответственных изделиях следует применять материалы, не чувствительные к концентраторам напряжений, отличающиеся высоким сопротивлением хрупкому разрушению. [c.42]

Рис. 5.16. Влияние вида нагружения на зависимость от a/W для симметрично расположенных радиальных трещин, выходящих на контур отверстия для нагружения через шпильки.

Таким образом, изменение микротвердости сталей ТС и 22к в зависимости от ширины петли или накопленной деформации также показывает, что процесс упругопластического деформирования не является монотонным, а протекает в три стадии (рис. 5.33). Первая из них характеризуется упрочнением материала с образованием полос скольжения и протекает в первые 10—15 циклов нагружения. Вторую стадию отличает интенсивное разупрочнение материала, связанное либо с накоплением пластических деформаций и образованием грубых полос скольжения, когда имеет место квазистатическое разрушение, либо циклических повреждений в виде микротрещин, когда разрушение имеет усталостный характер. На второй стадии нагружения идет накопление деформаций, а также статических и циклических повреждений. Третья стадия связана с развитием магистральной трещины и окончательным разрушением образца. При этом идет сильное накопление деформаций в случае мягкого нагружения или снижения нагрузки (при нагружений жестком) без существенного изменения микротвердости. [c.216]

В настоящее время для анализа устойчивости квазистати-ческого подрастания трещины обычно используют концепцию Уд-кривых и модуля разрыва [33, 219, 339, 426]. Суть /д-подхода заключается в допущении, что процесс разрушения, происходящий у вершины субкритически развивающейся трещины, контролируется двумя параметрами приращением длины трещины AL и /-интегралом Черепанова—Райса, введенным для нелинейно-упругого тела. Иными словами, предполагается, что зависимость J (AL) однозначно определяет сопротивление субкри-тическому росту трещины независимо от вида приложенной нагрузки (при условии монотонного характера нагружения) и геометрии образца. В то же время во многих работах указывается на уязвимость этого подхода, в частности на неинвариант-ность /н-кривых к типу нагружения и геометрии образцов. Поэтому не случайно появление в последние годы большого количества работ, посвященных модификации /д-подхода путем введения различного вида энергетических интегралов [33, 276, 287, 288]. Наиболее значительные результаты получены при использовании интеграла Т [33, 287, 288]. В то же время методичес- [c.253]

В книге излагаются основные заиономерности механики замедленного циклического и быстропротекающего хрупкого разрушения материалов в зависимости от условий нагружения, вида напряженного состояния, механических свойств и структуры материала, рассматриваются соответствующие модели процессов деформирования я возникновения разрушения в вероятностной трактовке, а также кинетика развития трещин. Влияние нестационарной атружеяности на разрушение анализируется иа основе гипотез о накоплении повреждения. Предложен расчет а прочность по критерию сопротивления усталостному и хрупкому разрушению в связи с условиями подобия и учетом температурно-временных факторов, дается оценка вероятности. разрушекия. [c.2]

Преимущественной областью применения оптической микро-фрактографии являются исследование кинетики разрушения, изучение особенностей строения излома в зависимости от вида, характера нагружения. Если излом из-за крупных габаритов образца или детали, очень грубой поверхности излома или вследствие каких-либо других причин не может непосредственно исследоваться на микроскопе, с него можно снять реплику. Методом реплик с помощью оптического микроскопа могут быть, выявлены такие дефекты материала, как поверхностные трещины, окисные плены, сварочные поры и другие характерные осо-бености строения излома. Возможно исследование количества и формы избыточных фаз, присутствующих на поверхности из-186 [c.186]

Многочисленными экспериментами установлено (см., например, 111], что жидкая среда, особенно коррозионная, не только увеличивает скорость роста усталостной трещины, но также изменяет характер самой диаграммы усталостного разрушения. Так, в наиболее общем случае взаимодействия чистой коррозионной усталости н коррозии под напряжением диаграмма усталостного разрушения в отличие от инертной среды (рис. 1, б, кривая 1) имеет вид, показанный на рис. 1, б кривой 2, который может существенно изменяться в зависимости от параметров нагружения (например, частоты нагружения [12]), структуры материала и физико-химических свойств среды (например, pH среды [131) При этом в отличие от испытаний в вакууме или на воздухе наблюдаются значительные расхождения в результатах исследований, выполненных по различным методикам на одних и тех же материалах и при одинаковых внешних условиях испытания, например, как указано в работе [14], в случае исследования влияния поляризации на кинетику усталостной трещины в алюминиевглх сплавах в 3,5 %-ном растворе Na l. [c.287]

Исследование скорости развития трещины в зависимости от уровня нагружения, свойств материала, среды и внешних факторов (поляризации, давления и температуры) [8,50]. При таком подходе данные о закономерностях роста трещин иод воздействием агрессивной среды и механических напряжений представляют в виде зависимостей скорости роста трещин при статическом (ко розионное растрескивание) или- динамическом (коррозионная усталость) нагружении от максимального (амплитудного) коэффициента интенсивности К цикла. При этом данные для построения указанных зависимостей (диаграмм разрушения) получают при испытании стацдаргных образцов с трещинами, образовавшимися на образцах в процессе периодического (усталостного) нагружения их на воздухе. Подрастание трещины во времени измеряют по изменению электросопротивления образца, оптическим методам по податливости материала и т. п. Испытания проводят iipn заданной температуре среды, накладывая, по необходимости, на образец анодную или катодную поляризацию. По полученнь м данным рассчиты- [c.132]

На рис. 6.28 представлена зависимость скорости распространения трещины от частоты нагружения в стали SI5 при 400 °С и стали 316 при 650 °С при знакопеременном прямоугольном цикле напряжений. При высокой температуре легко происходит ползучесть, поэтому при частоте нагружения более низкой, чем 1 цикл/мин наблюдается зависимость скорости распространения трещины только от времени нагружения. Вид поверхности разрушения нержавеющей стали 316 показан на рис. 6.16. Данные, характеризующие распространение усталостной трещины в алюминиевом сплаве 2024-T35I приведены на рис. 6.29. Температура испытаний была довольно низкая (80 °С), поэтому переход от зависимости скорости распространения трещины от числа циклов нагружения к зависимости от времени нагружения наблюдается при низкой частоте за период >1 ч. [c.214]

На основании результатов экспериментального материала по исследованию деформационной способности практически всех применяемых конструкционных сталей и сплавов установлено, что определяющим фактором эксплуатационной надежности металлических тел в условиях сложного нагружения является спо собйость сопротивляться продвижению трещины. Это вызвало разработку цело> го ряда способов определения зетрачиваемой работы при распространении трещин в металлах в зависимости от вида и характера нагружений, среды деформирования, напряженного состояния, температуры нагружения [115—119]. [c.113]

Указанное следствие вытекает из второго важного момента предложенной схематизации процесса хрупкого разрушения условия зарождения, страгивания и распространения трещин скола являются независимыми. Разрушение в макрообъеме в зависимости от температурно-деформационных условий нагружения может контролироваться одним из перечисленных процессов. Для случая одноосного растяжения условия зарождения, страгивания и распространения микротрещин скола можно изобразить в виде схемы (рис. 2.7), использовав параметрическое представление в координатах а — Т. Кривая 1 соответствует условию зарождения микротрещин скола, причем это условие не совпадает с условием достижения макроскопического предела текучести. Прямая 2, отвечающая напряжению а=5о, есть условие страгивания. Линия 3 определяет условия распространения микротрещин скола в изменяющейся в процессе деформирования структуре материала. Очевидно, что при условии о От параметр ap = onst, поскольку в этом случае rie сформированы [c.65]

При циклическом нагружении образцов с длинными трещинами эти условия всегда обеспечены, так как сам по себе вид нагружения при малых амплитудах нагружения обеспечивает сильную локализацию на фронте трещины, охватывая малые объемы по сравнению с длинной трещины. Использование подходов линейной механики позволило ввести в рассмотрение фактор времени путем измерения скорости роста трещины в зависимости от размаха коэффициента интенсивности напряжений АК=Ктах - К ш- Значения коэффициентов интенсивности напряжений К ах и Kmin рассчитываются на основе соотношений [c.300]

Экспериментально определенные значенпя Ка относятся к квазихрункому разрушению, и, следовательно, эти значения отражают зависимость от пластических свойств материала. Это нельзя упускать из виду при расчете детали с трещиной, и поэтому длину трещины (иногда полудлину) в аналитическом выражении для К следует увеличивать на Гу. Указанная поправка более важна при однократном статическом нагружении в условиях плоского напряженного состояния и менее важна при усталости, так как в последнем случае размер пластической зоны сравнительно невелик. Поправкой можно пренебречь и при объемном напряженном состоянии в условиях плоской деформации. [c.130]

Исследование литейного алюминиевого сплава СР601 с содержанием Si — 7,0 Mg — 0,43 Fe — 0,13 Ti — 0,032 Sr — 0,025 % при разной термообработке показало, что при наличии в материале литейных пор и раковин почти вся долговечность определяется периодом роста усталостной трещины [102]. С уменьшением размера раковины в направлении оси дендрита для разного уровня напряжения и асимметрии цикла имеет место совпадение определяемой расчетным путем длительности роста трещины и реализованного периода нагружения образца (рис. 1.20). Предложено рассматривать результаты испытаний образцов с дефектами в виде зависимости произведения размера дефекта на долговечность образца от напряжения. В рассматриваемых координатах усталостная кривая едина до момента перехода к пределу усталости. Его величина зависит от размера дефекта. [c.59]

Аналогичный результат был получен в исследованиях жаропрочного сплава API, а также сталей 2,25Сг-1Мо (СМ) и 0,5 r-0,5Mo-0,25V ( MV) при нагреве ниже 600 °С [23, 24]. На компактных образцах толщиной 25 и 18 мм и шириной 50 мм показано, что в области частот нагружения более 10 Гц скорость роста трещины практически не зависела от частоты нагружения. Пороговая величина частоты нагружения не зависела от изменения асимметрии цикла в интервале 0,1-0,7. Понижение скорости с возрастанием частоты нагружения при КИН 10 МПа-м / было ограничено снизу пороговой величиной (da/dN) = 10 м/цикл и 7,5-10 м/цикл для сплава API и стали MV соответственно при асимметрии цикла 0,1. Переход в область чисто усталостного разрушения без признаков влияния процессов ползучести при низкой частоте нагружения для сталей СМ и MV при КИН 10 МПа-м / и температуре испытания 538, 565 °С происходил при частотах нагружения 0,2 Гц и 1,0 Гц соответственно. Общий вид зависимости скорости роста трещины от частоты нагружения был представлен соотношением [c.350]

В работе [10] изучено развитие поврежденности при статическом растяжении и циклическом нагружении композитов с матами из рубленой пряжи и полиэфирной матрицей. Циклическое нагружение проводилось при пульсируюш,ем растяжении и при симметричной форме цикла напряжений (растяжение — сжатие), чтобы получить большую и малую долговечности. Поверхности образцов были отполированы до испытаний, и некоторые выбранные участки были сфотографированы с применением микроскопа. В процессе испытаний те же части вновь фотографировались при том же увеличении. Для оценки расслаивания на каждой микрофотографии подсчитывалось число отслоенных волокон и измерялась общая длина трещин в смоле. Было обнаружено, что число отслоений и длины трещин в смоле значительно менялись в зависимости от расположения исследуемых участков. Однако в общем виде результаты, а именно число отслоений или длины трещин, [c.353]

Для сравнения влияния окружающей среды, в частности воздуха, масла или воды (при 100° С), авторы [2] нанесли на график нормированное начальное напряжение в зависимости от логарифма долговечности для случая, разрушения, определенного различными долями начального напряжения в цикле. Им удалось произвести полное сравнение только при весьма высоких уровнях напряжений, и для этого были выбраны напряжения, равные 75 и 90% от начального. Было найдено, что результаты в случаях масла и воздуха почти совпадают для композитов как с обработанными, так и с необработанными волокнами. В воде при 100 °С повреждения композитов обоих типов были примерно одинаковыми. Были проведены исследования [21 распространения трещины при кручении, из которых следовали аналогичные выводы. Нагружение кручением в виде, представленном в работах [12, 2], едва ли возникает на практике из-за очень низкой крутильной жесткости однонаправленных углепластиков. Однако проведенные исследования подчеркнули значение видов нагружения, при которых матрица и поверхность раздела испытывают существенные деформации. [c.391]

Н/мм . В процессе циклического нагружения концентрация напряжений уменьшается. Таким образом, для материала А не может наступить усталостное разрушение в виде распространения поперечной трещины. У материала В, начальная прочность которого такая же, как и у материала Л, при первом цикле нагружения поперечная трещина не образуется. Далее, поскольку Os fm с ростом числа циклов уменьшается, разрушение материала В от распространения поперечной трещины произойти тем более не может. Усталостное разрушение этого материала, а также разрушение при статическом нагружении произойдут от распространения осевой трещины. Величина остаточной прочности материалов А и В в зависимости от числа циклов нагружения показана на рис. 2.35. [c.93]

Некоторые из своеобразных характеристик распространения области разрушения у композитов имеют неносредствен-ное отношение к концепции предварительного неразрушающего нагружения (под которым понимается нагружение элемента конструкции, не приводящее к исчерпанию его несущей способности). Имеется в виду такая особенность композитов, как рост трещины в одном из нескольких возможных нанравлений в зависимости от размеров концентратора напряжения и условий нагружения (статическое или циклическое). Основные принципы метода предварительного нераз-рушающего нагружения можно сформулировать следующим образом. Если задан некоторый элемент конструкции, обладающий определенным статистическим распределением дефектов, то можно изменить это распределение, используя неразрушающее нагружение. Таким образом, по существу, можно обеспечить отсутствие в конструкции дефектов, превышающих своими характерными размерами некоторый предел. После такого нагружения, основываясь на максимальных начальных размерах дефекта, можно предсказывать время усталостного нагружения конструкции, когда трещина будет расти устойчиво. [c.98]

Расчет строительных конструкций осуществляется в соответствии со строительными нормами и правилами [1]. Получаемый при этом уровень номинальной нагруженности сварных элементов и уровень концентрации напряжений свидетельствуют о возникновении в зонах концентрации локальных пластических деформаций, которые при повторном характере внешней нагрузки приводят к образованию трещины малоцикловой усталости. Так, при обследовании воздухонагревателей доменных печей появление трещин в кожухе было зафиксировано после 2—3 лет эксплуатации, что соответствовало 5 — 6 тыс. циклов. В подкрановых балках тяжелого режима работы повреждения в виде поверхностных трещин вдоль угловых швов приварки верхнего пояса к стенке наблюдались при числах циклов до 2 х 10 , или после 4 лет эксплуатации, в газгольдерах аэродинамических станций — после 4 X 10 циклов нагружения. Опасность появления трещин малоцикловой усталости в сварных конструкциях связана с тем, что трещина данной длины может при определенном соотношении уровня 4нагрузки, климатической температуры эксплуатации, скорости нагружения и других факторов оказаться критической, что приводит к катастрофическому хрупкому разрушению. Раз-рушение может наступить в разный период эксплуатации в зависимости от наступления критического сочетания инициирующих факторов. В этом заключается определенное отличие в разрушении циклически нагруженных конструкций по сравнению со статически нагруженными, основная масса аварий которых приходится на период эксплуатации с первыми похолоданиями при дальнейшей эксплуатации таких конструкций число хрупких разрушений резко сокращается (рис. 9.1). Для циклически нагруженных конструкций в первую зиму и во время испытаний разрушается только 34% конструкций от общего числа зарегистрированных разрушений. При последующей эксплуатации в течение примерно трех лет разрушения отсутствуют, и затем число разрушений начинает увеличиваться с 4 до 10% в год. Такой характер распределения разрушений конструкций под воздействием повторных нагрузок связан с необходимым периодом подрастания дефектов до критических размеров, и поэтому в течение определенного периода разрушения не наблюдаются. При дальнейшей эксплуатации идет накопление повреждений и развитие трещин усталости до образования полного разрушения. [c.170]

На рис. 10.13 показана зависимость скорости циклического роста трещины и вида усталостного растрескивания у кобальтового сплава Haynes 188 [59] от частоты нагружения, длительности цикла и температуры. При высоких частотах растрескивание идет транскри сталлитно, а величина da/dN не зависит от частоты. По мере снижения частоты и [c.366]

Таким образом, в исходном состоянии компоненты усталостного af, df) и длительного статического at, ds) повреждения равны нулю. К моменту разрушения (образования трещины) при жестком нагружении Uf=l или df=l, при длительном статическом нагрз же-нии at= или ds=. В переходной области циклических разрушений суммируются тот и другой виды повреждений, а предельную величину, соответствуюш,ую достижению разрушения (образования трещины), определяют в зависимости от принятой гипотезы накопления повреждений. [c.44]

Термин ударный износ используется для обозначения повторного упругого деформирования при ударах изнашиваемых поверхностей, приводящего к образованию сетки трещин, которые растут, как и при усталости поверхности. В некоторых случаях ударный износ может наблюдаться при чисто нормальных соударениях. В других же случаях при ударе могут также иметь место качение и(или) скольжение. Степень опасности удара обычно измеряется величиной кинетической энергии ударяющей массы или выражается через нее. При оценке опасности повреждения вследствие ударного износа основное значение имеют геометрия соударяемых поверхностей и свойства контактирующих материалов. Целью расчетов при исследовании ударного износа в качестве возможного вида разрушения является определение размера борозды износа или ее глубины в зависимости от числа циклов нагружения. Хотя для таких оценок в некоторых случаях и разработаны эмпирические методы [51, [16, стр. 401 , их подробное изложение выходит за рамки книги. [c.584]

Вид зависимости числа циклов нагружения между скачками от коэффициента асимметрии цикла R встали 15Х2МФА (II) при Т=293 К (рис. 119) показывает, что эти зависимости, построенные по результатам определения числа циклов нагружения Ап между первым и вторым скачками и между — 1 и -м циклами, при которых происходит окончательное разрушение образцов, в полулогарифмических координатах имеют вид прямых линий, параллельных друг другу. Это позволяет прогнозировать влияние коэффициента асимметрии цикла на долговечность образцов и конструктивных элементов на стадии нестабильного развития усталостных трещин по результатам испытаний при двух выбранных значениях R. [c.197]

Обобщение результатов исследований закономерностей стабильного и нестабильного развития усталостных трещин, характеристик вязкости разрушения конструкционных сплавов различных классов при статическом, циклическом и динамическом нагружениях при различных температурах и вариантах термической обработки образцов различных толщин, изложенных выше, позволило предложить и обосновать модель разрушения конструкционных сплавов с трещинами при циклическом нагружении fl65], которая учитывает влияние цикличности нагружения на изменение реологических свойств материала в пластически деформируемой зоне у вершины трещины и динамический характер распространения трещины после ее страгивания. Модель позволяет прогнозировать соотношения значений характеристик вязкости разрушения при различных видах нагружения и кинетику нестабильного развития усталостных трещин для материалов различных классов в зависимости от режимов циклического нагружения. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...