Усталость — Влияние на хрупкое

Исчерпывающих данных по влиянию механической обработки на длительную прочность в воздухе и в активных средах при действии статических сил нет. Можно предполагать, что механическая обработка должна оказывать влияние на хрупкое разрушение (статическую усталость) в воздухе некоторых видов закаленных высокопрочных сталей, а также сталей, предварительно наводороженных при сварке, травлении или гальванизации. Механическая обработка, активирующая поверхность при ее взаимодействии со средой, должна оказывать влияние на статическую усталость стали в некоторых активных средах. В этом случае уже достаточно времени для развития коррозионных или диффузионных процессов, зависящих от состояния поверхности металла, в силу чего состояние поверхности является решающим при длительной прочности, даже при равномерном распределении напряжения по сечению (одноосное растяжение). [c.142]

Усталость — Влияние на хрупкое разрушение 363—364 [c.459]

Таким образом, большая доля хрупкого разрушения на поверхностях излома при усталостном разрушении твердых сплавов обусловлена, очевидно, высокой скоростью распространения трещин и существенным влиянием на процесс усталости статической составляющей нагружения. [c.264]

Все описанные выше эффекты могут быть сильно изменены действием среды. Наиболее существенные эффекты при низкой температуре связывают с коррозией под напряжением, которая, как это отмечалось ранее, может явиться причиной быстрого распространения трещины и повлечет за собой хрупкий излом или полное разрушение. Кроме того, среда может оказывать существенное влияние на усталость либо в результате коррозионной усталости, когда усталостная трещина развивается из корро- [c.46]

Холодной прокатки влияние на усталость 172. 203—205, 483, 485, 486 Хрупкое поведение материалов 148, 152, [c.619]

Наблюдаемое в коррозионных средах ослабление влияния концентраторов напряжения типа мелких надрезов на усталостную прочность сказывается в меньшем влиянии микрогеометрии на выносливость стали в этих средах. Действительно, микрогеометрия поверхности оказывает огромное влияние на усталость твердых и хрупких сталей в воздухе, тогда как в коррозионных средах это влияние не является преобладающим. [c.149]

Для материалов мало пластичных и хрупких сопротивление усталости зависит не только от касательных, но также и от нормальных напряжений условия прочности формулируются по наибольшим касательным напряжениям с учетом влияния на разрушение нормальных напряжений [c.129]

При наличии в стали большого количества хрупких включений (оксидов), играющих роль активных концентраторов напряжения, изменение субструктуры при ВТМО оказывает меньшее влияние на сопротивление усталости. При уменьшении загрязненности стали путем ее переплава основное влияние на процесс усталостного разрушения оказывают субструктурные изменения стали неметаллические включения и их ориентация влияют на направление развития магистральной трещины, приводя к предпочтительному разрушению расслоением. [c.114]

Далее возникает вопрос о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей в условиях циклически изменяющихся во времени напряжений. Здесь надо сказать, что наличие местных напряжений снижает прочность деталей как из хрупких, так и из пластичных материалов (правда, не одинаково). Это снижение прочности можно установить только экспериментально, испытывая на сопротивление усталости образцы с различными концентраторами напряжений. При этом надо подчеркнуть, что экспериментальные данные относятся к симметричным циклам. Можно схематически показать две кривые усталости — для гладких образцов и для образцов с каким-либо концентратором напряжений (рис. 15,3). Отношение ординат горизонтальных участков этих кривых даст величину эффективного коэффициента [c.179]

В случае обычной усталости разброс усталостной прочности при постоянной долговечности (или, точнее говоря, разброс усталостной долговечности при постоянной амплитуде напряжения) является чаш е всего результатом наличия внутренних неоднородностей и вызываюш,их концентрацию напряжения или деформации неровностей, таких, как малые царапины, канавки от машинной обработки и т. д. С феноменологической точки зрения влияние этих неровностей на усталостную прочность часто можно описать, вводя механически эквивалентную совокупность плотностей поверхностных дефектов в том же смысле, как для хрупкого разрушения недеформируемых пластически материалов. В тех случаях, когда такое представление справедливо, можно получить аналогичное соотношение между усталостной прочностью прототипа и прочностями модельных лабораторных образцов. [c.176]

Теоретическая разработка вопроса о влиянии остаточных напряжений, возникающих при поверхностном пластическом деформировании, на сопротивление усталости была сделана И. В. Кудрявцевым. Показано, что относительный предел выносливости, измененный под воздействием остаточных напряжений, может быть определен с учетом интенсивности амплитуды цикла напряжений, а также относительных средних напряжений цикла и остаточных напряжений, действующих в тех же плоскостях, что и главные напряжения повторного нагружения. Свойства материала учитываются поправочным коэффициентом, меняющимся от нуля (для пластических материалов) до 0,4 (для хрупких материалов). [c.140]

О прогнозировании влияния цикличности нагружения на сопротивление хрупкому разрушению конструкционных сплавов при наличии трещин / Покровский В. В.— В кн. Механическая усталость металлов Материалы VI Междунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 239—250. [c.430]

При расчете на сопротивление пластическим деформациям обычно допускают более низкие запасы прочности -3 связи с тем, что образование остаточных деформаций еще не приводит конструкцию к окончательному разрушению. При расчете на сопротивление хрупкому статическому разрушению запасы прочности должны быть повышены в силу опасности таких разрушений из-за возможного влияния высоких остаточных напряжений, неоднородности материала и т. д. При расчете на усталость запас прочности выбирается в зависимости от достоверности определения усилий и напряжений, уровня технологии изготовления деталей и т. д. [c.484]

В подавляющем большинстве случаев хрупких разрушений элементов энергооборудования их нельзя объяснить исчерпанием резервов материала только по сопротивлению ползучести или по сопротивлению усталости. Основные применяемые в расчетах на прочность и долговечность степенные зависимости длительной прочности и термической усталости, имеющие однотипный монотонный характер, устанавливают однозначную связь времени до разрушения или долговечности по числу циклов с силовыми или деформационными параметрами при длительном статическом или термоциклическом нагружении. Эти зависимости не отражают в полной мере влияния всех факторов, действующих на металл в процессе эксплуатации. [c.51]

Специализируется в области комплексного изучения физико-механических свойств материалов для нефтехимической аппаратуры, исследования их сопротивления хрупкому разрушению, определению характеристик их малоцикловой усталости, длительной прочности и ползучести, оценки влияния длительной эксплуатации в коррозионноактивных технологических средах на динамику изменения характеристик материалов в зависимости от их срока службы. При его участии были разработаны нормативные документы по применению сталей в конструкциях сосудов и трубопроводов высокого давления. [c.444]

Таким образом, в условиях, когда совместное воздействие коррозионного и механического фактора не приводит к направленной локализации разрушения, влияние механического фактора на увеличение скорости коррозии и разрушение конструкции не очень существенно и часто может перекрываться влиянием других факторов. Наоборот, обсуждаемые ниже процессы коррозионного растрескивания и коррозионной усталости, когда под влиянием коррозионной среды происходит локализация механического разрушения, приводящая к очень быстрому разрушению конструкции, являются важнейшей научно-инженерной проблемой современности. Как известно, в условиях коррозионного растрескивания, также как и коррозионной усталости, наступающее разрушение даже для пластичного металла по внешним проявлениям аналогично хрупкому излому. [c.110]

Влияние остаточных напряжений на свойства металлов при воздействии коррозионной среды. Повреждение металлических изделий под действием коррозионной среды зависит в первую очередь от свойств среды, материала детали и внешних нагрузок. Повреждение может иметь вид постепенного разрушения поверхностного слоя (равномерное разрущение, точечное разрушение, селективная коррозия и т. д.), хрупкого разрушения при одновременном действии коррозионной среды и постоянных растягивающих напряжений и коррозионной усталости при одновременном действии коррозионной среды и переменных напряжений. [c.305]

На сопротивление усталости малопластичных и хрупких материалов оказывают влияние как касательные, так и нормальные напряжения, и условие прочности формулируется по наибольшим касательным напряжениям с учетом влияния нормальных напряжений (аналогично тому, как и при статических напряжениях). [c.76]

В хрупких материалах наличие отверстия или надреза с острыми углами всегда сопровождается большой опасностью разрушения, особенно при ударе. Влияние отверстия или концентрации напряжений на предел усталости, повидимому, не является столь резко выраженным, как этого следовало ожидать. Наличие отверстия не понижает предела усталости в такой степени, как это следует на основании заключений, выведенных из теории упругости и указанных выше, [c.330]

В более общем случае влияние выточки, т. е, в сущности схемы напряженного состояния, на предел усталости должно быть выражено сильнее у хрупких материалов, чем у пластичных. [c.151]

Имеются примеры, когда при статических нагрузках и отсутствии острых концентраторов успешно работают детали при < С 2,5 3,0 кгс-м/см и, напротив, имеется много примеров, когда конструкции с Сн > 3 кгс м/см работают, неудовлетворительно. Объясняется последнее тем, что в сварных конструкциях обычно имеется достаточно мест, от которых может начаться разрушение. В таких условиях сопротивляемость конструкции хрупкому разрушению зависит главным образом от удельной работы распространения трещины которая может быть весьма малой даже при Он = 3 кгс м/см. По этой причине для конструкций, в которых распространение трещин возможно и при этом создается аварийная ситуация, получили применение методы испытаний, позволяющие определить Ср. Здесь идут по двум путям. Либо применяют методы, позволяющие разделить полную работу а на составляющие и Ар, либо остроту надреза делают такой, чтобы была крайне малой по сравнению с Др, и используют тогда для оценки металла а . К первой группе можно отнести методы Л. С. Лившица и А. С. Рахманова, А. П. Гуляева, В. С. Ивановой [6] и др. Ко второй группе — испытание образцов Шарпи с У-образным надрезом, испытание по методу Б. А. Дроздовского, когда предварительно создают трещину усталости [4], испытание по методу тепловой волны, когда влияние практически устраняют полностью [2]. За исключением материала труб для магистральных трубопроводов предельно допустимая величина Ор пока не регламентирована. При таких неопределенных требованиях к ар по количественному уровню часто считают достаточным найти лишь температурный интервал Т , при котором величина- йр резко снижается от стабильного для данного металла уровня (рис. 1, а). Установлено, что этому резкому снижению Пр соответствует также изменение процента волокнистого излома в сечении разрушенного образца в том же температурном интервале Тх — Га (рис. 1, б). Поэтому можно устанавливать критические температуры изменения Ор по соотношению площади кристалли- ческого и волокнистого изломов в сечении образца. В некоторых рекомендациях критическую температуру определяют при 50% волокна в изломе (рис. 1, б). [c.145]

Между коэффициентом трения и показателем степени при нагрузке существует обратная корреляционная связь 27], которая обусловлена тем, что характеристики процесса трения и усталостные свойства материалов (например, полимеров) связаны с их молекулярной структурой. Из уравнения (1) также следует, что для материалов с одинаковой прочностью Gq интенсивность износа увеличивается с повышением модуля Юнга (Е), а для материалов с одинаковым разрывным удлинением 8о интенсивность износа уменьшается с повышением модуля упругости. Падаюп1,ий характер кривой зависимости износа от модуля упругости свойствен хрупким материалам [38], возрастаюп1,ий характер кривой зависимости наблюдается для протекторных резин с различной степенью вулканизации [16]. Эта зависимость, как и связь износа с фрикционными свойствами материалов (например, коэффициентом трения), не строго однозначна, поскольку упругие свойства материалов оказывают определенное влияние на коэффициент трения и развитие процесса усталости. Поэтому принципиально неверно связывать износостойкость материалов только с их упругими характеристиками. [c.8]

Влияние усталости на хрупкое разрушение изучалось на многих примерах (Век, 1953, 1956 гг. Нибберинг 1966, 1967 гг. Ходсон и Бойд, 1958 г.). Усталостные треш,ины, бесспорно, имеются в судах, но огромное большинство их обнаруживается при осмотре и устраняется при ремонте, прежде чем они становятся опасными. При тш,ательном изучении хрупких разрушений установлено, что лишь некоторые из них начинались от усталостных треш,ин. Однако циклическое изменение напряженно-деформированного состояния может облегчить возникновение хрупких разрушений, если другие условия вызывают их. В частности, вероятно, что циклические деформации в местах конструкции напряжений могут локально повредить материал (Майло-нас, 1959 г.) и, таким образом, облегчить возникновение хрупкого разрушения при низких номинальных напряжениях. Нибберинг (1966, 1967 гг.) показал, что фактор усталости необходимо учитывать при наличии острых надрезов (треш,ин), которые могут вызывать хрупкие разрушения в чувствительном к концентрации напряжений материале. [c.363]

В настоящее время доказана ошибочность этого предположения, но термин усталость остался в употреблении. Современная техника микрофотографирования позволила вскрыть истинную причину разрушения. Разрушение при знакопеременных напряжениях происходит вследствие постепенного развития микротрещнны. Наличие двух зон в месте излома вызвано тем, что под влиянием переменных напряжений края трещины то расходятся, то сходятся, на.жимая друг на друга, благодаря чему происходит сглаживание поверхности трещины, ее шлифование . Когда же развившаяся трещина ослабит сечение настолько, что оно не в состоянии сопротивляться действующим нагрузкам, происходит внезапное хрупкое разрушение, характерное даже для весьма пластичных металлов. [c.328]

Одним из первых исследователей, заметивших влияние поверхности на механические свойства, был Роскоу. Еще в 1934 г. он обнаружил, что критическое значение проекции касательного напряжения на направление скольжения для монокристалла кадмия уменьшается в 2 раза при удалении оксидной пленки с поверхности кристалла. В дальнейшем были проведены многочисленные исследования, в которых изучалось влияние оксидных пленок, керамических и металлических покрытий на напряжение сдвига [118—121], напряжение двойникования [122, 123], форму диаграммы напряжений [119, 121], микроскопические характеристики деформации [121, 122], хрупкое разрушение [124], внутреннее трение [125] и эффекты аномального восстановления деформации [126]. Очень небольшое число работ было посвящено изучению роли поверхности в процессах усталости и ползучести различных моно- и поликристаллов [127, 128]. [c.27]

Общее введение. Как уже говорилось в 3.5 в связи с рассмотрением балок, использование гипотезы Бернулли, пренебрегающей влиянием поперечных деформаций и напряжений, что, как известно, делается во всех классических теориях балок, пластин и оболочек, прйводиг к ошибкам при определении не только напряжений, но также и деформаций, а отсюда — и таких перемещений, как прогибы. Ошибки при определении напряжений редко имеют существенное значение, когда на конструкцию, сделанную из пластических материалов, действует постоянная нагрузка, но их следует рассматривать, когда речь идет об усталости или хрупких материалах эти ошибки можно устранить, используя методы теории упругости, рассмотренные применительно к балкам в 3.3, 3.4 и к пластинам в 5.2—5.5. [c.377]

Вероятностная природа усталостного разрушения, зависящего от дефектов структуры и поверхности металла, отражается на закономерностях подобия при этих разрушениях. С увеличением напрягаемых переменными напряжениями объемов увеличивается вероятность ослабления сопротивления металла разрушению бопее значительными дефектами и их сочетанием, уменьшается предел усталости, ослабляется рассеяние. Влияние абсолютных размеров на усталостные свойства металла возрастает с увеличением его неоднородности, особенно сильно проявляясь на литых и крупнозернистых структурах. С уменьшением вероятности ра.з-рушения влияние абсолютных размеров ослабевает, так как в соответствии со статистическими представлениями рассеяние уменьшается с увеличением напрягаемых объемов, и кривые усталости для низких вероятностей разрушения при различных размерах сечений сближаются. При сложных напряженных состояниях усталостные разрушения для металлов в вязком состоянии в основном определяются максимальными или октаэдрическими касательными напряжениями, как. это следует, например, из данных исследования усталости конструкционных сталей. Большинство результатов укладывается между предельными шестиугольником касательных напряжений и эллипсом октаэдрических. Для металлов в хрупком состоянии разрушения определяются главными растягивающими нормальными напряжениями, они располагаются ближе к предельному квадрату предельных нормальных напряжений. Форма усталостного излома при кручении для вязких металлов свидетельствует о зарождении усталостного разрушения по направлению действия наибольших касательных напряжений. Для хрупких металлов трещина возникает сразу в направ.т1е-нии действия наибольших нормальных напряжений. Развитие трещины обычно следует поверхностям мальных напряжений. [c.384]

Приведенные в работе данные, их обобщение и анализ представляют основу для дальнейшего развития как теоретических, так и экспериментальных исследований в области а) разработки новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах неоднородности дислокационной структуры, а за счет реализации различного рода локальной неоднородности распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мощности и природы б) изучения основных закономерностей эволюции дислокационной структуры при испытаниях на длительную и циклическую прочность и физической природы усталости металлических и неметаллических материалов в различном диапазоне напряжений и температур в) расшифровки и интерпретации данных по низкотемпературному внутреннему трению металлических и неметаллических материалов и идентификащи их механизмов с учетом возможного влияния чисто методических эффектов (обусловленных спецификой метода и режима испытаний) на характер получаемой информации, а также выявления физической природы механизма старения материала тензодатчиков в процессе их эксплуатации г) получения количественной информации о кинетике, механизме и энергетических параметрах низкотемпературной диффузии (энергии образования и миграции вакансий и междоузлий, значения их равновесных концентраций и др.) д) развития теоретических основ и соз- [c.8]

Разработка гипотезы прочности слабого звена позволила В. Вейбуллу [76] построить теорию хрупкого разрушения однородной неоднородно напряженных тел в вероятностном аспекте. Эта способствовало решению вопросов теории усталостного разрушения, как тесно связанного с неоднородно напрягаемыми объемами металла. Н. Н. Афанасьевым [3] разработана статистическая модель усталостного разрушения, позволившая описать эффект влияния концентрации напряжений и абсолютных размеров тел. В. Вейбулл [77] распространил свою теорию хрупкого разрушения в квазистатической трактовке, на усталостные разрушения, используя распределение экстремальных значений для описания рассеяния разрушающего числа циклов и построения семейства кривых усталости по параметру вероятности разрушения. В. Мощинский [67] в Польше на основе [c.255]

Впоследствии было изучено [199], на сколько описанйая выше ТЦО стали 22К увеличивает характеристики сопротивления разрушению. Получены данные по влиянию ТЦО на выносливость при много- и малоцикловой усталости стали 22К, определена также ударная вязкость разрушения. В этих экспериментах использовали металл листового проката толщиной 160 мм. ТЦО заготовок и их закалку с высоким отпуском по стандартной технологии производили в производственных условиях путем нагрева до 850 °G (первый цикл) и до 780—800 С (два последующих цикла) с промежуточными охлаждениями на воздухе до 500 °С. Металлографические исследования показали, что в этом случае произошло измельчение зерна от 5 до 9—12 баллов. При ТЦО снижается критическая температура начала перехода стали в хрупкое состояние на 25 С по сравнению с обычной нормализацией или закалкой с высоким отпуском. Такое снижение Гко объясняется двумя факторами измельчением зерен и глобулярной формой карбидной фазы. [c.230]

На мысль об изменении структуры металла инженеров навело рассмотрение характера излома деталей, разрушившихся в результате возникновения в них переменных напряжений. Усталостный излом деталей (несмотря на необоснованность термина усталость , он общепринят) имеет характерные особенности поверхность излома делится на две резко различные зоны. В одной зоне металл имеет гладкую поверхрость, в другой -- шероховатую, типичную для хрупкого излома. Наличие этих двух зон объясняется следующим образом. В наиболее напряженном месте детали либо там, где в ее материале есть внутренние пороки или неблагоприятная ориентировка кристаллов, при достаточно высоких переменных напряжениях возникает микроскопическая трещина. Под влиянием переменных напряжений эта трещина разрастается, охватывая все большую 408 [c.408]

Способность материала к локальной микропластической деформации при разрушении от повторных нагрузок отражается на форме. микроусталостных полосок. При достаточно пластическом разрушении возникают микроусталостные полоски с треугольным профилем, при хрупком разрушении полоски имеют более плоскую, часто трапециевидную форму (рис. 11.17, а, б). Характер профиля микроусталостных полосок изменяется также в зависимости от влияния среды. Так, при разрушении в коррозионно-активных средах профиль полосок приобретает трапециевидную форму. Кроме того, в случае коррозионной усталости наблюдаются повреждения поверхности, из-за этого микроусталостные полоски местами прерываются. [c.371]

Показательным в отношении влияния неоднородности распределения напряжений по сечению является известный из экспериментов факт, наблюдаемый при испытаниях материалов на усталость в большинстве случаев предел выносливости при изгибе на 10—15% выше предела выносливости при растяжении — сжатии, когда напряжения по сечению образца распределяются равномерно. Каковы бы ни были причины этого явления, расчетные формулы, основанные на тех или иных теориях прочности, должны учитывать указанное квазиупрочнение материала. У хрупких при обычных напряженных состояниях материалов эффект упрочнения почти не проявляется. [c.199]

Влияние градиента по. ш-нального напряжения на предел прочности связано с наличием поверхностного слоя металла 5, в пределах которого градиент напряженпя изменяется из-за большей дефор-мируелюсти этого слоя (рис. 221). Следует отметить, что в области испытаний на усталость исследователи стремятся найти объяснение влияния абсолютных размеров на предел усталости гладких образцов, испытываемых прн изгибе п кручении, а также деталей с концентраторалш напряжений. При этом в ряде случаев они исходят из представления о влиянии градиента напряжения с учето.м размеров зерен металла. Одним из факторов является толщина поверхностного слоя, в котором до наступления предельного состояния понижаются пики напряжения и возникают местные пластические деформации [189, 193, 8]. В соответствии с теоретическими и экспериментальными данными толщина поверхностного слоя стальных деталей бывает не менее 10 диаметров зерна (5 0д, см. рис. 140) [138]. Не следует смешивать эту величину с толщиной 5 пластически деформированного слоя металла на поверхности хрупкого излома стальных деталей. [c.337]

Другой аспект влияния структуры металлов на сопротивление кавитационному разрушению состоит в следующем. Из двух сплавов, имеющих одинаковый состав, ио различный размер зерен, лучшим сопротивлением кавитационному разрушению обладает более мелкозернистый сплав. Границы зерен замедляют транскристаллитное усталостное растрескивание. Хрупкие микросоставляющие, такие, как эвтектика фосфида и графит в чугуне или сульфид марганца, в стали могут разрушаться, вследствие чего образуются надрезы, служащие зародышами трещин. Сопротивление материалов усталости также является важным фактором. Кавитационному разрушению часто предшествует инкубационный период, в [c.304]

В монографии рассмотрены современные методы оценки склонности металлов к хрупкому разрушению, закономерности распространения трещин при статических и циклических нагрузках, охрупчивающее действие циклических нагрузок, влияние концентрации напряжений и фреттинг-коррозии на сопротивление усталости проблема создания материалов с высоким сопротивлением хрупкому разрушению различные виды волокнистых материалов и их механические свойства. [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...