Асимметрия цикла 98—100 —? ем. также

Из асимметричных циклов особенно часто встречается о т нуле в о й цикл (его называют также пульсирующим циклом). Для положительных средних напряжений график такого цикла показан на рис. 328, а, для отрицательных средних напряжений — на рис. 328, б значения коэффициентов асимметрии циклов указаны на рисунках. [c.332]

Следует также иметь в виду, что показатель степени /ид< /и и мало зависит от асимметрии цикла (в расчетах он принимается постоянным). [c.128]

Выносливость зависит также от асимметрии цикла переменных напряжений и от вида напряженного состояния. [c.38]

Используя вышеприведенные обоснования того, что некоторые профили усталостных бороздок характерны для финальной части стабильного роста трещины, а также другие признаки процессов деформации разрушения материала с разной интенсивностью, можно провести предварительную селекцию профилей бороздок (механизмов разрушения материала) и отнести к начальной или конечной фазе развития трещины на II стадии. Это вполне обосновано в том случае, когда точного профиля бороздки нет, а есть только морщинистая поверхность [135, 142], отвечающая процессу затупления вершины трещины. Вместе с тем, хотя пластическое затупление типично для нагружения материала при положительной асимметрии цикла, оно не наблюдается в слз ае циклов с высокой отрицательной асимметрией, когда минимальное напряжение цикла отрицательно по знаку и является сжимающим [140]. Переход от пульсирующего цикла нагружения к асимметричному циклу со сжимающим напряжением не меняет треугольной формы профиля бороздки с гладкой поверхностью, но сама величина шага возрастает при указанном переходе. Причем наиболее значительное возрастание имеет именно та часть профиля бороздки, которая обращена к предыдущей бороздке, сформированной при пульсирующем цикле нагружения. Такая ситуация при формировании усталостных бороздок может быть объяснена только в том случае, если принять во внимание возможность формирования части профиля усталостных бороздок на нисходящей ветви нагрузки (в полу-цикле разгрузки материала). [c.165]

Рис. 4.8. Двумерный Фурье-спектр от одного из участков излома (а) с усталостными бороздками (изображение в цифровом виде) с (6) указанием периода структуры в виде пика, а также (в) сечение двумерного Фурье-спектра через максимумы в образце из сплава АК6 с несквозной поверхностной трещиной, испытанного на растяжение при с ах 300 МПа с асимметрией цикла Л = 0,1. Пунктирная линия в сечении (в) двумерного Фурье-спектра указывает уровень шумов

Представленные поправки в большинстве случаев характеризуют однопараметрическое изменение условий нагружения. К ним следует отнести в первую очередь асимметрию цикла и частоту приложения нагрузки, которая применительно к элементам авиационных нагрузок меняется в широком диапазоне. Однако в условиях эксплуатации внешнее воздействие на ВС оказывается комплексным и многопараметрическим. В связи с этим необходимо учитывать именно синергетическую ситуацию влияния на поведение материала, как и в случае внешнего воздействия, также необходимо рассматривать несколько факторов, через которые учитывается реакция материала на это воздействие. Поэтому далее влияние основных параметров внешнего воздействия, одновременное изменение которых является типичным для элементов авиационных конструкций и должно быть учтено при моделировании кинетики усталостных трещин, будет рассмотрено после введения еще одной характеристики в кинетические уравнения (5.63) — фрактальной размерности. [c.254]

Соотношение (6.1) учитывает независимое влияние асимметрии цикла R и двухосного нагружения на рост трещин, а также синергетический эффект взаимного влияния этих параметров через введение дополнительной поправки /(й, Х. ). Дополнительная поправка равна нулю, если взаимным влиянием параметров можно пренебречь в описании кинетики усталостных трещин. [c.286]

Соотношение (6.2) указывает на существование влияния асимметрии цикла на рост трещин в условиях одноосного нагружения через функцию f R) и синергетическое различие во влиянии асимметрии цикла при одновременном изменении различных параметров цикла, что определяется функцией Рц Хх, Х2,Xi), в которой одним из рассматриваемых параметров воздействия также может являться асимметрия цикла. Введение поправочной функции f R) связано с анализом эквидистантно смещенных кинетических кривых, что отражает соблюдение условий подобия в сопоставляемых условиях нагружения, когда учет влияния на рост трещины анализируемого параметра может быть осуществлен путем умножения любого КИН на безразмерную константу подобия [3]. Наличие функции взаимного влияния параметров цикла нагружения указывает на возникновение линейных или нелинейных процессов, когда в направлении роста трещины величина безразмерного по- [c.286]

В высокопрочных сталях может наблюдаться эффект влияния асимметрии цикла нагружения на развитие трещины со скоростями, отвечающими припороговой области, когда скорость роста трещины менее 2 10 м/цикл. Это связано с различным влиянием процессов пластической деформации на закрытие трещины, а также с образованием окислов при низком раскрытии берегов трещины, межзеренным ростом трещины, искривлением фронта трещины и др. [7-13]. [c.289]

Рис. 6.12. Зависимость скорости роста усталостной трещины d /dN по длине трещины С при (а) постоянном уровне максимального напряжения, (б) постоянной асимметрии цикла и в случае (в) эквивалентного роста трещины при разном сочетании уровня максимального напряжения и асимметрии цикла, а также (г) поправочная функция на асимметрию цикла в образцах из титанового сплава ВТ8

Рис. 6.13. Зависимость (а) скорости роста усталостной трещины d /dN от коэффициентов интенсивности напряжения /iTi при разной асимметрии цикла в образцах из титанового сплава ВТ8, а также (б) единая кинетическая кривая (указана сплошной линией) и экспериментальные данные относительно эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения К ,, который определен через значения поправочной функции F(R > 0,8), представленной на рис. 6.12г

Синергетический характер поведения материала у кончика трещины выражен в использовании сложного комплекса параметров в описании процесса роста трещины. В первую очередь используется водородный показатель среды pH, электрохимический потенциал Е , а также частота нагружения и асимметрия цикла. Суммируя сказанное, влияние окружающей среды на скорость роста трещины в коррозионной среде следует рассматривать в виде [130, 142-144] [c.390]

Рис. 8.23. Сопоставление между собой измеренных на образце — отрезка AD (Л ), максимального размера пластической зоны А , а также измеренного по графику (см. рис. 8.20) размера вд и расчетной величины максимального размера зоны пластической деформации Ас в зависимости от соотношения A,асимметрии цикла R = 0,iH(6)R = 0,5 для разных параметров цикла нагружения и уровня перегрузки

Учитывая данное отличие, а также то, что указанный выше деформационный критерий введен для решения статической задачи прочности, было предложено ввести в уравнение (8.35) поправку на асимметрию цикла [70] [c.439]

На базе машины ЦДМ-5 также разработана установка [И5] для испытания на малоцикловое циклическое растяжение-сжатие с кручением при непрерывной записи диаграммы деформирования. На установке можно проводить испытания при циклическом нагружении с мягким и жестким режимом при любой требуемой асимметрии цикла. [c.247]

В эксплуатации наличие постоянной составляющей напряжений от внутреннего давления, а также различная степень предварительного сжатия или растяжения сильфонного компенсатора при установке в системе трубопроводов приводят к наклепу и асимметрии цикла напряжений и деформаций. Литературные данные [39, 122, 262], а также результаты исследований малоцикловой прочности конструкционного материала при наклепе свидетельствуют о том, что при жестком нагружении (постоянство максимальных циклических деформаций) наличие средней деформации — примерно половины предельной статической — практически не влияет на долговечность (Л > 100 циклов), и в первом приближении разрушение определяется только циклической составляющей нагружения. [c.183]

Результаты, полученные при исследовании влияния поверхностного пластического деформирования на возникновение и развитие усталостных трещин в сталях (см, гл. 6), также хорошо согласуются с приведенными теоретическими представлениями. Остаточные напряжения сжатия, образовавшиеся в результате наклепа в области вершины концентратора, приводят к резкому увеличению пределов выносливости по разрушению исследованных материалов, практически мало изменив при этом пределы выносливости по трещинообразованию. Если рассматривать эти остаточные напряжения как среднее напряжение цикла, то можно утверждать, что причиной образования широкой области нераспространяющихся трещин в этом случае было существенное изменение коэффициента асимметрии цикла от —1 до —ОО. [c.55]

Влияние асимметрии цикла нагружения. Одним из основных параметров циклического деформирования, оказывающим существенное влияние на сопротивление усталости материалов, является асимметрия цикла нагружения. Это влияние можно наблюдать на обеих стадиях усталости до образования усталостной трещины и при ее развитии. В общем случае увеличение коэффициента асимметрии цикла нагружения приводит к более раннему возникновению усталостных трещин и уменьшению скорости их развития. С увеличением асимметрии цикла нагружения увеличивается также пороговое значение амплитуды коэффициента интенсивности напряжений, ниже которого не происходит роста усталостных трещин. [c.88]

Предел усталости при асимметричном цикле, согласно уравнению (24), отвечает экспериментально наблюдаемому типу зависимости этой величины от среднего напряжения. Степень зависимости от асимметрии цикла зависит также от постоянной величины материала у. В данном случае уравнение (24) находится в соответствии с экспериментами. Более подробные эксперименты пока не проведены. [c.230]

Моделью критических микротрещин хорошо объясняется понижение предела усталости при изгибе с ростом толщины образца, а также влияние асимметрии цикла на эту величину. [c.231]

Рост трещины в атмосфере влажного воздуха. Изучение скорости роста трещины в листах толщиной 3,18 мм проводили при комнатной температуре в атмосфере влажного воздуха при частотах нагружения 20, 10 и 1 Гц и коэффициенте асимметрии цикла R = 0,l. Несколько испытаний были проведены также при R — 0,3 и частоте, равной 10 Гц, с целью оценки влияния коэффициента асимметрии цикла. Испытания образцов толщиной 5,59 м, вырезанных из теплообменника, также проводили при / = 0,1 и частоте 10 Гц для того, чтобы оценить влияние как процесса пайки, так и толщины образца на характер развития трещины в процессе усталостных испытаний. [c.139]

В существующих машинах для испытаний при круговом изгибе асимметрия цикла достигается путем приложения к вращающемуся образцу осевой растягивающей силы довольно значительной величины, что приводит к усложнению конструкции нагружающих устройств, а также подшипниковых узлов шпин- [c.83]

С помощью разработанной модели было также исследовано влияние коэффициента асимметрии цикла R на isKth- Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными для стали 15Х2НМФА (рис. 4.10), а также с зависимостью, полученной на основании большого количества экспериментальных данных [374], свидетельствует о хорошем их соответствии. [c.218]

Лучше совпадает с опытом теория ступенчатого накопления повреждений (Кортен-Долан и другие), согласно которой отсчет на каждой ступени ведется от уровня повреждения, достигнутого на предыдущих ступенях. Учитывается также влияние степени асимметрии циклов на повреждаемость. [c.310]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Учитывая идеализированность рассматриваемой модели и появление остаточных сжимающих напряжений при разгрузке, следует считать, что при снятии нагрузки (и уменьшении расстояния между поверхностями трещины) приращение трещины также уменьшается. Таким образом, если приращение длины трещины на i-M цикле по докритической диаграмме разрушения составит величину AU, то длина трещины на (г-Ь1)-м цикле-будет li , = li + aAli (рис. 30.3). Коэффициент снижения приращения длины а < 1 определяется эмпирически по экспериментальным кривым I — N для данного материала данной толщины. Пе исключено, что этот коэффициент меняется с длиной трещины, т. е. с ростом числа циклов и коэффициента асимметрии цикла (в следующем параграфе, на основании экспериментов, будет показано, что это действительно так). [c.261]

Рис. 6.9. Схема (а) различий границы перехода к стадии зарождения усталостных трещин при разном соотношении между и AKfi, в случае трех типов материалов (I, II, III) применительно к сплавам на основе Fe, А1, Ti, а также (б) зависимость (Jfrt)max и th от асимметрии цикла нагружения применительно к материалу типа III [27, 28]

Исследования титановых сплавов ВТЗ-1 и ВТ8 показали, что высокая асимметрия цикла может ускорять процесс роста трещины в результате смены механизма разрушения с внутризерен-ного на межзеренный (межфазовый) [52], а также и без его изменения [53]. Так, например, испытания титанового сплава ВТ8 были выполнены путем трехточечного изгиба прямоугольных образцов с поверхностным полуэллиптическим концен- [c.302]

Модели из сплава Д16Т (аналог сплава 2024ТЗ) были толщиной 4,9 мм, и они имели центральное отверстие диаметром 3 мм, от которого также выращивали центральные трещины в диапазоне соотношения главных напряжений --1,0 < < 1,5 при асимметрии цикла R < 0,8 и Q = 0,45 [87, 88]. Модель была оптимизирована методом конечных элементов таким образом, что диаметр поля равномерного напряженного состояния в ее центральной зоне составил 40 мм. [c.315]

Рис. 7.7. Карта (а) зависимости скорости роста усталостной трещины da/dN и механизмов внутризеренного (ВЗ), межзеренного (М3) разрушения или смешанного разрушения жаропрочных сплавов от частоты приложения нагрузки аупри постоянном уровне размаха деформации [21], а также аналогичная зависимость для сплава In 718 при разной асимметрии цикла и постоянном уровне /fmax [22]

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]

При изменении частоты нагружения в широком диапазоне частот можно наблюдать постепенный переход от одной рассмотренной выше диаграммы роста усталостных трещин в коррозионной среде к другой применительно к титановому сплаву Ti-8Al-lMo-lV [149] (рис. 7.37). Пороговая величина Kis рассматривается при этом неизменной характеристикой влияния агрессивной среды на материал. В связи с этим безразмерная поправка на скорость роста трещины при изменении частоты нагружения также представляет собой поверхность, аналогичную тем, что были рассмотрены в главе 6 применительно к роли двухосного нагружения и асимметрии цикла. В частности, применительно к различным маркам сталей при фиксированном значении коэффициента интенсивности может быть получена поправочная функция F(pH) на влияние агрессивной среды, аналогично соотношению (7.25). Один из вариантов такой поправки, предложенной в работе [150], представлен на рис. 7.38 в сопоставлении с экспериментальными данными для трех марок сталей. [c.394]

Испытания плоских крестообразных образцов толщиной 4,9 мм применительно к алюминиевому сплаву Д16Т были проведены при одновременном варьировании несколькими параметрами цикла переходного режима нагружения [41]. Рассматривались блоки последовательно менявшихся соотношений главных напряжений, модулированное и ступенчатое изменение главного напряжения Ti, а также различное сочетание уровня напряжения, асимметрии цикла и соотношения главных напряжений в момент однократного изменения режима нагружения при выращенной трещине на длину около 5 мм с обеих сторон от центрального отверстия (рис. 8.8). [c.411]

Наиболее интересными с практической точки зрения являются исследования, в которых определяются условия увеличения долговечности деталей в результате уменьшения скорости роста усталостных трещин. Увеличение прочностных и пластических характеристик материала (ств, стт, i ), уменьшение размера структурных составляющих, увеличение коэффициента асимметрии цикла нагружения, уменьшение жесткости двухосного напряженного состояния, понижение температуры испытания и наличие вакуума — вот далеко не полный перечень факторов, приводящих к уменьшению скорости роста трещины. Увеличение сопротивления усталости, связанное с затруднением роста трещины, происходит и при упрочнении границ зерен дробной механотермической обработкой, и при взрывном упрочнении, приводящем к замораживанию дислокаций [8]. Торможения развития трещин добиваются также применением композиционных материалов, в которых трещина либо вязнет в мягких слоях, либо не может разрушить более прочные армирующие волокна. [c.7]

Изменение асимметрии цикла нагружения, обусловливающее остановку роста усталостной трещины, может усиливаться также в результате изменения номинальных напряжений, вызванного ростом трещины в некоторых сечениях. Так, в деталях или образцах круглого сечения, испытывающих циклическое нагружение по схеме изгиба в одной плоскости, возникают и развиваются трещины, фронт которых более или менее близок к хорде. В начальный период развития трещины увеличение максимальных напряжений цикла происходит медленнее, чем уменьшение минимальных напряжений. Это приводит к увеличению среднего напряжения цикла, но амплитуда цикла вплоть до глубины трещины, составляющей 0,6 радиуса, остается меньше амплитуды исходного цикла напряжений. Отмеченное ухменьшение амплитуды номинальных напряжений цикла и есть дополнительный фактор, который может усилить эффект изменения асимметрии цикла в вершине концентратора, приводящий к остановке развития трещины. [c.24]

Увеличение асимметрии цикла нагружения, приводящее к уменьшению скорости роста усталостных трещин, также увели-швает пороговые значения коэффициента интенсивности напря-ений. Так, увеличение коэффициента асимметрии R от 0,1 до при испытании образцов мартенситно-стареющей стали % Ni) привело к увеличению значений АКо от 15 до [c.132]

Следует иметь в виду, что рассмотренный вариант симметричного нестационарного нагружения не является единственным. В гл. II показано, что, многие конструкции имеют более сложную структуру эксплуатационной нагруженности. В этих случаях чередование экстремальных значений нагрузок также подчиняется вероятностным 21акономерностям, однако в схематизированном виде процесс " нагружения с достаточной степенью точности может быть представлен как регулярный процесс с постоянной или варьируемой асимметрией цикла или бигармони-ческий процесс с различными соотношениями параметров частотных составляющих или с их варьированием. [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...