Испытания на усталость при многоцикловом

Электромагнитная резонансная установка для испьгганий образцов на усталость при регулярном или программном нагружении ЭД-ЮОМ. Предназначена для испытаний на многоцикловую усталость образцов с рабочим сечением 7,5 мм (ГОСТ 25.502-79) или образцов иной формы сечения из металлов или неметаллических материалов. Используется для получения характеристик сопротивления усталости и циклической трещиностойкости материалов. Испытания проводятся при консольном изгибе образца в одной плоскости с резонансным возбуждением нагрузки в двух режимах регулярного нагружения с коэффициентом асимметрии цикла от -1 до 1 и программного блочного нагружения с количеством ступеней от 7 до 6 (рис. 3). [c.137]

По построенной таким образом априорной кривой усталости объекта будущих испытаний на усталость устанавливают уровни амплитуд цикла напряжений, входящих в формулы (6.40) и (6.42). Верхний уровень выбирают с учетом требования на протяженность кривой усталости в зону низкой долговечности, однако при этом напряжении медиана числа циклов до разрушения не должна быть ниже 5-10 + + 10 циклов, т. е. долговечность при испытании должна определяться областью многоцикловой усталости. [c.160]

Надежные данные по циклической прочности дают испытания на усталость деталей при эксплуатационных режимах нагружения с использованием для имитации условий эксплуатации одноступенчатого, многоступенчатого и случайного нагружения в многоцикловой области по ГОСТ 25.507—85. При этом для схематизации случайных процессов нагружения деталей машин и конструкций используют рекомендации ГОСТ 25.101—83. [c.323]

Мп, 0,14% Si, 0,18% S, 0,024% Р), испытанных на усталость в условиях кручения при общей постоянной деформации за цикл (кривая 7, рис. 1.9) и постоянной амплитуде пластической деформации за цикл (кривая 2, рис. 1.9). Видно, что во втором случае при всех амплитудах деформирования в области малоцикловой и многоцикловой стали наблюдается меньшая долговечность [9]. [c.13]

Большая часть данных по многоцикловой усталости получена при испытаниях на изгиб симметричным циклом с определением о ,. Для ориентировочной оценки пределов выносливости при других видах напряженного состояния можно использовать следуюш,ие соотношения для конструкционных сталей предел выносливости при растяжении — сжатии а- = (0,84-0,9)О-,. при кручении T-i = (0,5H-0,6)a i для алюминиевых сплавов эти коэффициенты составляют 0,85—0,95 и 0,55—0,65 соответственно. [c.78]

В общем случае можно считать, что если работа детали сопровождается редкими перегрузками, то оценка ее служебной пригодности должна включать два вида испытаний на обычную многоцикловую высокочастотную усталость и на сопротивление малоцикловой усталости при низкочастотных испытаниях [50]. [c.236]

Деформирование образцов осуществляется по схеме, приближенной к чистому изгибу, с частот ами нагружения 3 или 3000 циклов в минуту при максимальной амплитуде деформации, обеспечиваемой при малоцикловом нагружении перемещением подвижного захвата на 15 мм от его нейтрального положения и при многоцикловом нагружении — на 6 мм. При этом могут быть исследованы микроструктурные особенности поведения металлических материалов в условиях испытания на малоцикловую усталость, а также при изучении усталостной прочности на базе 10 циклов и более. [c.145]

Рентгенографическое исследование металлов и сплавов в области многоцикловой усталости привело к самым разноречивым результатам. Три участка на кривой изменения ЫВ (где Ъ — текущая, а S — первоначальная ширина дифракционной линии (310) a-Fe) от числа циклов выявлено при усталостных испытаниях стальных образцов на кручение, изгиб, растяжение — сжатие [90] (рис. 17). Относительная ширина линии (310) a-Fe быстро увеличивается на начальной стадии испытания, стабилизируется на второй и вновь увеличивается перед разрушением. Три стадии относительного изменения ширины линии фиксируются только при разрушении образца, при напряжениях выше предела усталости. При напряжениях ниже предела усталости третьей стадии, предшествующей разрушению, не наблюдается. [c.36]

Таким образом, разработана методика определения пороговых значений коэффициентов интенсивности напряжений при испытаниях на сопротивление многоцикловой усталости на круглых образцах с полуэллиптической трещиной. [c.301]

ИЛИ элемента конструкции в широком диапазоне чисел циклов (в области мало- и многоцикловой усталости) анализ и обобщение статистических закономерностей усталости" при стационарном, программном и случайном нагружениях развитие основных принципов механики разрушения иа случай циклического деформирования в упругой и упругопластической областях разработку моделей циклически деформируемой среды и построение на их основе кривых деформирования и разрушения углубление анализа взаимодействия циклических, статических и длительных статических повреждений переход к систематическим циклическим испытаниям моделей и реальных конструкций. [c.24]

Функция / (а) в уравнениях (3.22), (3.27), (3.29) обобщается некоторой функцией / oij, R ) указанных двенадцати параметров. Формулы суммирования повреждений (3.24), (3.28), (3.33), остаются в силе, но для их использования необходимо знать числа Np)i при сложных циклических напряженных состояниях соответствующих блоков. Эту информацию можно получить опытным путем, однако для инженерных расчетов она не годится. Поэтому необходимо располагать таким критерием многоцикловых усталостных разрушений, который позволял бы находить числа циклов до разрушения при сложном циклическом напряженном состоянии на основании кривых усталости, полученных при испытаниях на линейное напряженное состояние. Эта задача [c.87]

Созданы методики и оборудование для усталостных испытаний высокомодульных материалов. Расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало- и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок. Были выявлены статистические закономерности подобия усталостного разрушения углепластиков и разработаны предпосылки создания инженерной методики оценки усталостной долговечности элементов конструкций из углепластиков. [c.17]

На рис. 6.22—6.24 для образцов и элементов конструкции из деформируемых алюминиевых сплавов показаны кривые многоцикловой усталости, построенные в указанных координатах по окончательному разрушению (чтобы сохранить привычную ориентацию кривых усталости, ось х направлена справа налево). Каждая экспериментальная точка кривой усталости для образцов (рис. 6.22 и 6.23) построена по результатам испытаний на одном уровне амплитуды напряжений от 20 до нескольких сотен идентичных образцов, а для натурных элементов конструкций — От 10 до 100 экземпляров. Экспериментальные точки, нанесенные в указанных координатах, ложатся вблизи прямой с уравнением (6.106). Для гладких и надрезанных образцов с полированной поверхностью прямая отсекает на оси ординат (при X = 0) отрезок, соответствующий величине предела неограниченной выносливости. Для натурных элементов конструкций, финишной операцией для которых было шлифование с последующим анодированием, предельная амплитуда, соответ- [c.185]

Обычно результаты испытаний на распространение трещины при многоцикловой усталости представляют в двойных логарифмических координатах в виде соотношения между dl/dN и АК, причем в довольно широком интервале dl/dN наблюдается прямолинейная зависимость. Результаты экспериментов, приведенные на рис. 6.19, б, представлены в двойных логарифмических координатах на рис. 6.20. Видно, что экспериментальные данные могут быть выражены одной прямой линией, уравнение которой. [c.209]

Особенно большие преимущества дает адгезионное соединение при испытаниях на многоцикловую усталость на звуковых частотах. Типичное возрастание свойств соединений показано на рис. 22.21 [7]. [c.401]

Кроме определения рассмотренных выше критериев многоцикловой выносливости, для некоторых специальных случаев применяют испытания на малоцикловую усталость. Их приводят при высоких напряжениях (выше <70 2) и малой частоте нагружения (обычно не более 5 Гц). Эти испытания имитируют условия работы конструкций (например, самолетных), которые воспринимают редкие, но значительные циклические нагрузки. База таких испытаний не превышает 5-10 циклов, поэтому малоцикловую усталость материала характеризует левая верхняя ветвь кривой усталости (см. рис. 2.8). [c.59]

Испытания при циклических нагрузках выполняют при следующих схемах нагружения чистый изгиб при вращении то же в одной плоскости растяжение—сжатие переменное кручение пульсирующее внутреннее давление, а также комбинированное нагружение (изгиб с растяжением или кручением, растяжение с кручением и т. д.). Наряду с многоцикловыми испытаниями, выполняют испытания при контактном нагружении, а также испытания на малоцикловую, высокочастотную, ударную, термическую, термо-меха-ническую и коррозионно-механическую усталость. [c.310]

Следует отметить, что деление на малоцикловую и многоцикловую усталость материалов довольно условно, хотя в целом оправдано. Тем не менее, на рис. 1.11-1,15 приведены экспериментальные кривые усталости с резким физическим пределом выносливости, ветвь ограниченной выносливости которых почти целиком лежит в малоцикловой области (в интервале от 2 10 до 8 10 циклов). Область многоцикловой усталости которая по ГОСТУ начинается с 5 Ю", на этих рисунках практически отсутствует. Перегиб у этих кривых усталости расположен в конце малоцикловой области и далее кривая сразу выходит на физический предел выносливости. Такой эффект наблюдается в случае аморфных материалов, высокопрочных материалов или при испытании образцов с острым надрезом, когда с первых циклов нагружения в области надреза образуется локальная зона пластической деформации. В этой зоне металл быстро упрочняется и постепенно плотность дислокаций достигает критического значения, которое соответствует зарождению усталостной трещины [13-17]. [c.15]

Применительно к рассматриваемой задаче оценки прочности в условиях сочетания малоциклового и многоцикловОго, в том числе и случайного по характеру нагружения с наложенными кратковременными перегрузками, справедливость деформационнокинетического критерия разрушения не очевидна. С целью обоснования справедливости критерия (1.1.12) для указанных случаев проводились испытания при мягком и жестком типах нагружения, а также программном нагружении как с регулярным, так и нерегулярным изменением напряжений или деформаций в процессе испытания. Во всех случаях форма цикла регулярного нагружения была симметричной синусоидальной, и общая долговечность всех испытанных образцов не превосходила 5 10 циклов. Частота испытаний выбиралась из условий соблюдения требований ГОСТ 2860—65 Металлы. Методы испытаний на усталость об исключении саморазогрева образца до температуры более 50° С в процессе повторных нагружений при нормальной температуре. В зависимости от уровня напряжений (деформаций) частота составляла 0,5—50 Гц. [c.58]

Рассматривается автоматизированная система для исследования усталости и неупругооти металлов при многоцикловом нагружении. Обобщены результаты исследования неупругого деформирования и необратимого рассеяния энергии в большой группе металлов различных классов в процессе их испытания на усталость, проанализированы основные деформационные и энергетические критерии усталостного разрушения этих металлов. [c.421]

Сопротивление некоторого конструкционного материала мно-гоцикловому усталостному разрушению оценивают по кривой усталости, которая строится в координатах Отах — N при данном коэффициенте асимметрии цикла R, иногда также в координатах Ста — N. Числа циклов N наносятся в логарифмическом, а напряжения — в логарифмическом или натуральном масштабе (рис. 1.12). Заштрихованы области 95 % доверительной вероятности для средних значений долговечности. Кривая для = 0,1 нанесена по расчету согласно (1.7а). Аппаратура, на которой проводятся многоцикловые испытания на усталость, а также методика их проведения описаны, например, в работах [103, 88). Эти испытания проводятся, как правило, в условиях мягкого нагружения [c.19]

В последние годы возникла необходимость проводить усталостные испытания на базах испытания, превышающих 10 -10 циклов нагружения (гигаусталость) [29-31], как это предусмотрено ГОСТом 25.502-79. Это связано с тем, что ресурс нагружения многих ответственных конструкций, работающих в режиме циклических нагрузок, превышает стандартные базы усталостных испытаний. Проведение таких испытаний выявило интересную особенность. Металлические материалы, у которых при стандартных базах испытания наблюдался физический предел вьшосливости, вдруг начинают разрушаться после прохождения 10 -10 циклов и возникает как бы вторая ветвь многоцикловой усталости и длинная ступенька между этими двумя ветвями. При этом на больших базах испытаний на усталость (больших 10 циклов нагружения) трещины почти всегда зарождаются не на поверхности, как это обычно наблюдается при многоцикловой усталости, а под поверхностным слоем. На рис. 1.22 представлены результаты усталостных испытаний в условиях симметричного растяжения-сжатия с частотой 20 КГц образцов из высокопрочных пружинных сталей Сг-81 и высокопрочных легированных сталей типа 42СгМо4 [32]. Видно, что во всех случаях у кривых усталости имеются две ветви долговечностей, между которыми существует горизонтальный участок (разрыв кривых усталости). Первая ветвь обычно оканчивается при долговечностях МО -510 , а вторая начинается после 10 циклов. Если образцы разрушались до 10 циклов, то усталостные трещины зарождались в поверхностном слое образцов. После 10 циклов зарождение трещин происходит под поверхностным слоем преимущественно у сульфидных неметаллических включений размером от 10 до 40 мкм. [c.26]

Для определения работоспособности титановых сплавов при многоцикловом нагружении необходимо знать их усталостную прочность. При этом следует иметь в виду, что в литературе по усталостным свойствм титановых сплавов имеется много противоречивых сведений. Это, по-видимому, является результатом не только недостаточной изученности этих свойств, но и их своеобразием. Так, уже сейчас ясно, что точные данные по усталостному поведению титановых сплавов во многих случаях можно выяснить лишь на основании статистической обработки первичных данных, так как при усталостных испытаниях наблюдается повышенный разброс данных. Очень важен статистический подход при определении надежной работы крупных деталей машин при многоцикловом нагружении. Уникальное явление усталости титана —его чувствительность к состоянию поверхности. В частности, в последнее время выяснили, что при числе циклов до 10 трещины зарождаются в самом поверхностном слое, состояние которого полностью определяет уровень предела выносливости. При числе нагружений более 10 разрушение носит подповерхностный (подкорковый) характер, хотя типичное усталостное разрушение наблюдается при числе циклов нагружения по крайней мере до 10 ° [91]. Пренебрежение к финишным поверхностным обработкам титановых деталей, работающих на усталость, явилось причиной снижения их долговечности на начальном этапе внедрения титана в технике. [c.137]

Начальный этап развития трещины в диске V ступени по межпазовому выступу был связан с формированием сглаженного рельефа без усталостных бороздок, что свидетельствовало о разрушении по механизму многоцикловой усталости. Далее имели место на длине около 1 мм до границы выявленной трещины блоки усталостных бороздок (рис. 9.44). Шаг блока составляет около 0,1-0,2 мм, а усталостные бороздки регулярно возрастают и убывают в блоке и колеблются в пределах 0,3-2,0 мкм. Характер развития трещины указывает на то, что ее развитие происходит на значительное расстояние за один цикл испытания в составе двигателя на стенде. При шаге бороздок 2,0 мкм развитие трещины реализуется в области малоцикловой усталости и свидетельствует о достижении ситуации, близкой к циклической вязкости разрушения материала. [c.519]

Явление пересечения кривых выносливости встречается весьма часто. Если проводить испытания на базе, меньшей, чем координата точки пересечения этих кривых, то можно выбрать лучший материал для конкретных условий испытаний. Однако для длительной работы он может оказаться иепригодны.м. Поэтому прежде чем выбрать базу для ускоренной оценки усталостной прочности по результатам испытаний на небольшой базе, следует убедиться в том, что кривые усталости не пересекаются, или же снизить уровень приложенных напряжений до уровня ниже точки пересечения левых ветвей кривых усталости. Для этого начинают испытания, по крайней мере, при двух уровнях напряжений с тем, чтобы можно было по наклону линий, относящихся к сравниваемым вариантам, судить о том, что испытания проводятся ниже точки возможного пересечения кривых (если отрезки линий расходятся шшзу, то сравнение вариантов при данном уровне имеет смысл, т. е. соотношение между долговечностью сравниваемых вариантов не изменится в случае увеличения базы испытания если сходятся — то уровни выбраны неудачно). Наблюдаются че. ыре качественно отличных типа взаимного расположения кривых усталости для двух сопоставляемых объектов в области многоцикловой и малоцикловой усталости (рис. 57) [163]. [c.110]

При решении первой задачи исследуют влияние температуры, скорости деформирования и жесткости нагружающих систем при кратковременном и длительном статическом нагружениях гладких лабораторных образцов, уточняют характеристики сопротивления разрушению при ударном нагружении лабораторных образцов типа Шарпи и Менаже, регламентируют основные метрологические параметры усталостных испытаний (мало- и многоцикловую усталость). При этом больяюе внимание уделяют двум стадиям разрушения — образованию макротрещин и окончательного излома, а также статистической природе характеристик механических свойств. Выполняемые исследования и методические разработки являются основанием для усовершенствования действующих и разработки новых государственных стандартов на механические испытания. [c.18]

Пружины-модели испытывались на многоцикловую усталость при периодическом нагружении. Цикл напряжений - асимметричный с коэффициентом асимйетрии = 0,2, соответствующий первой ступени блока нагружения плунжерных пружин. Испытания производили на многопозиционной установке при осевом сжатии. [c.120]

Наряду с электрогидравлическими установками для воспроизведения двухчастотных режимов нагружения могут быть использованы и более простые, широко распространенные установки для испытаний на многоцикловую и малоцикловую усталость. На базе испытательной машины для осевого асимметричного нагружения с частотой до 30 Гц типа МИР-С [19] была разработана двухчастотная испытательная установка, в которой использован принцип сложения на нагружающем элементе двух разночастотных нагрузок от независимых силовозбудителей, для чего привод статического нагружения был преобразован в привод малоциклового нагружения с дополнением его соответствующей системой управления. Данная установка позволяет осуществлять двухчастотное нагружение по режимам, изображенным на рис. 4.19, а, в, с частотами 1 цикл/мин и менее в малоцикловой области и до 30 Гц в области высокочастотных нагрузок, а оснащение системой нагрева образца [20] обеспечило возможность проведения этих испытаний при высоких температурах. Осевое знакопеременное нагружение образца в этом случае осуществляется (рис. 4.20) с помощью упругих трансформаторов, преобразующих крутильные колебания в продольные перемещения. [c.89]

Для сокращения стоимости и времени испытаний на длительную статическую прочность, малоцикловую и многоцикловую усталость испытания образцов можно прекращать при достижении ими базового значения долговечности ( 6 в часах, N5 в циклах). В этих условиях образуется так называемая цензурированная справа выборка, содержащая и элементов, т из которых разрушились до базовой долговечности, ап — т сняты с испытания, так как имеют долговечность больше базовой. Вариационный ряд в этом случае имеет вид [c.24]

Таким образом, основным способом форсирования испытаь ий на усталость является испытание образцов и элементов конструкций при высоких уровнях амплитуд цикла напряжений, соответствующих левой части кривой многоцикловой усталости (Л/= 5-10 - -5-10 циклов) с последующей экстраполяцией кривой уста- лости в"область высокой долговечности (А = циклов) или оценкой этой [c.182]

Изложенная выше методика испытания материалов относится к испытаниям на многоцикловую усталость, когда используются большая база испытаний (до 10 —10 циклов) и высокая частота нагружения (до 300 Гц). Однако в технике имеют место испытания и на малоцикловую усталость, отражающие условия эксплуатации конструкций, подвергающихся воздействию сравнительно редких, но значительных по величине циклических нагрузок. Испытания на малоцикловую усталость проводятся при сравнительно малой частоте нагружения (3 —5 Гц) на базе, не превыщающей З Ю цигогов. [c.48]

На рис. 5.41 приведены микрофотографии, иллюстрирующие распространение трещины от основания надреза при испытаниях на ползучесть плоских образцов с двусторонним надрезом из стали 1Сг — 1Мо — 0,25V для роторов турбин. В подобных материалах с низкой пластичностью раскрытие трещины незначительно. В некоторых случаях трещины распространяются зигзагообразно (рис. 5.41, а), соединяясь с зернограничными трещинами, образовавшимися перед основной трещиной. Однако величина пластической зоны у вершины трещины (области большой деформации ползучести), как показано в правой части этого рисунка, довольно велика по сравнению с длиной трещины. Оэстояние микротекучести, подобного состоянию при многоцикловой усталости, Б данном случае не возникает. [c.166]

Полосы скольжения и дислокационная структура, наблюдаемая с помощью просвечивающего электронного микроскопа, при испытаниях монокристаллов никелевого сплава Маг-М200 (см. табл. 1.4) на малоцикловую усталость при комнатной температуре показана на рис. 6.9, й при 844 °С на рис. 6.10. При малой скорости деформации (рис. 6.10, а) наблюдается равномерное распределение дислокаций, существенно отличающееся от картины расположения дислокаций, показанной на рис. 6.9. При циклической деформации со скоростью 300 %/мин даже при высокой температуре наблюдается (рис. 6.10, б) прямолинейная дислокационная структура. Кроме того, следует указать, что при многоцикловой усталости с высокоскоростной циклической деформацией при высокой температуре отчетливо наблюдаются полосы скольжения (рис. 6.11). [c.201]

Описаны также результаты испытаний на распространение трещины при высокотемпературной многоцикловой усталости в нержавеющей стали 18-8 [32—34] и в сплаве In onel 800 [35]. Эти испытания проведены при довольно высокой частоте нагружения. Следует отметить, что во многих случаях при высоких температурах обнаружена зависимость dlldN от частоты нагружения. Такая [c.211]

На рис. 6.35 приведены результаты испытаний на распространение трещины в стали с 0,04 % С при многоцикловой усталости с заданным напряжением (/ = 0) и при малоцикловой усталости с заданной деформацией (знакопеременная деформация R = —1). На рис. 6.35, а скорость распространения трещины ll/dN представлена в зависимости от эффективного коэффициента интенсивности напряжений При многоцикловой усталости, в частности, имеется период, когда вершина трещины в течение одного цикла закрывается, поэтому АК Ктах Ктш не является определяющим параметром механики разрушения. Параметр AKeff определяется [43] как амплитуда изменения величины К от Kopening> при котором трещинз раскрывается, до [c.219]

Применение /-интеграла для анализа распространения трещины в условиях упруго-пластической деформации отличается от определения /-интеграла в условиях полной деформационной пластичности или нелинейной упругости. Следовательно, параметр Д/, связанный с К уравнением (5.44) или уравнением (6.11), — это только механический параметр, с помощью которого можно так преобразовать данные, чтобы согласовать их с законом распространения усталостной трещины в условиях упругого нагружения (при многоцикловой усталости). Таким образом, чтобы исследовать поведение трещины, удовлетворяющей условиям микротечения при многоцикловой усталости, как и при испытаниях на вязкость разрушения [46 ] Ki и необходимы образцы большого размера. Если же применить образцы малого размера, то можно рассчитать [47 J соотношение dl/dN — К для больших образцов или элементов конструкций с помощью вышеописанного параметра А/, хотя условия в этом случае соответствуют макротечению или течению по всей поверхности. [c.223]

На этой установке так же, как и ИМАШ-10, выполнено исследование влияния среды испытания на предел ограниченной выносливости сплава ЭП539ЛМ при 900 °С, R — —1. Кривые усталости образцов после закалки и старения (рис. 20.23) свидетельствуют о влиянии среды на сопротивление многоцикловой усталости сплава. [c.385]

Правая часть уравнения (3.84) представляет собой сумму ординат кривых усталости при пластическом деформировании и при классической (многоцикловой) усталости. Показатель степени v для углеродистых и большинства легированных сталей принимают равным 0,12, что приблизительно соответствует показателю кривой усталости с уравнением (3.75) m = 8. Уравнения типа (3.84) удобны в практических приложениях параметры кривой усталости выражены в них через механические характеристики материала при стандартных испытаниях на растяжение. Уравнения пригодны также при повышенных температурах, что обусловило их широкое применение в энергомашиностроении, в частности, в расчетах атомных реакторов и другого оборудования атомных электростанций. Уравнение (3.84) нельзя разрешить в явном виде относительно числа циклов N. С точки зрения прогнозирования ресурса удобнее кусочногладкие аппроксимации типа формул (3.77) с выделением участка малоцикловой усталости, участка многоцикловой усталости и, возможно, переходной области. В сочетании с правилом суммирования аппроксимация (3.77) приводит к критериям типа [34, 76] [c.101]

Для описания кривых, приве-деиных на рис. 13, в области усталостного разрушения используются те же уравнения, что и при многоцикловой усталости. При жестком нагружении может быть только усталостное разрушение, так как по условиям испытания накопление деформаций отсутствует. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...