Материалы циклически упрочняющиеся

В основу расчета долговечности при циклическом и длительном статическом нагружениях положен принцип суммирования повреждений, рассмотренный выше. Для определения местных деформаций используются результаты испытания материалов в условиях однородного напряженного состояния и их соответствующие аналитические интерпретации применительно к материалам циклически упрочняющимся, разупрочняющимся и стабилизирующимся в процессе циклического нагружения [29, 101, 117]. При этом пластические циклические и статические свойства определяются для зон концентрации с учетом их стесненности и кинетики в процессе нагружения. Расчет коэффициентов концентрации напряжений Кд и деформации К , производится на основе модифицированной зависимости Нейбера [29, 110, 118, 124]. Запасы прочности по напряжениям принимаются равным Пд = 2 и по числу циклов — = 10. [c.252]

Значения показателя упрочнения для материалов циклически упрочняющихся [c.112]

Циклически упрочняющиеся материалы разрушаются только от усталости. Для них кривая усталости в интервале числа циклов 10 —10 достаточно хорошо описывается эмпирическим уравнением [c.623]

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]

Заметим, однако, что деление материалов на циклически упрочняющиеся, стабильные и разупрочняющиеся носит несколько условный характер, так как поведение определенного материала при циклическом деформировании зависит от температуры, его исходного состояния (наклеп, термообработка) и других факторов. Например, наклеп — предварительное пластическое деформирование при комнатной температуре — ведет к циклическому разупрочнению. То же имеет место и при закалке. Так что в нестабильном состоянии материал циклически разупрочняется. В то же время в стабильном состоянии (отжиг) наблюдается циклическое упрочнение. [c.686]

В зависимости от типа материала, вида напряженного состояния, характера нагружения и уровня деформаций разрушение может быть обусловлено накопленным усталостным повреждением, накопленной деформацией или их совокупностью. В связи с этим необходимо измерять как величину суммарной односторонней накопленной деформации, так и изменение амплитуды деформации при каждом цикле нагружения [83]. Для исследования циклически упрочняющихся материалов наиболее эффективен метод оптически чувствительных покрытий, а также метод тензометрии (при величине деформации в первом полуцикле Г%). Для измерения перемещений в зоне вершины трегцины рекомендуется метод оптической интерференции, причем величина исходной деформации должна быть 1%. [c.239]

Циклическая анизотропия свойств присуща ряду исследованных материалов как циклически упрочняющимся, так и циклически стабилизирующимся, и разупрочняющимся. В то же время независимо от характера изменения обобщенной диаграммы циклического деформирования большая группа конструкционных сталей и сплавов оказывается циклически изотропными материалами (табл. 2.1.1 и 2.1.2), [c.68]

Как было показано выше, в результате экспериментального изучения закономерностей сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении установлено существование обобщенной диаграммы циклического деформирования, которая позволяет описывать процесс знакопеременного деформирования в диапазоне мягкого и жесткого нагружений, т. е. в условиях нерегулярного нагружения, когда iS / (e(i)) — для циклически упрочняющихся материалов, / — для циклически [c.125]

Работами Баушингера и в последующем других авторов было показано, что разгрузка за пределами упругости, как правило, оказывается нелинейной (рис. 5.3.1). В таких условиях модуль разгрузки является величиной условной, которая может быть определена по наклону прямой, соединяющей точки начала и конца разгрузки. Как правило, модуль разгрузки в первом полу-цикле нагружения (считая исходное нагружение за нулевое) уменьшается с ростом степени деформирования до 10%, а в процессе дальнейшего повторного нагружения может либо несколько уменьшаться (циклически разупрочняющиеся материалы), либо увеличиваться, приближаясь к величине модуля упругости (циклически упрочняющиеся материалы). [c.236]

Все это подтверждается работами [20, 27, 31, 39], согласно которым более интенсивная локализация пластической деформации по сравнению с таковой для циклически упрочняющихся материалов характерна для циклически разупрочняющихся сплавов. В литературе описаны подходы, позволяющие выразить значение Ki через напряжения разрушения и размер зоны повреждения. Структура формул в этих подходах имеет вид [36—38] [c.247]

У циклически разупрочняющихся материалов а<0, у циклически стабильных а = 0 приспособляемость конструкций, выполненных из таких материалов, может происходить только за счет возникновения собственных напряжений. Приспособляемость конструкций из циклически упрочняющихся материалов изучал В. В. Москвитин [105, 106]. [c.36]

Процесс циклического деформирования реальных металлов и сплавов осложняется тем, что обычно степень и характер деформационной анизотропии на протяжении определенного числа циклов постепенно изменяется. Некоторые конструкционные металлы, называемые циклически разупрочняющимися, склонны при мягком нагружении к постепенному расширению петель пластического гистерезиса, в то время как материалы, называемые циклически упрочняющимися, склонны к постепенному сужению ширины петель. В предельном случае изотропного упрочнения, когда эффект Баушингера отсутствует, ширина петли стремится к нулю. Существуют и циклически стабильные материалы, для которых характерна постоянная или быстро устанавливающаяся ширина петли пластического гистерезиса. При стационарном жестком нагружении циклически упрочняющихся материалов размах напряжения возрастает, а в случае циклически разупрочняющихся — убывает. [c.17]

Циклически упрочняющиеся материалы—материалы, у которых ширина петли пластического гистерезиса при мягком нагружении уменьшается, а максимальные напряжения цикла при жестком нагружении увеличиваются. [c.219]

Мазинга в форме уравнения (2.3) позволяет с точностью до 10% по напряжениям описывать диаграммы циклического упругопластического деформирования. Использование подхода в форме уравнения (2.4) позволяет, особенно для материалов с упрочняющейся диаграммой, значительно улучшить соответствие между расчетными и экспериментальными данными (рис. 2.18, а). [c.42]

Наличие обобщенной диаграммы и ее аналитическая интерпретация в форме уравнений (2.13), (2.14) и (2.17) экспериментально подтверждены (например, рис. 2.18) для большого класса исследованных материалов — циклически упрочняющихся, разупроч-няющихся и стабилизирующихся (алюминиевые сплавы, углеро- [c.46]

Кинетика изменения максимальных напряжений зависит от свойств материала и находится в соответствии с поведением различных групп материалов при мягком нагружении. Так, в испытаниях циклически упрочняющихся материалов при жестком нагружении амплитуда напряжения вначале возрастает. Интенсивность возрастания с увеличением числа циклов уменьшается. После сравнительно небольшого числа циклов амплитуда напряжений становится практически постоянной на большей части долговечности вплоть до разрушения. Размах установившегося напряжения иногда называют шсимптотическим размахом или размахом насыщения . Предполагают, что каждому размаху деформации соответствует определенный асимптотический размах напряжения. Он берется при числе циклов, равном половине разрушающего, т. е. при средней долговечности. [c.622]

Для разных материалов кинетика изменения ширины петли с числом циклов различна. Для циклически упрочняющихся материалов (например, сталь 1Х18Н9Т, алюминиевые сплавы В96, Д16Т, АДЗЗ, АК8) ширина петли с числом циклов уменьшается, а накопленная в процессе циклического деформирования пластическая деформация стремится к некоторой предельной величине. Эксперименты показывают, что для таких материалов изменение ширины петли с числом полуциклов хорошо описывается зависимостью [c.685]

Изменение амплитуды напряжений при жестком нагружении, как и изменение амплитуды деформаций при мягком нагружении, в процессе циклических испытаний определяется свойствами материала. Для одних материалов (алюминиевые сплавы, титан и низкопрочные а-сплавы на его основе, некоторые конструкционные стали) ширина петли гистерезиса при мягком деформировании по мере нара--стания количества циклов уменьшается, а амплитуда напряжений при жестком нагружении увеличивается. Для этой группы материалов характерно повышение предела пропорциональности с увеличением количества циклов нагружения, в связи с чем такие материалы относят к группе циклически упрочняющихся. Для других материалов (например, теплостойкие стали, чугуны, высокопрочные титановые а и (а+ 0)-сплавы) наблюдается обратная картина при мягком нагружении ширина петли гистерезиса увеличивается, а при жестком нагружении амплитуда напряжения снижается. Сопротивление деформированию для этой группы материа-пов с увеличением количества циклов уменьшается, а вся группа материалов относится к типу циклически разупрочняющихся. И, наконец, ряд материалов (аустенитные стали, конструкционные стали средней прочности, некоторые титановые сплавы) не изменяют сопротивления деформированию при цикпическом нагружении, форма диаграмм деформирования остается практически неизменной, а сами материалы относятся к циклически стабильным. На рис. 47 приведен характер изменения диаграмм при жестком и мягком нагружении описанных групп материалов. [c.87]

Переход от жесткого к мягкому режиму нагружения вносит изменения в характер деформирования материала. При мягком нагружении, как и при >)<естком, изменение характера деформирования можно разбить на три периода. В первом периоде протяженностью от единиц до нескольких десятков циклов происходит некоторое увеличение ширины петли пластической деформации, во втором периоде для циклически разупрочняющихся материалов ее размах непрерывно возрастает. Для циклически упрочняющихся материалов ширина петли сокращается, а для циклически стабильных материалов она постоянна. В третьем периоде для всех материалов характерно увеличение ширины петли пластической деформации. Несущая способность определяется в основном длительностью первого и второго периодов, которые занимают более 0,9 от общей долговечности. [c.94]

При мягком нагружении разрушение может происходить либо по типу усталостного (циклически упрочняющиеся материалы), либо квазистатически с образованием шейки (циклически разрупрочняю-щиеся и стабйльные материалы). При жестком нагружении разрушение происходит только по типу усталостного. [c.238]

При мягком нагружении с заданным размахом напряжения в процессе испытания сохраняются постоянными значения Сттах и Omin. ширина же петли гистерезиса от цикла к циклу может изменяться в зависимости от особенностей материала (уменьшаться для циклически упрочняющихся материалов, увеличиваться для разупроч-няющихся и сохраняться неизменной для циклически стабильных материалов). [c.241]

При нагружении циклически упрочняющихся материалов с заданными амплитудами напряжений, а также циклически упрочняющихся, разупрочняющихся и стабильных материалов с заданными амплитудами деформаций (жесткое нагружение) происходят мапоцикловые усталостные разрушения с образованием макротрещин без одностороннего накопления деформаций. [c.6]

В процессе циклического нагружения у ряда материалов обнаруживается неодинаковое сопротивление деформированию в направлении четных и нечетных полуциклов нагружения. Это означает, что на основной процесс изменения ширины петель гистерезиса от цикла к циклу накладывается процесс накапливания деформаций в направлении меньшего сопротивления циклическому деформированию [63]. Указанное явление неодинаковогр сопротивления циклическому деформированию в различных направлениях отражает циклическую анизотропию свойств материалов. Циклическая анизотропия свойств присуща ряду исследованных материалов — как циклически разупрочняющимся, так и стабилизирующимся, и упрочняющимся. [c.65]

Циклический предел пропорциональности З т определяемый по допуску на остаточную деформацию 0,01%, также изменяется в зависимости от типа материала и поцикловой трансформации петли гистерезиса — Зг растет у циклически упрочняющихся материалов, уменьшается у разупрочняющихся и неизменен у циклически стабильных материалов. При аналитическом описании обобщенной диаграммы циклический предел пропорциональности принят равным [c.74]

Деление материалов на циклически упрочняющиеся, разу-прочняющиеся и стабильные является в известной степени условным. Если при рассмотрении циклических характеристик в диапазоне деформаций до десятикратной деформации предела пропорциональности все исследованные материалы относились к какой-либо одной из групп классификации (упрочнение, разупрочнение, стабилизация), то при больших степенях деформирования можно обнаружить материалы, составляющие исключение. Так, низколегированная сталь 16ГНМА при 2,0% [c.77]

Рассмотрим сначала свойства диаграмм циклического деформирования в связи с уровнем температур и частотой (временем) нагружения. В Институте машиноведения исследования проводились на двух сталях с контрастными свойствами циклически упрочняющейся аустенитной нержавеющей стали 1Х18Н9Т и циклически разупрочняющейся стали ТС. Выбор сталей обусловливался потребностями аппаратостроения, где эти материалы достаточно широко используются при повышенных температурах. Диапазон температур для стали 1Х18Н9Т был принят до 700 С, для теплоустойчивой стали — до 550 С эти температуры являются максимально возможными в эксплуатации для выбранных материалов. Исследование влияния скорости деформирования проводилось при сдвиге в диапазоне изменения скоростешна два порядка, от приблизительно 0,18 до 0,0018 мин , что соответствует в среднем времени цикла от 0,16—0,18 до 16—18 мин. [c.85]

На рис. 32 приведены примеры изменения размаха напряжений по числу циклов, при этом выбраны три наиболее характерных вида зависимостей. На рис. 32,а наблюдается стабилизация процеоса изменения размаха напряжений с. первых циклов нагружения. Уменьшение значений Ли, т. е. процесс разуирочнения, происходит лишь при больших значениях числа циклов (Л >10 ). Материалы, имеющие такой характер изменения напряжений по числу циклов, называют циклически стабильными. При однократном изменении характера процеоса (рис. 32,6) упрочнение (возрастание. Аа) сменяется разуирочнением во второй половине срока службы. В анализе изотермического малоциклового нагружения этот случай не рассматривают, материалы классифицируют лишь как циклически стабильные, циклически упрочняющиеся и разупрочняющие. Смена процессов упрочнения и разупрочнения может быть и неоднократной (рис. 32,в). Уменьшение Аа в случаях, показанных на рис. 32,а и можно объяснить появлением трещин и уменьшением жесткости образца, но зависимость на рис. 32,в (уменьшение Аи сменяется увеличением размаха наиряжений) иодтверждает особенности термоциклического неизотермического нагружения и его влия- [c.55]

Следует, обратить внимание на эффективность применения в расчетах при неизотермическом нагружении [ 5 ] схематизированных диаграмм деформирования, полученных приближенным способом на основании изотермических диаграмм, соответствующих крайним температурам термического цикла с использованием принципа Мазинга. Однако этот подход применим для циклически стабильных материалов и не может бьпь распространен на циклически упрочняющиеся и разуп-рочняющиеся материалы. Алгоритм определения деформации ползучести цилиндрического корпуса можно применить для расчета сферического корпуса, если ввести соответствующую изохронную кривую (штриховые линии на рис. 4.46) с началом отсчета в условной точке разгрузки при достижении режима В . Последовательно определив значения размахов напряжений и деформаций и просуммировав их с помощью соотношений [c.215]

При этом д,ля циклически упрочняющихся материалов (а.лю-миниевые сплавы В-96, Д-16Т, АД-33, АК-8 при нормальной и сталь Х18Н9Т при высокой температуре) свойственно уменьшение остаточной деформации за полуцикл (ширины петли) с числом циклов, а необратгшая деформация, накоп.ленная в процессе тщк-.тического деформирования, стремится к некоторой постоянной предельной величине (рис. 2.2, а). Подобная картина сохраняется нри различных асимметриях цикла вп.лоть до момента образования трещины. [c.27]

Деление материалов на циклически упрочняющиеся, разупроч-няющиеся и стабильные является условным. Один и тот же материал в зависимости от структу рного состояния и условий нагружения может либо упрочняться, либо разупрочняться, либо оставаться стабильным при циклическом нагружении. Характер изменения ширины петли в общем случае зависит от уровня исходной деформации, температу ры, скорости деформирования и от числа циклов нагружения 14]. [c.29]

Экспериментальная проверка на циклически упрочняющихся, стабильных н циклически разупрочняющпхся материалах показала [7], что масштабные коэффициенты в диапазоне величин исходных деформаций Ю характеризуются постоянством [c.41]

Так же как и при нормальных температурах, обобщенная диаграмма циклического деформирования существует и при повышенных температурах увеличение температуры вызывает интенсификацию процессов упрочнения и разупрочнения соответственно для циклически упрочняющихся и циклически разупрочняю-щихся материалов (возрастание показателей степеней а и Р). В этом случае основные параметры кривой циклического деформирования зависят, помимо числа циклов, и от времени. Так, например, при изотермическом циклическом деформировании стали 1Х18Н9Т [141 удалось разделить эффекты числа циклов нагружения и общего времени деформирования введением в уравнение обобщенной диаграммы деформирования (2.7) соответствующих функций. В этом с.лучае выражение (2.9) для циклической деформации должно быть дополнено третьей функцией Р<, (1) [c.50]

Основные зaкoнo epнo ти, описывающие кинетику циклической и односторонне накапливаемой деформаций основаны на принципе обобщенной диаграммы циклического деформирования, а их форма в виде уравнений (2.10) и (2.18) относится к случаю сим.метричного нагружения. Вместе с этим известно, что изменение асимметрии нагружения приводит к тому, что равные с сим-метричны.м нагружением амплитуды напряжений снижают сопротивление деформированию материала в этих условиях [1]. Если для циклически упрочняющихся материалов этот эффект выражен незначительно и в первом приближении для оценки кинетики де-фор.маций могут быть использованы лишь амплитудные значения действующих напряжений и деформаций, то для циклически стабильных, а тем более разупрочняющихся материалов существенное значение имеют и средние напряжения цикла. В этой связи расчет кинетики деформаций основывается на приведенных значениях напряженихг и деформаций [1], причем последняя в виде ёщ, определяется по диаграмме статического разрушения, как соответствующая напряжению Одр = Пд хст , где х — коэффициент чувствительности к асимметрии, определяемый экспериментально и имеющий различные значения для полуциклов растяжения и сжатия. В этом случае приведенные напряжения для нечетных полуциклов определятся как Одр = о [1 Х1(1 -(- г)/ [c.65]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...