Трещины усталостные — Влияние

Схема процессов, происходящих на 3- й стадии ускоренного РУТ, представлена на рис. 40. Как и на первой стадии, на закономерности распространения трещины здесь сильное влияние оказывает микроструктура материала, асимметрия цикла и размеры образцов. На усталостном изломе, наряду [c.62]

Раскрытие вершины усталостной трещины определяется уровнем остаточных напряжений, возникающих в пределах зоны пластической деформации перед ее вершиной. Это служит основанием для установления корреляции между продвижением трещины в цикле нагружения и радиусом зоны пластической деформации. Возможны две ситуации упругое и пластическое раскрытие вершины трещины. В первом случае работа пластической деформации осуществляется преимущественно перед вершиной трещины и связана в основном с формированием зоны пластической деформации. Во втором случае происходит и формирование зоны, и пластическое деформирование материала, приводящее к затуплению вершины трещины. За счет возникновения остаточных напряжений в пределах зоны пластической деформации имеет место эффект закрытия трещины, который оказывает влияние на продвижение трещины в цикле нагружения. [c.244]

В книге систематизированы причины, вызывающие остановку развития усталостных трещин, освещены современные методики исследования таких трещин. Подробно проанализировано влияние металлургических, технологических и эксплуатационных факторов на параметры, нераспространяющихся усталостных, трещин. Приведены экспериментальные результаты исследований нераспространяющихся трещин в деталях из разных материалов при различных схемах нагружения. [c.2]

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]

Для многих деталей машин и инженерных конструкций, которые имеют различные поверхностные трещиноподобные дефекты металлургического, технологического или эксплуатационного происхождения, стадия зарождения усталостной трещины может не лимитировать общую длительность процесса разрушения и в этом случае долговечность изделия будет определяться временем роста микротрещины до критических размеров. Изучение закономерности роста усталостных трещин с учетом влияния различных физико-химических факторов позволяет более глубоко понять механизм усталостного разрушения и вскрыть процессы, не выделяемые при испытании гладких образцов. Применение образцов с заранее выведенной трещиной ужесточает условия испытания и позволяет обнаружить влияние даже очень слабо-активных сред. Количественные данные о влиянии коррозионных сред на скорость роста усталостных трещин могут быть использованы для расчетов изделий с трещинами. [c.86]

Исследования показали, что поверхностный слой образцов оказывает определяющее влияние на прочностные свойства всего образца или отливки в целом (рис. 96). Это обусловлено тем, что неровности на поверхности образцов являются местами зарождения трещин усталостного разрушения. Особенно вредной является геометрическая анизотропия, возникающая в результате механической обработки. Аналогичное действие оказывают включения на поверхности и в поверхностном слое отливки, нарушающие целостность основного металла. Расположение включений на поверхности и в поверхностном слое отливки более опасно, чем сосредоточение их в центральной части. [c.137]

Для многих элементов теплосилового оборудования в поверхностном слое действие окислительной среды сочетается с действием растягивающих напряжений, что оказывает существенное влияние на процессы образования и распространения термоусталостных трещин. Усталостная прочность стали в воде снижается особенно заметно при повышенной концентрации кислорода в ней и в тех случаях, когда защитная пленка магнетита на поверхности металла имеет дефекты. Например, при стендовых испытаниях с заданной цикловой базой в случае нагрева труб из углеродистой и аустенитной стали изнутри перегретым паром [c.49]

При прогнозировании скорости роста усталостных трещин в условиях влияния двухчастотного нагружения были проанализированы и определены границы применения расчетного метода, основанного на гипотезе линейного суммирования повреждений. При этом за меру повреждения принимали прирост трещины от воздействия каждой из составляющих двухчастотного цикла нагружения. Результаты такого расчета, проведенного с использованием выражения [c.170]

При построении кинетической диаграммы усталостного разрушения с использованием шага усталостной бороздки как дискретной величины, характеризующей микроскопическую скорость роста трещины, необходимо учитывать влияние на шаг бороздки степени стеснения пластической деформации для области длины трещины, в которой при 1 <1<.1ц зависимость б=/(/) нелинейная (область II, см. рис. 107). В области I при la<.l<.ls зависимость шага усталостной бороздки от длины трещины линейная. Для этой области справедливо соотношение (152), т. е. квадратичная зависимость между шагом усталостной бороздки и квадратом коэффициента интенсивности напряжений К (или Д/С). С учетом этого можно записать [c.253]

Трещины усталостные — Влияние на скорость развития эксплуатационных факторов 201—205 [c.223]

Схема процессов, происходящих на третьей стадии ускоренного РУТ, представлена на рис. 4.21 и в табл. 4.3. Как и на первой стадии, на закономерности распространения трещины здесь сильное влияние оказывает микроструктура материала, асимметрия цикла и размеры образцов. На усталостном изломе, наряду с бороздками, шаг которых на этой стадии интенсивно возрастает с каждым циклом нагружения, могут появляться фасетки скола, участки межзеренного разрушения, признаки ямочного разрушения и др. Размер пластической зоны у вершины трещины на этой стадии значительно больше размера зерна. [c.136]

Исследование развития разрушений из поверхностных трещин па плоских образцах показывает, что трещина продвигается под влиянием усталостного нагружения, но не развивается самопроизвольно. Трещина развивается в стороны и в глубину, [c.414]

Анализ разрушенных образцов, рентгенограмм и металлографических исследований показал, что очаги усталостного разрушения возникли около ядра сварной точки, на границе стыка свариваемых листов. Трещина затем распространялась по участку околошовной зоны (зона термического влияния) и вышла на поверхность листов. Наличие дефекта внутри ядра не оказало влияния на место зарождения и развития усталостной трещины. Усталостное разрушение первоначально возникло в зоне максимальной концентрации напряжений, внутри листов у периферии ядра точки, затем распространялось по толщине листа, и усталостная трещина вышла на его поверхность у границы отпечатка электродов. Сварные образцы с наружной трещиной имели аналогичный характер усталостного разрушения. [c.72]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

Дальнейшие исследования показали, что во многих случаях средние напряжения могут оказывать существенное влияние на развитие усталостного повреждения и, следовательно, формула (4.1) не является универсальной зависимостью и необходимо располагать количественными зависимостями скорости роста трещины (СРТ) от асимметрии нагружения. Среди формул, кото- [c.189]

Зависимость (4.6) в принципе дает возможность описать влияние средних напряжений (или асимметрии нагружения), а также нестационарности нагружения на скорость роста усталостной трещины, так как эти факторы изменяют параметр и [289, 346, 354]. Но, к сожалению, следует отметить нарастание разногласий в отношении достоверности результатов измерений закрытия трещины разными методами [300, 324, 385, 418]. Одной из возможных причин большого разброса измерений закрытия трещины может быть различная протяженность фронта трещины (толщина образца) в разных экспериментальных исследованиях. Так, в работах [369, 408, 409] экспериментально показано, что доминирующее влияние на стор оказывает деформирование материала у вершины трещины в районе свободных боковых поверхностей образца. С увеличением толщины образца и соответственно протяженности фронта трещины влияние боковых поверхностей снижается и эффект закрытия трещины уменьшается, вплоть до его практически полного отсутствия в растягивающей части цикла. Для трещин с протяженным фронтом только при R — О (а не при / > 0) трещина перестает быть концентратором напряжений и в этом случае 1. [c.191]

З. ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИИ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ УЗЛАХ [c.196]

I.2.4. ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.198]

Итак, имеются все зависимости, требующиеся для выяснения возможности скачков усталостной трещины. Для этого необходимо проанализировать НДС в ближайшем к вершине трещины структурном элементе и сравнить Отах с S (влиянием деформи- [c.222]

Как указывалось в подразделе 4.1.2, ОСН могут оказывать существенное влияние на долговечность сварных узлов. Расчет кинетики усталостных трещин значительно усложняется в тол- [c.268]

С целью исследования влияния собственных и реактивных сварочных напряжений на долговечных сварных узлах были проведены расчетные исследования по кинетике усталостной трещины в трех типах сварных узлов, образованных стыковым, тавровым и штуцерным соединениями [28, 86]. [c.317]

Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных зависимостей длины усталостной трещины от числа циклов нагружения в исследуемых тавровых и стыковых соединениях показаны на рис. 5.28. Максимальная относительная погрешность по долговечности составляет около 25 %, что свидетельствует о достаточно хорошей сходимости результатов расчетов по разработанным методикам с экспериментальными данными. Для сравнения был проведен расчет долговечности исследуемых соединений без учета ОСН (рис. 5.28,6). Из рис. 5.28,6 видно, что ОСН оказывают существенное влияние на долговечность сварных соединений, причем это влияние тем больше, чем меньше уровень максимальных растягивающих напряжений в цикле. [c.324]

Расположение трещины в образце может быть сбоку и в средней его части. Было показано, что в образце с центральным отверстием задержка трещины выше при прочих равных условиях, чем в компактном образце с боковой трещиной [37]. Такое влияние расположения трещины было объяснено наличием дополнительного сжатия в плоскости трещины в образце с центральным отверстием. Для подтверждения этой гипотезы были проведены испытания плоских крестообразных образцов с центральным отверстием. Первоначально была выращена усталостная трещина при одноосном нагружении, а затем после добавления компоненты 02 = -0,19ао,2 и Ог = -0,58оо,2 в плоскости трещины была реализована двухосная перегрузка. После этого из образца была вырезана трещина и испытания продолжили при одноосном растяжении. Развитие трещины происходило после более длительной задержки трещины, чем это имело место в случае одноосной перегрузки того же уровня, что связано с созданием большего размера зоны в момент перегрузки для сквозной трещины в случае двухосного растяжения-сжатия, чем при одноосном растяжении. [c.410]

Рис. 8.16. Зависимости длины усталостной трещины а от числа циклов нагружения крестообразных образцов из сплава Д16Т в случае последовательного приложения трех однократных одноосных и двухосных перегрузок разного уровня. Цифры 1, 2, 3, 4 указывают последовательно моменты приложения перегрузки, остановки трещины после снижения скорости перед её задержкой, начала роста трещины после задержки трещины и выхода трещины из зоны влияния перегрузки

Развитие трещин во всех картерах являлось усталостным, с формированием усталостных линий, отражающих повторяющиеся от полета к полету вертолета однотипные режимы нагрз жения редукторов в районе перемычек (рис. 13.10). Очагом зарождения усталостной трещины в перемычке картера № 2 явилась острая кромка у отверстия под стыковочный болт. Запиловка, выявленная в ходе исследования на цилиндрической поверхности картера в зоне прохождения этой трещины, не оказывала влияния на ее зарождение. В очаге зарождения этой трещины отсутствовали дефекты материала. В направлении распространения трещины в изломе были сформированы мезолинии многоциклового усталосГного разрушения материала, свидетельствующие о регулярных сменах внешней нагрузки. Мезолинии сгруппированы в блоки, соответствующие нагружению картера за один полет, размером около 30 мкм. При глубине трещины 9 мм продолжительность роста трещины составила около 300 полетных циклов нагружения вертолета или 600 ч эксплуатации. Наработка картера № 2 после последнего ремонта составляла 960 ч, что указывает на отсутствие трещины в перемычке при проведении последнего ремонта. [c.676]

С увеличением R скорость роста усталостных ipeuyiH снижается, причем максимальные ее значения относятся к симметричному циклу. Амплитудные значения напряжений оказывают на скорость роста трещин значительно большее влияние, чем средние, однако при одинаковых амплитудных напряжениях возрастание средних их значений приводит к увеличению скорости роста трещин. [c.23]

Радиус при вершине концентратора напряжений является одной из основных характеристик, определяющих условия возникновения нераспространяющихся усталостных трещин. Подробные исследования влияния геометрии образца на возникно- [c.70]

Во-первых, должно быть рассмотрено влияние статического и циклического предварительного нагружений на последующий рост трещины. Как показано, максимальная величина К, используемая в процессе выращивания усталостной трещины, не оказывает влияния на определяемые величины Кхкр [99]. Опыты были проведены со сплавами Т1—6А1—4 V и —8А1—1 Мо—1 V, которые име- [c.320]

Описать поведение трещин под преобладающим влиянием ползучести сложно и по другим причинам. Параметр LK нередко дает необходимую корреляцию в поведении различных материалов, однако выбор наилучшего параметра, Д/, С и др., для материалов с высокой иластичностью все еще представляет собой проблему. Да и сама ползучесть оказывает неодинаковое влияние при низкой и высокой интенсивности напряжения. Обычно замечают, что величина выше в условиях усталости с ползучестью, нежели при чисто усталостном цикле деформации, однако при более высоких интенсивностях напряжения трещина в условиях усталости с ползучестью растет быстрее. Когда при низких LK пытаются применить циклы с ползучестью (задержками), чтобы продолжить рост острой трещины, образованной в условиях чистой усталости, этот рост может замедлиться или прекратиться полностью. Если величина К в период задержки не выходит за пределы соответствующего ползучести, трещина в [c.371]

Для выявления закономерностей распространения подплакировочных трещин и установления влияния на их скорость границы раздела проведены усталостные испытания образцов серии ВН (см. рис. 5.11) с подплакировочной (ВН1), подповерхностной (ВН2) и краевыми трещинами в плакирующем слое (ВНЗ) и основном металле (ВН4). Результаты испытаний — зависимости длин трещин от числа циклов нагружения и диаграммы усталостного разрушения — представлены на рис. 5.28 и 5.29. При подходе распространяющейся в основном металле трещины к границе раздела происходит ее торможение и кратковременная остановка за счет расслоения, возникающего при выходе магистральной трещины на границу сопряжения (см. рис. 5.29). При этом длина расслоя несколько увеличивается по мере роста основной трещины в плакирующем слое, что соот- [c.144]

Диапазон изменения шага усталостных бороздок 6г, отвечающий формированию каждой усталостной бороздки за каждый цикл переменной нагрузки, зависит от условий раз-рущения материала и определяется диапазоном коэффициентов интенсивности напряжений — Ki - Из всей совокупности факторов, оказывающих влияние на кинетику усталостных трещин, наиболее существенное влияние на диапазон возможного изменения — К оказывает [c.273]

В основе механизма усталостного разрушения металлов, в какой бы среде оно ни происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещин усталости. Факторы, способствующие процессу образования микротрещин усталости и облегчающие их дальнейшее развитие, будут тем самым снижать усталостную прочность металлов и, наоборот, факторы, затрудняющие образование этих трещин, замедляющие их развитие, будут способствовать возрастанию усталостной прочности. Влияние адсорбционно- и коррозионно-активных сред на усталостную прочность металлов зависит от того, в какой мере обеспечено возникновение пластических сдвигов в отдельных, наиболее нагру/кенных или наименее прочных зернах, и развитие на этой основе трещин усталости в поверхностном слое образца. Здесь важно подчеркнуть, что влияние коррозионной среды на усталостную прочность имеет место лшшь в том случае, когда коррозия развивается на внутренних поверхностях раскрывающихся микротрещин усталости. Справедливость этого утверждения следует из тех, хорошо известных фактов, что анодная поляризация циклически нагруженных образцов, увеличивая во много раз общую коррозию (с внешней поверхности металла), не снижает усталостной прочности известно также, что сжимающие напряжения, созданные в поверхностном слое образца обкаткой его роликами или обдувкой дробью, увеличивая общую коррозию, тем не менее повышают усталостную прочность металла в коррозионной среде. [c.162]

В основе механизма усталостного разрушения металлов, в какой бы среде оно не происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещии усталости. Факторы, способствующие процессу образования микротрещин усталости и облегчающие их дальнейшее развитие, будут тем самым снижать усталостную прочность металлов, и, наоборот, факторы, затрудняющие образование этих трещин, замедляющие их развитие, будут способствовать возрастанию усталостной прочности. Влияние адсорбционно- и коррозионно-активных сред на усталостную прочность металлов зависит оттого, в какой мере обеспечено возникновение пластических сдвигов в отдельных, наиболее нагруженных или наименее прочных зернах, и развитие на этой основе трещин усталости в поверхностном слое образца. Здесь важно подчеркнуть, что влияние коррозионной среды на усталостную ироч- [c.127]

Для более верного выбора коэффициентов и Дэкв следует поставить ряд экспериментов по истечению воды через трещины. Эксперимент по определению коэффициента местного сопротивления следует проводить на длинных трещинах (еще лучще на длинных усталостных трещинах), для которых влиянием щероховатости можно пренебречь. [c.49]

В низкоуглеродистых сталях и других деформационно стареющих материалах наблюдается четкий предел выносливости, т. е. ниже некоторого значения приложенного напряжения усталостная долговечность образцов неограниченно велика. Важность деформационного старения подтверждается так называемым эффектом тренировки образец в течение длительного времени подвергают циклическому нагружению при напряжениях ниже предела выносливости, после чего его усталостная долговечность существенно повышается благодаря увеличению напряжения течения в результате деформационного старения. Ранее считалось, что предел выносливости является характери-ристикой, отражающей сопротивление материала зарождению разрушения (т. е. зарождению усталостной трещины). В настоящее время взгляд на предел выносливости несколько трансформировался. Показано, что усталостная трещина может зарождаться и прорастать через поверхностные слои образца при напряжениях меньше предела выносливости, но не развивается в глубь образца и не приводит к разрушению [263, 423]. Таким образом, наличие предела выносливости не является следствием невозможности зарождения трещины, а скорее неспособности ее распространения в материале при данном уровне напряжений [152]. Данная закономерность позволяет связать предел выносливости с пороговым значением коэффициента интенсивности напряжений AKth, характеризующим отсутствие развития трещины при АК < А/Сгл- Указанный подход был нами использован при прогнозировании влияния асимметрии нагружения на предел выносливости. Подробное изложение полученных по данному вопросу результатов будет приведено в подразделе 4.1.4. [c.128]

В условиях циклического нагружения уменьшение эффективной скорости деформирования, обусловленное либо уменьшением частоты, либо выдержкой в цикле, либо формой цикла, может вызвать существенное снижение числа циклов Nf до разрушения, как показано на рис. 3.1,6 на примере нержавеющей стали типа 304, испытанной при 600 и 700 °С и размахе деформации Ае = 1 %. Аналогичные данные получены для бейнитной стали 2,25 Сг — 1 Мо [286] при Т = 575 °С и Ле = 0,5 % выдержка в циклах растяжения и сжатия до 6 мин приводит к снижению усталостной долговечности в три-четыре раза по сравнению с непрерывным циклированием со скоростью деформирования = 4-10- с-. Подобное влияние скорости деформирования на повреждаемость материала наблюдается и на стадии роста усталостной трещины. Например, для никелевого сплава 1псопе1718 уменьшение частоты нагружения до 0,1 Гц [c.151]

Выполненный обзор литературы позволяет сделать вывод, что для описания влияния коррозионной среды можно использовать подходы, основанные на применении линейной механики разрушения. На наш взгляд, для проведения расчетных исследований кинетики усталостной трещины в коррозионной среде наиболее приемлем метод, изложенный в работе [168], с помощью которого можно рассчитать скорость развития трещин в коррозионной среде при различной частоте нагружения на основании данных о скорости их развития на воздухе. В случае, если КИН при соответствующей длине трещины в элементе конструкции будет больше, чем Ks , количество циклов, необходимое для роста трещины при этом условии, можно считать нулевым. Такое допущение дает консервативную оценку долговечности элемента конструкции, что в инженерной практике вполне допустимо. [c.200]

Использование ранее сформулированных представлений о влиянии деформационной субструктуры материала на критическое напряжение хрупкого разрушения S позволило дать физическую интерпретацию явления нестабильного (скачкообразного) роста усталостной трещины и соответственно разработат4> метод прогнозирования параметра Ки- Установлено, что скачкообразный рост усталостной трещины наступает в том случае, если микротрещины, нестабильно развивающиеся у ее вершины, не тормозятся деформационной субструктурой материала. [c.265]

Кархин В. А., Марголин Б. 3. Влияние сварочных напряженней на распространение усталостной трещины в тавровых соединениях//Тезисы докл. Всесоюзн. конф. по сварке в судостроении и судоремонте.— Владивосток, 1983 —С. 89—92, [c.369]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...