Коэффициент асимметрии цикла влияния

Выявлены характерные особенности изменения пороговых коэффициентов интенсивности напряжений от характеристики асимметрии цикла внешней нагрузки. Показано, что при знакопеременных напряжениях в широком диапазоне коэффициентов асимметрии цикла влияние сжимающих напряжений незначительное. [c.433]

Рис. 58. Влияние коэффициента асимметрии цикла К на кинетические диаграммы усталостного разрушения

Следует отметить, что длительные выдержки напряженных образцов из титановых сплавов под слоем солей в интервале 250—500°С могут не привести непосредственно к коррозионным разрушениям, но резко снизить их работоспособность, в частности усталостную прочность. Интересные данные по этому вопросу получены Б.А. Колачевым с сотрудниками [46]. Для изучения влияния солевой коррозии на усталостные характеристики был взят сплав ОТ4 в виде листового материала толщиной 1 мм. Образцы, отожженные в вакууме при 670°С ч), выдерживали на воздухе без соли и с солевой коркой при 350 и 400°С в течение 96 ч под нагрузкой й без нее, а затем испытывали на усталость при 20°С. В табл. 7 представлены данные о влиянии солевой коррозии на число циклов до разрушения при растяжении-сжатии с коэффициентом асимметрии цикла 0,1. Максимальное напряжение цикла составляло 450 МПа. Выдержка образцов с солевой коркой при 350°С без приложения нагрузки не снижает числа циклов до разрушения. Число циклов до разрушения образцов с солевой коркой после выдержки при 400°С в 2,8 раза меньше, чем образцов, выдержанных на воздухе при 400 0 без солевой корки. При действии напряжений/ (температура 350°С) число циклов до разрушения образцов с солевой коркой в 6 раз меньше, чем образцов без солевого покрытия. Очагами усталостных разрушений служат коррозионные повреждения поверхности. [c.46]

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]

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]

Испытания в среде деионизированной воды. Результаты испытаний образцов толщиной 3,18 мм в среде деионизированной воды при частотах 1 и 20 Гц при комнатной температуре и коэффициенте асимметрии цикла R — 0,l приведены на рис. 2, б. Как видно из этих данных, изменение частоты нагружения при испытании в указанной среде не оказывает влияния на результаты испытаний. Значения Сип даны в таблице. [c.140]

Суммируя полученные результаты, можно сделать вывод, что в широком диапазоне изменяющихся факторов ни коэффициент асимметрии цикла, ни толщина образца, ни процесс пайки не оказывают существенного влияния на результаты испытаний. Влажность среды и температура испытания значительно изменяют скорость роста трещины. Анализ полученных данных показывает, что между результатами испытаний при комнатной температуре во влажной атмосфере и результатами, полученными в сухом инертном газе при 172 К, наблюдается четырехкратная разница. Это очень важно с практической точки зрения, поскольку именно в таких условиях эксплуатации могут работать паяные теплообменники из алюминиевого сплава 3003-0. [c.144]

Влияние на величину предела выносливости состояния поверхности образцов и масштабного фактора подробно описано в работах [3, 22, 97 ]. Зависимость предела выносливости от коэффициента асимметрии цикла R принято изображать графическим, причем из ряда возможных диаграмм [81 получили достаточно широкое распространение две диаграмма предельных амплитуд (диаграмма Хея) и диаграмма предельных размахов (диаграмма Смита). Эти диаграммы можно отнести как к абсолютным пределам выносливости, так и к условным пределам выносливости, отвечающим любым числам циклов до разрушения. [c.21]

Зависимость от характеристик механических свойств определяется ПО данным кратковременных или длительных статических испытаний гладких лабораторных образцов. Влияние величин т , и г на предельную деформацию устанавливается (рис. 1.5, а) из длительных циклических испытаний с учетом упомянутых выше методических трудностей. При увеличении температуры эксплуатации времени нагружения т и коэффициента асимметрии цикла разрушающие деформации падают (кривая малоциклового разрушения смещается вниз и влево). Для макси- [c.18]

Пример напряженного и деформированного состояния в диске турбины показан на рис. 4.7 [4, 14]. Как упоминалось выше, температурные напряжения на ободе в период запуска и стационарной работы сжимающие суммарные окружные напряжения в этой зоне поэтому оказываются незначительными. Основную нагрузку на обод создают усилия от рабочих лопаток. Как показывает эпюра рис. 4.7, я, наиболее напряженные зоны в диске — у отверстия в ступице и в полотне, где сказывается влияние концентрации напряжений. На рис. 4.7, б показано распределение пластических деформаций по радиусу как видно, наибольшие деформации развиваются на контуре отверстия в ступице. Зоны перехода в полотне также имеют повышенную деформацию. Кинетика напряженного состояния в течение первых семи циклов, установленная авторами [4, 14], показана на рис. 4.7, в. Как видно из этого рисунка, размах деформаций и их величина в экстремальных точках цикла, а также коэффициент асимметрии цикла деформирования существенно изменяются уже в первых циклах деформирования. Очевидно, что для расчета циклической долговечности следует использовать размах деформаций в стабилизированном цикле, если стабилизация вообще происходит. В ином случае необходимо использовать представления о закономерностях суммирования повреждений от нестационарных нагрузок, например, так, как это будет показано ниже на примере расчета диска малоразмерного газотурбинного двигателя. [c.86]

Оценка влияния поверхностного пластического деформирования профиля резьбы витков, проведенная в связи с условиями нагружения, показала его большую эффективность при симметричном цикле нагрузки, когда достигалось увеличение долговечности в 5—6 раз. Изменение коэффициента асимметрии цикла нагрузки от —1 до 0,3 привело к уменьшению роли эффекта пластического деформирования, причем при Гцр > 0,3 циклическая прочность упрочненных и неупрочненных соединений практически одинакова. Это обстоятельство связано с проявлением свойств [c.210]

Для рабочих лопаток турбин характерно асимметричное нагружение, при котором переменные вибрационные напряжения сравнительно небольшой амплитуды реализуются на фоне достаточно высоких средних напряжений вызванных вращением и изгибом от аэродинамической нагрузки (см. рис. 16.10). Отношение минимальных напряжений к максимальным (рис. 16.14) в цикле нагружения называется коэффициентом асимметрии цикла R . В частности, для симметричного цикла Rg = -1 и именно этим определяется обозначение предела усталости a j. Нагружение рабочих лопаток турбин характеризуется положительной асимметрией цикла, которая снижает сопротивление усталости, Влияние асимметрии устанавливается для каждого материала экспериментально и представляется в виде диаграммы предельных амплитуд цикла (рис. 16.15), по оси абсцисс которой откладывают среднее напряжение, а по оси ординат — амплитуду напряжений Од. Сама кривая является геометрическим местом точек заданной 1 усталостной долговечности. В частности, для случая отсутствия разрушения кривая будет проходить через точки Од = и , [c.437]

Структурно-механическая неоднородность металла сварного соединения, наличие нелинейных остаточных напряжений, сложная кинетика процесса деформирования с изменяющимся коэффициентом асимметрии цикла существенно затрудняют оценку влияния эффектов сварки на СРТ. Однако возможности учета отмеченных факторов при расчетах показателей ресурса и живучести вполне реализуемы на базе упрощенных инженерных подходов. [c.89]

В рассмотренные выше зависимости входят в основном характеристики механических свойств материалов, определенные при статическом нагружении. При этом предполагается, что развитие трещины происходит в каждом цикле, поэтому не учитывается накопление повреждений и изменение характеристик механических свойств материала у вершины при циклическом нагружении. Силовые, энергетические и деформационные характеристики режимов циклического нагружения, определяемые расчетом, используемые в указанных зависимостях, не учитывают влияния остаточных напряжений, изменение толщины образцов и коэффициента асимметрии цикла на реальное напряженно-деформированное состояние материала у вершины трещины, когда размеры пластических зон достаточно велики, но не происходит пластического течения всего оставшегося сечения образца. Все это ограничивает применение рассмотренных зависимостей, как правило, только исследованными-материалами, условиями испытаний, режимами нагружения и толщинами образцов и не позволяет прогнозировать условий перехода к нестабильному развитию трещин и закономерностей нестабильного развития трещин. [c.31]

Исследование влияния коэффициента асимметрии цикла / при испытаниях образцов толщиной 25 и 150 мм на критическую скорость [c.194]

Режимы циклического нагружения оказывают существенное влияние на закономерности нестабильного роста усталостных трещин. На рис. 117 представлены зависимости размеров скачков трещин от Kf при различных значениях R, полученные при испытаниях образцов толщиной 25 и 150 мм. Эти зависимости показывают, что размеры скачков трещин увеличиваются с ростом значений Kf , но не зависят от значения коэффициента асимметрии цикла R в диапазоне его изменения от О до 0,85 и толщины образцов, если соблюдаются условия плоской деформации при разрушении образцов. Меньшим значениям [c.196]

Влияние асимметрии циклов нагружения на величину циклической вязкости разрушения и пороговые значения КИН можно оценить по диаграмме живучести, представленной на рис. 5.6. Из геометрических соотношений следует, что при коэффициентах асимметрии циклов нагружения в диапазоне О—1 [c.59]

Уравнение Париса справедливо только при постоянном коэффициенте асимметрии цикла и поэтому не может объяснить влияние среднего напряжения цикла. Кроме того, параметры уравнения Париса зависят от окружающей атмосферы, частоты нагружения, формы цикла, природы сплава и т. д. Прим. ред.) [c.226]

Таким образом, пороговое значение размаха коэффициента интенсивности напряжений является важным критерием при расчете дета лей и конструкций, работающих в условиях циклического нагружения. Значение представляет собой свойство материала, зависящее от многих металлургических факторов и условий испытаний. Главными из них являются микроструктура, коэффициент асимметрии цикла и окружающая среда. В результате обобщения и анализа литературных данных по влиянию на дпя феррито-пер-литных и отпущенных мартенситных сталей было установлено [339], что с увеличением значение А/fj/, уменьшается по линейной зависимости [c.44]

Как следует из табл. 4.1 сильное влияние на скорость РУТ в припороговой области оказывает коэффициент асимметрии цикла R (для сплавов на основе железа АК, , изменяется в пределах от 2,3 до 12,3 МПа по мере уменьшения К [23]). В работе [25] на легированных сталях было показано, что ответственным за влияние к на припороговую скорость РУТ является эффект закрытия трещины под влиянием окисления, которое усиливается с уменьшением / . В инертной атмосфере, когда образование окислов отсутствует, или у высокопрочных материалов влияние на припороговые характеристики РУТ уменьшается. [c.122]

В случае определения циклической трещиностойкости коэффициент асимметрии цикла R /А тах- Изменение величины среднего напряжения цикла существенно влияет на ход кинетических диаграмм усталостного разрушения. Скорость распространения усталостной трещины растет с увеличением R, В средней (линейной) части диаграммы влияние R в зависимости от структуры металлического материала может быть небольшим (рис. 4.24). [c.144]

Рис. 4.24. Влияние коэффициента асимметрии цикла Я на диаграмму роста усталостной трещины

В работе [39] исследовали влияние ионного плакирования плоских образцов (толщиной 1 мм) из армко-железа ионами Ag, Сг, У и Л1 на многоцикловую усталость при коэффициенте асимметрии цикла Л = 0,1 с частотой нагружения 30-50 Гц. Толщина [c.194]

Исследование циклической трещиностойкости двухфазной стали (0,07 С 1,46 Si 0,70 Мп 0,47 Мо 0,61 Сг Fr ост., вес.%) с различным содержанием мартенсита (от 5,1 до 82%) показало [16], что наибольшей циклической трещиностойкостью обладает сталь с 31,4% мартенсита вне зависимости от коэффициента асимметрии цикла R. При R = 0 пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений АК, , выше независимо от содержания мартенсита (рис. 6.21), Из совместного рассмотрения данных по влиянию объемной доли мартенсита на изменение механических свойств (рис. 6.22) и размаха порогового коэффициента интенсивности напряжений АК, , (рис. 6.21) хорошо видно, что для достижения максимальной трещиностойкости совсем не обязательно стремиться к получению максимальных прочностных свойств [16], [c.223]

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]

При исследовании влияния асимметрии цикла нагружения необходимо прежде всего учитывать, что в области положительных зна-чншй поминальных напряжений коэффициенты асимметрии цикла, выраженные через напряжения Na и через КИН / /,, совпадают. В случае згг ко [еременных циклов (по номинальным напряжениям) [c.299]

Приведены результаты измерений скорости развития усталостных трещин в сплаве титана ТП,5А11Мп и его сварных соединениях. Показано большое влияние коэффициента асимметрии цикла на эту скорость. Определены предельная величина коэффициента интенсивности напряжения и скорость разрушения [c.428]

Приведены результаты испытаний иа статический разрыв и малоцикловую усталость плоских образцов, вырезанных в продольном направлении пз сварных стыков труб, выполненных из перлитной стали 10ГН2МФА с антикоррозионной наплавкой внутренней поверхности материалом 08Х19Н10Г2Б. В сварном соединении имелись натурные дефекты типа мелких пор, рыхлот, шлаковых включений, неоплавлений протяженностью от 0,3 до 3,5 мм. Изучено влияние ремонтной операции на малоцикловую усталость сварного соединения. Условия испытаний те.мпература 293 К, частота нагружения 0,5—2,0 Гц, коэффициент асимметрии цикла по напряжению На — 0,006. Описаны особенности возникновения II развития разрушения по критерию длины трещины в зависимости от наличия и расположения исходных дефектов. [c.439]

При испытании в воде и при наложении катодной поляризации изменение коэффициента асимметрии цикла нагружения с / =0 до / =0,7 приводит к увеличению скорости роста усталостной трещины (рис. 65), причем влияние асимметрии нагрузки заметнее в низкоамплитудной области, т.е при малых значениях размаха коэффициента интенсивности напряжений По-видимому, это происходит вследствие раскрытия трещины, когда ма териал в ее вершине находится в напряженном состоянии в течение пол ного цикла нагружения, и проникновение водорода в зону лредразру шения усиливается. [c.130]

По результатам испытаний листов из сплава 2024-ТЗ Элбер заключил, что наиболее существенное влияние на U оказывает коэффициент асимметрии цикла R и предложил следующую зависимость [c.435]

Первоначально исследователи полагали, что с помощью указанных зависимостей можно описать экспериментальные результаты исследований для широкого класса материалов и различных условий испытаний, но более поздние исследования показали существеппое влияние на /С среды (/(/ максимальное в вакууме), его значения возрастают при увеличении модуля упругости, повышении температуры Т и уменьшении коэффициента асимметрии цикла R, кроме того, Kih очень чувствителен к предыстории нагружения [219, 259, 3141, [c.29]

Вид зависимости числа циклов нагружения между скачками от коэффициента асимметрии цикла R встали 15Х2МФА (II) при Т=293 К (рис. 119) показывает, что эти зависимости, построенные по результатам определения числа циклов нагружения Ап между первым и вторым скачками и между — 1 и -м циклами, при которых происходит окончательное разрушение образцов, в полулогарифмических координатах имеют вид прямых линий, параллельных друг другу. Это позволяет прогнозировать влияние коэффициента асимметрии цикла на долговечность образцов и конструктивных элементов на стадии нестабильного развития усталостных трещин по результатам испытаний при двух выбранных значениях R. [c.197]

Циклическое нагружение. Здесь приведены результаты исследований характеристик циклической вязкости разрушения конструкционных сталей различных классов при различных степенях их охрупчивания, достигаемых путем понижения температуры испытаний или применением различных вариантов термической обработки, частотах нагружения, З1ичениях коэффициентов асимметрии цикла, исходных значений коэффициентов интенсивности напряжений При циклических испытаниях образцов разных толщин (от 10 мм до 150 мм), выполненных в ИПП АН УССР, и произведен анализ влияния указанных факторов на значения и соотношения значений характеристик вязкости разрушения К1с К%, Кю, Kia, Kq, Ki конструкционных сталей различных классов при различных степенях их охрупчивания с использованием результатов исследований характеристик статической и циклической вязкости разрушения конструкционных сплавов, опубликованных в лг тературе. Методики определения характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении приведены в параграфе 1 главы IV. [c.205]

В работе [275] представлены материалы Исследования механизма смыкания берегов трещины методом двухступенчатых реплик в технически чистом титане. Оказалось, что смыкание вызвано отклонением траектории трещины и появлением участков сдвигового разрушения. Смыкание трещины препятствует уменьшению коэффициента инт сивности напряжений до минимального значения цикла и происходит не по всей длине трещины, а лишь в отдельных точках ее поверхности. Для изучения этого явления Пеллу и др. [276] использовали электронную фрактографию. Они установили, что в условиях плоской деформации эффекты смыкания в алюминиевых сплавах незначительны. Исследование смыкания берегов трещины в вакууме показало [277], что оно больше, чем на воздухе. Возможно, это связано с большой зоной пластической деформации при вершине усталостной трещины. Известно, что закрь1тие трещины сопровождается распространением крупных усталостных трещин. Оно рассматривается как основной фактор, определяющий влияние коэффициента асимметрии цикла при низких скоростях распространения трещины (da/dN 10 м/цикл), при которых его роль возрастает вследствие уменьшения размаха коэффициента, интенсивности напряжений [278]. Это позволяет предположить, что закрытие трещины должно иметь важное значение в процессе распространения микротрещин в прйпороговой области, причем оно может быть болёе значительным, чем в случае крупных трещин. [c.181]

Формен показал, что это не позволяет учесть влияние асимметрии цикла нагружения на скорость роста усталостной трещины. Элбер [128] на основе анализа раскрытия вершины трещины в цикле нагружения при усталости показал, что при фиксированной длине трещины существует однозначная связь между действующим напряжением и эффективным напряжением Даэ, определяющим раскрытие вершины трещины и ее прирост. Для различных коэффициентов асимметрии цикла R при относительно высоком уровне напряжений Элбер получил следующее соотношение [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...