Коэффициент асимметрии цикла деформации

Развитие этих деформаций и повреждений по мере накопления числа циклов зависит от таких важных факторов, как уровень эксплуатационных нагрузок, циклические свойства материалов, максимальные температуры и длительность нагружения в цикле. Если температуры эксплуатации сравнительно невелики и не связаны с образованием статических и повторных деформаций ползучести, то в методах расчета конструкций на малоцикловую прочность температурно-временные эффекты не учитываются. Это обстоятельство позволяет существенно упростить методику расчета в расчете прочности и долговечности в качестве исходных для заданного режима эксплуатации устанавливаются амплитуды местных, упругопластических деформаций, коэффициенты асимметрии цикла и число циклов нагружения. [c.370]

Универсальность рассматриваемой машины типа УМЭ-ЮТ ) состоит не только в том, что на ней можно производить испытания металлических и пластмассовых образцов на растяжение, на сжатие или на изгиб при статическом приложении нагрузки, но главным образом в том, что она позволяет осуществлять циклическое нагружение с любым коэффициентом асимметрии цикла при заданных деформациях или нагрузках в пределах ее грузоподъемности от +10 до —10 Т. Наибольшая частота циклической нагрузки машины составляет 10 циклов в минуту. К тому же все эти нагрузки можно задавать как в условиях обычной температуры, так и в условиях повышения температуры образца до 1200 °С. Наконец, машина имеет электронные силоизмеритель и диаграммный аппарат, позволяющий записывать в большом масштабе кривую зависимости усилия от деформации образца. [c.255]

Для образцов с надрезами и трещинами коэффициент асимметрии цикла нагружения определяют по формуле (21). Однако изменение коэффициента асимметрии цикла нагружения с ростом усталостной трещины учитывает в данном случае пластическую деформацию растяжения и образующиеся остаточные напряжения сжатия. Реальный коэффициент асимметрии нагружения в вершине трещины в области остаточных напряжений сжатия [c.56]

Аналитическое решение задачи определения области суще--ствования нераспространяющихся усталостных трещин возможно с помощью метода конечных элементов [31]. Упругопластический анализ распределения напряжений и деформаций у вершины усталостной трещины при нагружении плоского элемента с двусторонним надрезом проводили при нескольких значениях длины трещины (в том числе и при отсутствии трещины), чтобы получить зависимости напряжений и деформаций от коэффициента асимметрии цикла нагружения с ростом трещины. Теоретический коэффициент концентрации напряжений в исходном надрезе исследуемого элемента 00=9,35. [c.66]

На рис. 2 представлено изменение коэффициентов фд, фр, ф отношения Eg амплитудных значений напряжения и деформации и отношения pg амплитудных значений поперечной и продольной деформации в зависимости от числа циклов при амплитуде напряжения (Та = 199 МПа. Исследована сталь 45 при нагружении в условиях растяжения — сжатия с коэффициентом асимметрии цикла Н = [c.22]

Поэтому, вероятно, склонность конструкционных сплавов с трещинами к упрочнению или разупрочнению при циклическом нагружении в диапазоне значений коэффициента асимметрии цикла г —1-х 0,5 следует определять на гладких образцах при деформациях и напряжениях, соответствующих повторно-статическому и малоцикловому знакопеременному нагружению. [c.244]

Для ускоренного определения предела выносливости деталей и сборочных единиц машин начали применять метод испытаний при прогрессивно возрастающей нагрузке. Сущность его заключается в том, что деталь или сборочную единицу подвергают переменным нагрузкам, возрастающим по времени, при постоянном соотношении прироста нагрузки на одну деталь к числу циклов на ступень. Этот метод может быть применен для любого вида деформации и коэффициента асимметрии цикла изменения нагрузки. [c.74]

Обратимся к кинетическому уравнению (5.5а). Для построения функции Ф ((й/(Ор) необходимо иметь кривую малоцикловой усталости (см. рис. 1.11) для таких условий нагружения, в которых отсутствует одностороннее накопление пластических деформаций. Обыкновенно это имеет место в случае симметричного цикла нагружения или цикла, близкого к симметричному. Для стали 45 соответствующий коэффициент асимметрии цикла нагружения оказался равным—1,035. При указанных условиях в уравнении (5.5) выпадает второе слагаемое. Далее необходимо иметь такие [c.179]

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]

Экспериментально установленные значения размахов деформаций Ае, коэффициентов асимметрии г при заданных долговечностях и коэффициентов асимметрии цикла г сопоставлялись с расчетными, полученными на основе уравнений (2.2) гл. 2 и п. 4.2 гл. 11 [c.145]

Рис. 4.2. Зависимость суммарной поглощенной энергии с учетом обратимости пластической деформации от разрушающего числа циклов нагружения и коэффициента асимметрии цикла для стали 22к при мягком нагружения

При таких исследованиях в системах нагружения должна быть обеспечена возможность проведения статического и циклического деформирования с варьируемыми скоростями и коэффициентами асимметрии цикла, с обеспечением выдержек при заданных деформациях или напряжениях, с автоматическими измерениями и регистрацией усилий и номинальных деформаций (см. гл. 2). Принципиальные схемы и основные характеристики испытательных установок указанного назначения (с программируемым и непрограммируемым электрогидравлическим приводом) содержатся также в работе [35]. [c.219]

На рис. 4.32 показаны кривые динамической ползучести углеродистой стали (0,15 % С) при 450 °С, частота синусоидального цикла напряжений составляла 30 Гц. Чтобы определить напряжения, обусловливающие деформацию динамической ползучести, на рис. 4.33 представили соотношения время—напряжение, соответствующие деформации е = 5 % на рис. 4.32. На рис. 4.33, а приведено среднее напряжение а на рис. 4.33, б — максимальное напряжение цикла От + Оа- Во всех случаях при коэффициентах асимметрии цикла напряжений Л, равных 0,23 и 0,70, напряжение, при котором за одинаковое время возникает деформация одинаковой величины, имеет промежуточное значение между средним и максимальным напряжениями. Оно несколько меньше максимального напряжения. [c.121]

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]

Интенсивность циклической ползучести, наблюдаемой при асимметричном мягком нагружении, зависит от амплитуды напряжений и коэффициента асимметрии цикла / = = = (о , - + о ). Кривые накопления деформации по числу циклов в общем случае характеризуются наличием трех участ- [c.106]

Результаты исследования усталости металлов представляются в виде кривых усталости — графиков, характеризующих зависимость между максимальными или амплитудными напряжениями (деформациями) и числом циклов до разрушения, полученных при испытании партии одинаковых образцов при одинаковом среднем напряжении (деформации) цикла или при одинаковом коэффициенте асимметрии цикла (рис. 5). [c.11]

При расчете упругой составляющей амплитуды разрушающих деформаций в зависимости от числа циклов (с учетом остаточных напряжений) для определения коэффициента асимметрии цикла r=R(j применяют ту же формулу, что и для г. В этом случае при еи < [c.128]

При расчете доли усталостных повреждений используют результаты испытаний в жестком режиме нагружения, в частноаи кривые малоцикловой усталости при расчетных параметрах (температуре, частоте и скорости изменения в цикле параметров нагружения), причем в широком интервале изменения коэффициента асимметрии цикла деформаций долговечность материалов определяется единой кривой малоцикловой усталости (рис. 1.2). [c.6]

Для четных полуциклов нагружения (кривые 1 к 3) характерно значительное увеличение сопротивления деформированию, причем после первых десяти циклов интенсивность упрочнения уменьшается и в дальнейшем практически на всей базе испытаний процесс упрочнения стабдпизируется. С увеличением числа полуциклов к коэффициент асимметрии цикла напряжений приближается к = -1, значения деформаций уменьшаются, а коэффициент асимметрии цикла деформаций сохраняется. [c.228]

Тепловыделение в микрообъемах тем больше, чем больше амплитуда напряжений и меньше коэффициент асимметрии цикла. С другой стороны величина местного повышения температуры зависит от свойств материала и его структурных составляющих. Повышение температуры в микрообъемах тем больше, чем меньше теплопроводность и теплоемкость материала и выше его циклическая вязкость, определяюндая (на стадии упругих деформаций) долю необратимого превращения энергии колебаний в тепловую энергию. [c.288]

Величина предела выносливости стальной или чугунной детали, имеющей форму стержня, в интервале температур — 30 -г 400 °С и отсутствии коррозионной среды зависит от марки материала, коэффициента асимметрии цикла, испытываемой деформации (растяжения — сжатия, чистый сдвиг, кручение, поперечный изгиб), концентрации напряжений, размеров детали и еостояния ее поверхности он практически не зависит от частоты и характера изменения напряжений (например, синусоида или пилообразная линия на рис. Х1.3,а). [c.334]

ВИЯХ МОНОТОННОГО нагружения опре-деляется соотношением N Л Л " при пластической деформации N = = а д, откуда N — adVJdi, где А, а, т параметры, характеризующие объект контроля Уд — объем материала, подвергнутого пластической деформации. Энергия, освобождаемая при дискретном перемещении трещины, пропорциональна квадрату амплитуды акустического сигнала Современная аппаратура позволяет обнаруживать сигналы от уста лостных трещин, развивающихся со скоростью Ш . ..1Сг м/цикл Приведем некоторые результаты исследований, показывающих возможности способа [14]. Исследовали параметры АЭ при по вторпо-статическом нагрул<ении надрезанных образцов из стали марок ЗОХГСА и ЗЙХГСНА при развитии усталости, обусловленной циклическим нагружением. Плоские образцы в закаленном состоянии подвергали циклическому растяжению (коэффициент асимметрии цикла 0,2 частота 0,3 Гц). Регистрировали суммарный счет N, пиковые амплитуды сигналов и их распределение. Рабочая полоса пропускания ограничивалась сверху частотами 200. .. 250 кГц при уровне дискриминации 1 В. Резонансная частота пьезопреобразователя /,, 3 == 250 кГц. Деформацию образца измеряли растровым фотоэлектрическим преобразователем с чувствительностью 1 В/мкм. [c.448]

Склонность конструкционных сплавов к упрочнению или разупрочнению, степень разупрочнения при циклическом нагружении зависят от уровня напряжений, коэффициента асимметрии цикла, величины циклических деформаций [18, 20, 30, 31). Материал, раз-упрочняющийся при симметричном цикле, может упрочняться или становиться стабильным при отиулевом цикле нагружения. [c.244]

При циклическом нагрунсепии образца с трещиной в пластической зоне у конца трещины всегда реализуется высокий уровень деформаций и напряжений, соответствующих повторно-статическому и малоцикловому нагруясению. При этом в окрестности конца трещины в диапазоне значений коэффициента асимметрии цикла г = —1 -X 0,5 имеют место остаточные напряжения сжатия [32—351, т. е. у конца трещины реализуется знакопеременное напряженно-деформированное состояние, близкое к симметричному, независимо от велпчнпы г, создаваемой внешними нагрузками. [c.244]

Дня уровней 6 < 250 МПа размахи напряжений и деформаций не зависят от наличия остаточных напрякений. При >250 МПа раамахи деформаций в упрочненных образцах несколько уменьшаются, а размахи напряжений незначительно увеличиваются (см. рис. 2,5). Вместе с тем наличие остаточных напрявений приводит к существенному изменению средних напряжений, максимальных деформаций и коэффициентов асимметрии цикла по напряжениям и деформациям (см. рис. 2, а). [c.6]

В случае малоцикловой усталости деформационная анизотропия играет определяющую роль, поэтому от соотношений (2.31) приходится отказываться. Для циклического нагружения при линейном напряженном состоянии кривые деформирования в конкретных циклах могут быть исследованы экспериментально, причем рекомендуется [18, 41, 79 J отсчитывать деформации обратного хода каждый раз от того состояния, в котором путь нагружения меняет свое направление. Применительно к ряду исследованных материалов подобные кривые, представленные схематически на рис. 2.5, оказываются общими для всех уровней напряжений [18, 42, 65], хотя могут зависеть при этом от коэффициента асимметрии цикла нагружения. Располагая наборомтаких кривых, можно определять в соответствующих циклах ширину петель гистерезиса. Для определения деформации циклической ползучести необходимо располагать еще и набором кривых деформирования в каждом цикле при прямом ходе нагружения, причем и здесь деформация отсчитывается от состояния, в котором путь нагружения изменяет свое направление (ср. рис. 1.10). Как при прямом ходе нагружения, так и при обратном (рис. 2.5, 2.6) односторонне накопленная пластическая деформация в N-u цикле равна сумме деформаций +. .. + [c.54]

При установленных по уравнению (1.8) значениях Ка и по уравнению (1.7) определяются местные напряжения и деформации д.чя исходного (статического) и циклического нагружений эти данные позволяют охарактеризовать амплитуды ёц местных упругопластических деформаций и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии цикла. Для заданной формы цикла с использованием деформационных критериев разрушения определяется число циклов Мд до образования макротрещины (рис. 1.3, а). При нормальных и умеренных температурах, когда температурно-временные эффекты не проявляются (кривая Тд на рис. 1.3, а, соответствующая кратковременным испытаниям со временем т ), разрушающие амплитуды деформаций ёа получаются выше, чем при возникновении статических и циклических деформаций ползучести при высоких температурах (кривая т на рис. 1.3, а, соответствующая эксплуатационному времени нагружения т ). Введение запасов по числу циклов и по разручнаю-щим амплитудам деформаций позволяет построить кривые допускаемых амплитуд деформаций [ва] и чисел циклов [Л ц]. Для построения кривых на рис. 1.3, а в первом приближении молено использовать результаты базовых экспериментов (см. рис. 1.2) при длительном статическом нагружении — предельные разрушающие напряжения a(,t и пластичность (определяемую через относительное сужение ф(,т)- При этолг следует учитывать (рис. 1.3, в), что изменение во времени величины о т зависит от типа металла и степени его легирования (например, никелем, хромом, молибденом и другими элементами) в меньшей степени, чем величины ё г- [c.14]

Максимальные значения ограничиваются величиной 0,6 в условиях плоской деформации и величиной 0,8 в условиях плоского напряженного состояния. Замедление и ускорение роста трещины учитывается соответственно уменьшением или увеличением эффективного коэффициента асимметрии 1щкла в (4.2.42). Коэффициент асимметрии цикла является функцией остаточного ко-э4х1 ициента интенсивности напряжений Kr и текущего коэффициента интенсивности напряжений К [c.434]

Далее следует рассмотреть характеристики ползучести оря коротком пе-1)Иоде изменения циклического напряжения. При высокой температуре даже в том случае, если на среднее напряжение растяжения накладывается синусоидальное циклическое напряжение, тем не менее при коэффициенте асимметрии цикла по порядку меньшем 1 (знакопостоянный цикл напряжений) возникает деформация ползучести в направлении растяжения. В этом случае получается такая же кривая ползучести, как и при статической ползучести при Л = 0. Опиганную ползучесть называют динамической ползучестью. [c.121]

В параграфе 5 главы I было показано, что важной характеристикой кинетических диаграмм усталостного разрушения является пороговый коэффициент интенсивности напряжений. С практической точки зрения эта величина имеет большое значение, так как определяет по существу предел выносливости образца или детали с трещиной определенного размера. Как и предел выносливости гладких образцов, пороговый коэффициент интенсивности напряжений, который представляется в виде размаха или максимального значения за цикл [kKth, зависит от коэффициента асимметрии цикла нагружения, окружающей среды, частоты нагружения, температуры и т. п. В некоторых случаях эта характеристика зависит и от толщины образцов 146, 3061. При всех одинаковых условиях пороговый коэс х зициент интенсивности напряжений является постоянной величиной для данного материала при глубине трещины больше определенного размера 158, 233, 246, 258, 263, 280, 315, 336]. Этот размер для каждого материала свой, и чем ниже предел выносливости гладкого образца, тем больше этот критический размер. Для применяемых в практике материалов критическая глубина трещины может быть весьма различной — от 0,05 до 1 мм 1232]. Если глубина трещины ниже критического размера, то значение порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений снижается. Причину этого следует видеть в том, что для оценки напряженного состояния материала с трещиной и без нее применяют принципиально различные критерии. При использовании асимптотического распределения напряжений в вершине трещины (критерий — коэффициент интенсивности напрял<ений), длина которой стремится к нулю, коэффициент интенсивности напряжений, определяемый по формуле К — = УаУа, также стремится к нулю. Однако это не значит, что условия продвижения такой малой трещины отсутствуют. Известно, что прочность материала в частности определяется такими характеристиками, как ао,2, Од. В подходах, где пренебрегали трещинами, например в работе [142], интенсивность накопления усталостного повреждения связывается с размахом пластической деформации. [c.88]

Опытные и серийные пружины отпускали на равную твердость, обжимали до соприкосновения витков и после шлифовки торцов подвергали дробенаклепу. Усталостные испытаний проводили на эксцентриковом прессе усилием 22 тс с частотой 226 ходов в минуту при коэффициенте асимметрии цикла 0,069. Установлено, что долговечность опытных пружин по сравнению с серийными возросла в среднем на 34%. Обнаруженный эффект повышения долговечности пружин объясняют использованием ТМО с деформацией аустенита в зоне наиболее нагруженных внутренних волокон при навивке [26]. [c.404]

Скорость роста усталостной трещины vl — отношение приращения длины усталостной трещины к интервалу времени. В-ремя может измеряться текущим числом циклов нагружения. Значение vl не является абсолютной характеристикой материала и зависит от величины максимального (наибольшего, по алгебраическому значению) напряжения (деформации) цикла. Стшах. величины минимального напряжения цикла Отш. mm. среднего напряжения цикла а , коэффициента асимметрии цикла напряжений (отношение СГщ п К СТщдх ), степени перегрузки по отношению к пределу выносливости и др. факторов. [c.306]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...