Разрушение в зависимости от числа циклов — Типы

Разрушение в зависимости от числа циклов — Типы 596 [c.693]

Рис. I. Типы разрушений в зависимости от числа циклов

Одной из целей усталостных испытаний является выявление слабых мест и опасных зон в конструкции. Для выполнения этой задачи также весьма важно выбрать правильно базу испытания, так как в зависимости от цикловой базы и уровня нагруженности может изменяться место разрушения. При числе циклов до разрушения 4Х ХЮ разрушение сосудов происходило по образующей цилиндра, т. е. носило квазистатический характер. Увеличение предельной долговечности до 7-103 циклов (уменьшение уровня напряжений) привело к разрушению усталостного типа в заделке [163]. [c.111]

Роль взаимодействия усталостного и длительного статического повреждения при малоцикловом нагружении с выдержками существенно зависит от температуры, С ее повышением быстрее убывает сопротивление длительному статическому разрушению,чем усталостному. В соответствии с этим, при таком нагружении с ро стом температуры происходит переход от преобладающей роли усталостного повреждения к длительному статическому, и только в некотором интервале температур их роль сопоставима. В качестве примера на рис. 7 приведена температурная зависимость разрушающего числа циклов при малоцикловом нагружении с частотой 18 циклов/мин для кобальтового сплава [8], чувствительного к тем-пературно-временным влияниям. На графике нанесены кривые, определяющие разрушение усталостное по уравнению типа (4) и разрушение длительное статическое по уравнению типа (6) с пересчетом на число циклов согласно зависимости jVp = tpv. При температурах до 600° С определяющим оказывается усталостное разрушение (участок /), для температур выше 650° С — длительное статическое (участок III), т. е. область взаимодействия повреждений двух типов (участок II) ограничивается в данном случае 50°. Об ограниченности области такого взаимодействия свидетельствуют и другие данные. [c.12]

Таким образом, в зависимости от типа материала интенсивность накопления повреждений на разных стадиях нагружения различна (рис. 4.13), Для упрочняющегося материала АД-33 характерно большое накопление повреждений в начале нагружения (кривая i), в то время как для разупрочняющейся стали сильно накапливаются повреждения на стадии окончательного разрушения (А/Ар 0,7) — кривая 3. Интенсивность накопления повреждений для циклически стабилизирующейся стали 22к сравнительно равномерно увеличивается с ростом числа циклов нагружения (кривая 2). [c.101]

В работе [60] образование мартенсита деформации при малоцикловой усталости изучали при температурах испытания 22, 93 и 116 °С на образцах из метастабильных аустенитных сталей типа 301 и 304 в условиях растяжения-сжатия с постоянной амплитудой деформации Ае после различных режимов термической обработки (7 - закалка с 1093 °С в масло 2 - охлаждение с печью с 954 до 204 °С в течение 3 ч. В исходном состоянии стали имели однофазную аустенитную структуру. Количество образующегося мартенсита деформации определяли непрерывно в процессе испытания с помощью магнитного метода. В процессе циклирования в сталях происходило образование двух типов мартенсита а и е. Количественное соотношение между этими типами мартенсита зависит от величины амплитуды циклической деформации и температуры испытания. Чем меньше амплитуда деформации и выше температура испытания, тем меньше образуется е-мартенсита. Общее количество мартенсита деформации непрерывно возрастает с ростом числа циклов (см. рис. 6.34). При одинаковых условиях испытания в стали 304 образуется больше мартенсит по сравнению со сталью 301. В зависимости от амплитуды деформации а-мартенсит оказывает противоречивое влияние на число циклов до разрушения. При комнатной температуре испытания при амплитуде циклической де- [c.239]

Несущая способность при действии переменных напряжений определяется сопротивлением детали усталостному разрушению. Несущая способность определяется теми нагрузками, которые вызывают начало разрушения в наиболее напряжённых или технологически наиболее ослабленных местах. Это разрушение в виде трещин усталости обычно распространяется по сечению детали, приводя её к окончательной поломке. В зависимости от условий работы детали несущая способность может определяться для любого числа циклов, а также для режимов переменных напряжений, меняющихся по величине. Предельные нагрузки по сопротивлению усталости определяются экспериментально и аналитически в связи с типом напряжённого состояния, конструкцией детали, технологическими и другими факторами. [c.334]

Зависимость переменных напряжений от числа циклов до разрушения изображается графически кривой усталости. Для аналитического описания зависимости а от N чаще всего применяют выражения степенного или экспоненциального типа, позволяющие изобразить на графике кривую усталости в форме прямой линии или отрезков прямых в логарифмических координатах. Коэффициенты в уравнениях определяются по экспериментальным данным, поэтому преимуществом пользуются более простые уравнения с ограниченным числом параметров. [c.65]

Более сильные аргументы в пользу нелинейного описания соотношением типа (8) вместо линейного (9) процесса накопления поврежденности и разрушения возникли при аппроксимации опытных данных по знакопеременному пластическому кручению цилиндрических образцов до разрушения. На рис. 4 точками показана зависимость накопленной к моменту разрушения степени деформации сдвига Лр(К) от числа циклов знакопеременной деформации N (один цикл состоит из закручивания в одну сторону и раскручивание образца в другую сторону). В опытах варьировали (постепенно уменьшали) угол закручивания в одну сторону. Его уменьшение приводило в опытах к росту числа циклов N к момен- [c.13]

Для оценки числа циклов до разрушения в зоне конструктивной концентрации напряжений необходимо определение величин местных напряжений и деформаций с учетом деформирования в упругопластической области (см. гл. 1, 2). Это может быть осуществлено [11, 12] при известных номинальных напряжениях в элементе конструкции о = а /от и теоретическом коэффициенте концентрации напряжений через соответствующие коэффициенты концентрации напряжений и деформаций К и АД в упругопластической области (при Оп < 1,0) по зависимостям типа (2.14) [c.131]

Предельное состояние по накоплению усталостного повреждения в смысле образования трещины или полного усталостного разрушения характеризуется достижением величины й некоторого предельного значения а А, которое вообще зависит йот типа материала и от протекания изменения переменных напряжений, характеризуемого соответствующим спектром. Для характеристики сопротивления металла накоплению повреледения не только по числу циклов, но также в напряжениях используются вторичные кривые усталости. На эти кривые наносятся суммарные числа циклов, накопленные на всех уровнях напряжений, необходимые для образования трещины или разрушения, в зависимости от величины одного из напряжений спектра (например, минимального), характеризующего его уровень. При переходе от спектра с одним уровнем к спектру с другим все напряжения спектра пропорционально изменяются. На рис. 5 приведены исходная и вторичная кривые усталости для чугуна. Из вторичной кривой усталости вытекает значение вторичного предела усталости. При соблюдении линейного накопления повреждения, одинакового на всех уровнях, левые ветви исходной и вторичной кривых параллельны. [c.385]

Так как в общем случае циклическая пластическая деформация изменяется в зависимости от числа нагружений и лишь для циклически стабильных материалов остается постоянной, в уравнении (И) рекомендуется [13, 16] использовать значение 8р, соответствующее 50 % цик.чов нагружения от данной долговечности, когда для большинства материалов достигается состояние, близкое к циклической стабилизации, В ряде случаев в (11) используют значения 8 циклической упругопластической деформации (вместо ер). Зависимости типа (И) были предложены для описания условий разрушения при жестком нагружении в области малых чисел циклов, когда разрушение определяет пластическая составляющая деформации 10 ). Однако с увеличением числа циклов до разрушения пластическая деформация йтановятся соизмеримой с упругой, в связи с чем необходима соответствую щая модификация уравнений. [c.96]

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]

Исследования были проведены на аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т, склонной к интенсивному деформационному старению. Трубчатые образцы диаметром 21 мм и толщиной стенки 1,5 мм испытывали при растяжении-сжатии (частота нагружения приблизительно 1 цикл/мин) на установке типа УМЭ-10 т, снабженной вакуумной системой и средствами исследования микроструктуры на поверхности образца [1]. Указанная установка оборудована также системой управления силовозбудителем для получения двухчастотного режима нагружения (частота около 20 цикл/мин) и автоматическим устройством для программного нагружения с временными выдержками на экстремальных уровнях нагрузки в полуциклах нагружения. Испытания были проведены при моногар-моническом малоцикловом нагружении, при нагружении с выдержкой 5 мин при максимальной (по абсолютной величине) нагрузке в полуциклах, а также с наложением нагрузки второй частоты в процессе выдержки при температурах 450° С и 650° С [2]. При исследованиях структуры использованы методы световой (для определения числа, размера и характера расположения частиц), ионной и просвечивающей электронной микроскопии (для определения характера распределения карбидов и легирующих элементов), электронной микроскопии со снятием реплик с зон изломов, а также методы рентгеноструктурного (для определения степени искаженности кристаллической решетки в зависимости от уровня нагрузки) и рентгеноспектрального анализа. Образцы исследовались в зонах разрушения. [c.67]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

Механика малоциклового деформирования и разрушения по мере развития ее базисных направлений становится научной основой расчетов прочности и ресурса машин и конструкций на стадиях проектирования и эксплуатации. Это в первую очередь относится к несуш,им элементам конструкций и деталям машин, испытывающим действие повторных экстремальных тепловых и механических нагрузок. Такие нагрузки возникают при повышении рабочих параметров машин и конструкций — единичной мощности, скоростей, давлений, температур, а также при повышении маневренности, форсировании режимов работы, возникновении аварийных ситуаций при переходе к полупиковым и пиковым режимам эксплуатации. При этом число циклов нагружения на основных расчетных и экстремальных режимах в зависимости от типов и назначения машин и конструкций (атомные реакторы, тепловые энергетические установки, паровые и гидравлические турбины, химические аппараты, технологические и транспортные установки, летательные аппараты и другие объекты новой техники) изменяется от 1 до 10 и более. Температурные режимы (изотермические и неизотермические) таковы, что абсолютные значения максимальных температур несущих элементов достигают 600—1200° С и более, а перепады температур при программном и аварийном изменении режимов достигают 400—500° С со скоростями от 1 до 10 град/ч. Время одного цикла термомехапического нагружения составляет от 10 до 10 с при общем временном ресурсе от 10 до 10 ч. [c.5]

Давыдов С.Н., Чурилова Т.В. Графическое определение числа циклов до разрушения сталей типа 12Х18Н10(Т) в условиях малоциклового нагружения в зависимости от их механических свойств// Новоселовские чтения Матер. 2-й Междунар. науч.-практ. конф. - Уфа Изд-во УГНТУ, 2004. - С. 95-97. [c.24]

При изотермической усталости характер накопления повреждений (рис. 2.28) для разных материалов неодинаков. В зависимости от типа материала интенсивность накопления повреждений на разных стадиях нагружения различна [87, 88]. Для циклически стабилизирующейся стали интенсивность накопления повреждений (кривая 2, рис. 2.28) сравнительно равномерно увеличивается с ростом числа циклов нагружения. Однако для других типов материалов (кривые 1 и 3) характер накопления повреждений принципиально различен если для разупрочняющейся стали (кривая 3) интенсивное накопление повреждений характерно на стадии окончательного разрушения NitN f> 0,7), то для разупрочняющегося материала большое накопление повреждений характерно в начале нагружения (кривая 1). [c.82]

История изменения напряжения, температуры, пластической деформации и деформации ползучести в течение цикла может быть весьма разнообразна. Для отражения ее влияния на число циклов до разрушения внешних параметров цикла (например размаха деформации) оказывается в обш ем случае недостаточно. Здесь физически более оправданными представляются феноменологические модели другого типа в них рассматривается эволюция параметра повреждаемости (кинетика накопления повреждений) в течение каждого цикла в зависимости от те-куш их значений параметров состояния. Однако при этом сразу же возникают серьезные трудности обычные параметры состояния (напряжение, параметр Удквиста) не позволяют объяснить даже известную эмпирическую формулу Коффина, относяп] ую-ся к испытаниям простейшего типа. Это препятствие удается преодолеть при использовании структурной модели, выявившей два новых параметра состояния, связанных именно с циклическим деформированием. В принципе подобия (см. разд. А5.3) этими параметрами определяется текуш ая скорость неупругого деформирования в цикле. Их можно интерпретировать как относительное число вошедших в неупругое деформирование состав-ляюш их микрообъемов среды и их относительную нагружен-ность. Эти характеристики достаточно просто отражаются в макроскопических величинах С = /%/е характеризует первый параметр, 0(/-, 8>., 9у) — второй. [c.220]

Метод определения предела усталости по критическому напряжению. Метод ускоренного определения предела усталости по критическому напряжению разработан В. С. Иване вой и основан (как указывалось ь главе энергетических теорий) на гипотезе энергетического подобия уст лостного разрушения и плавления металлов. В. С. Иванова [14] установила, что циклическая константа разрушения а, равная разности между критическим напряжением и напряхчением предела выносливости, выраженном в касательных напряжениях а = Тк—Tw и критическое число циклов Nk постоянны для определенного вида металла. Например, для стали а = 3 кгс1мм , iV,( = 2-10 циклов. Величина а не изменяется при изменении легирующих добавок в стали и не зависит от термической обработки, геометрии образца и типа напряжений (растяжение-сжатие, изгиб, кручение). Критическое число Л к зависит от легирующих добавок и термической обработки, но эта зависимость незначительна и ею можно пренебречь. [c.31]

В результате испытаний получают характеристики сопротивления термической усталости в виде зависимостей долговечности по числу циклов до разрушения от размаха пластической или упругопластической деформации. На основании большого числа исследований можно утверждать, что с достаточной для практических расчетов точностью в характерном для теплоэнергетики интервале термоциклических долговечностей (10 —10 циклов) экспериментальные данные удовлетворительно аппроксимируются степенными уравнениями типа Л. Ko(JxJ)HHa—С. Мэнсона [c.33]

В наиболее ранних работах по термической усталости Л. Коффин провел испытания жаропрочной аустенитной стали типа 347 по стандарту ASTM при постоянной средней температуре цикла. В логарифмических координатах зависимость числа циклов до разрушения от величины пластической деформации описы- [c.67]

Обработанные по методу наименьших квадратов данные испытаний представлены на рис. 67 в виде зависимостей числа циклов до разрушения /Vp от пластической и упругопластической е деформаций термического цикла. Полученные результаты свидетельствуют о сложном влиянии наклепа и режима последующей термообработки на термоциклическую долговечность аустенитной стали типа 18Сг—lONi. [c.153]

Нержавеющие стали, как и все прочие металлические материалы, подвержены усталостному разрушению. В отсутствие коррозии все типы нержавеющих сталей имеют истинный предел усталости, который равен примерно половине временного сопротивления (для сталей с очень высоким временным сопротивлением эта доля несколько меньше). В коррозионной среде предел выносливости отсутствует и число циклов, приводящих к разрушению, становится функцией циклического напряжения при любых уровнях последнего. Кривая зависимости напряжения от логарифма числа циклов также смещается в сторону меньших напряжений. Взаимосвязь состава и прочности стали И параметров коррозионной среды с усталостным разрушением слишком сложна и не может быть детально здесь рассмотрена. В качестве общего примера можно привести такие цифры предел коррозионной выносливости (10 циклов в 3%-ном растворе Na l) смягченных мартенситных сталей равен примерно 120 МН/м , а смягченных аустенитных сталей 200 МН/м , [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...