Асимметрия распределения цикла

При нерегулярном нагружении возникает дополнительное влияние на рост трещины переходных режимов нагружения, которые усиливают или ослабляют влияние асимметрии цикла. Это приводит к возникновению переходных процессов в пределах нескольких циклов нагружения после смены режима. Уменьшение минимального напряжения, что соответствует увеличению асимметрии цикла без изменения максимального напряжения цикла, в течение нескольких переходных циклов нагружения сопровождается постепенным увеличением, а далее — снижением шага усталостных бороздок. Аналогичным образом реализуется переход от меньшего к большему максимальному напряжению при неизменном минимальном напряжении цикла, как в случае однократного изменения режима, так и в случае его многократного изменения в направлении роста трещины. Наличие зоны пластической деформации в вершине трещины порождает эффекты взаимного влияния нагрузок на переходных режимах нагружения. Наблюдаемые флуктуации обусловлены неравномерностью протекания переходных процессов вдоль всего фронта трещины. Вносимое возмущение на переходном режиме нагружения материала в процесс роста трещины в результате возрастания размаха напряжения первоначально реализует более интенсивное повреждение материала в срединной части образца. Только после выравнивания распределения энергии вдоль всего фронта трещины в течение некоторого периода циклического [c.290]

Соответствующий коэффициент асимметрии цикла, учитывающий реальное распределение напряжений в области вершины трещины, можно найти по формуле [c.53]

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]

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]

Перегрузка снижает уровень растягивающих напряжений в исследуемой зоне. Кривая 1 на рис. 7.15 описывает распределение стабилизировавшихся напряжений ое/от в зоне отбортовки сосуда давления, нагруженного циклически при Сте /ат = 0,5. Кривая 2 описывает распределение напряжений при том же уровне циклической нагрузки, но предварительно нагруженных до уровня ае /от =0,7. Уменьшение максимальных напряжений в полуцикле растяжения вызвано действием сжимающих остаточных напряжений. Эпюры стабилизировавшихся остаточных сжимающих напряжений Ово, возникающие в зоне отбортовки сосуда давления при наличии (кривая 2) и при отсутствии (кривая 1) перегрузки, приведены на рис. 7.15. Как видно из данных рисунка, остаточные напряжения, обусловленные перегрузкой, приводят к уменьшению среднего напряжения цикла, максимальных растягивающих напряжений и коэффициента асимметрии цикла напряжений Гд от —0,67 до перегрузки до —1,2 после перегрузки. [c.149]

Пример 8.24. Проверить гипотезу о нормальности распределения логарифма числя циклов до разрушения при усталостных испытаниях с помощью показателей асимметрии и эксцесса на основании данных, приведенных в табл- 2.3, если выборочные значения указанных статистик составляют 5 = 0,226 н = —0,260 (см- пример 2-2). [c.92]

Местное обжатие. Этот способ, предложенный в Великобритании [221, 222], заключается в сжатии металла, лежащего около концентратора напряжений между круглыми штампами, до такой степени, чтобы произошло общее течение материала между штампами. При этом возникают сжимающие остаточные напряжения. Линия, соединяющая центр сжатой точки с концентратором напряжений, параллельна направлению приложенных напряжений (см. рис. 143, а). Этот способ широко исследовали в Британской сварочной ассоциации [221] на образцах с приваренными продольными ребрами (см. рис. 66, к). Испытания проводили при четырех коэффициентах асимметрии цикла Ra = 0,5 0 —1 —4 и трех различных распределениях остаточных напряжений [c.236]

Рис. 11.2. Среднее квадратическое отклонение S, коэффициент вариации V, коэффициент асимметрии и эксцесс Е распределения полных циклов

Для учета асимметрии нагрузочного режима в блок-схеме предусмотрены два решения (блоки 5.1, 5.2) приведение параметров кривой усталости, в частности амплитуды предела выносливости определение эквивалентной амплитуды для каждого цикла нагружения, приведенного к симметричному, при схематизации в виде двумерного распределения. [c.46]

Исключение составляет случай одномерной схематизации, при котором. распределение амплитуд формируется с учетом асимметрии полуциклов при помощи коэффициентов р или а, и среднего значения s . (см. табл. 2.10). Однако замена материала детали или технологии изготовления может привести к изменению коэффициентов р и а и, следовательно, потребует проведения новых испытаний. Следует заметить, что в литературе отсутствуют рекомендации по учету асимметрии при схематизации методом полных циклов. [c.131]

Если амплитуды процесса с е > О определены в виде полуразности соседних экстремумов, то необходимо ввести дополнительный параметр — среднее значение цикла. Это приводит к двумерной- схематизации амплитуды — средние значения. Для деталей, нечувствительных к асимметрии, нагрузочный режим можно рассматривать как одномерный с рэлеевским распределением амплитуд и с интенсивностью (йм- [c.195]

Наиболее полно разработано нахождение доверительных интервалов при оценке параметров, определяющих нормальное распределение. Хотя распределение значений механических характеристик обычно отличается от нормального, его в ряде случаев можно привести к нормальному посредством нормализующего преобразования. Это значительно упрощает последующую статистическую -обработку. Например, эмпирическое распределение числа N циклов до разрушения (см. рис. 12.10, а) заметно отличается от нормального (сильная асимметрия, нет отрицательных значений). На рис. 12.10,6 построена гистограмма распределения для значений = lg(A — о), где Мд — так называемый порог чувствительности по циклам (см. гл. 13), и проведена кривая плотности нормального распределения, которая показывает, что распределение g N — Мо) близко к нормальному. [c.404]

Эффективным коэффициентом концентрации при напряжениях, переменных во времени, называется отношение предела выносливости, определенного на гладком образце, к пределу выносливости образца с концентратором напряжений. Этот коэффициент, зависящий от степени асимметрии цикла изменения напряжений, закона распределения напряжений в образце, его абсолютных размеров и, наконец, от особенностей материала образца, обозначается где индекс г указывает, к какому типу цикла относится этот коэффициент. Таким образом, эффективный коэффициент определяется [c.636]

Распределение пределов усталости в функции асимметрии цикла даётся Диаграммой (фиг. 195), получаемой экспериментально. В ней по оси X откладываются средние напряжения а по оси у — максимальные напряжения на пределе усталости Zf. Граница I соответствует постоянной нагрузке, граница П — однозначному циклу, граница П1 — знакопеременному симметричному циклу. Для данного цикла, характеризуемого величинами и в том случае, если не учитываются дополнительные факторы динамики и концентрации напряжений по диаграмме распределения усталости, в этом общем случае следует подобрать такую вертикаль, для которой [c.113]

Результаты расчета изменения напряжений в условиях развития циклической ползучести приведены на рис. 2.4 и 2.5 [11]. Тонкая линия относится к упругому расчету, жирная — к расчету с учетом циклической ползучести. На рис. 2.5 штриховой линией приведены также кривые распределения напряжений при установившейся ползучести для соответствующих постоянных усилий . Изменение напряжений по времени в пределах каждого полуцикла невелико при переходе с одного режима нагрузки на другой напряжение меняется на величину размаха До, практически не отличающуюся от упругого. Роль ползучести сводится главным образом к изменению среднего за цикл напряжения, т. е. асимметрии цикла. [c.281]

Статистическая обработка результатов испытаний. При оценке усталостной прочности используют статистические методы, аналогичные применяемым при оценке длительной прочности (см. стр. 138-140). Результаты статистической обработки экспериментальных данных усталостных испытаний показали, что разброс характеристик сопротивления усталости достаточно хорошо описывается законом нормального распределения [102]. Так, в работе [103] приведены результаты обработки результатов испытаний жаропрочных сплавов различных марок. Принимается линейная зависимость вида а - Ыgo. Значения коэффициентов а, Ь, а также среднеквадратичного отклонения 5 и коэффициента корреляции г определялись в зависимости от температуры, среды, асимметрии цикла, формы образца (табл. 2.17). [c.171]

Испытания показывают, что с росто.м N уменьшается абсолютное значение За/йМ и кривая распределения предела выносливости имеет горизонтальную асимптоту. Значит, при каком-то числе циклов испытание образца необходимо прекратить. Это число циклов Л о принято называть базой испытаний. Для различных материалов приняты различные базы испытаний так, для стальных образцов Уо=10 , для цветных металлов и сталей, закаленных до высокой твердости, Л/о = 10 и т, д. Наибольшее напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостного разрушения до базы испытания, называется пределом выносливости и обозначается (рис. 2.112). Для образцов при коэффициенте асимметрии цикла —1 пределы выносливости при нормальных напряжениях обозначаются 0 , а при касательных напряжениях т , . [c.246]

Пример 1.1. Рассчитать сварные соединения однодискового зубчатого колеса, передающего вращающий момент Т— 30 кН-м (см. рис. 1.2). Внутренний диаметр диска 1 = 210 мм, наружный 2 = 500 мм. Материал обода, ступицы и диска — сталь СтЗ. Распределение нагрузки по сварному шву неравномерное —циклическое, с коэффициентом асимметрии цикла / = 0,3. Сварка ручная, дуговая электродом Э50А. Шов двусторонний (г = 2). [c.32]

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]

Изменение асимметрии цикла нагружения в вершине трещины с ее ростом. Перераспределение напряжений от внешней нагрузки, действующих в области вершины трещины в полу-циклах растяжения и сжатия, может вызывать остановку развития усталостной трещины. Анализ такого перераспределения был проведен в работах И. В. Кудрявцева и В. Линхарта. На рис. 9,а показана схема распределения осевых напряжений в образце с концентратором, полученная при испытании на усталость при симметричном цикле напряжений (растяжения-сжатия) с амплитудой номинального напряжения Оц. До возникновения усталостной трещины эпюры растягивающих и сжимающих напряжений идентичны, а материал в области вершины концентратора реально подвергается нагружению по симметричному циклу с амплитудой а Оп и R = — (цикл 1—2). Если эта амплитуда превышает предел выносливости исследуемого материала, то в вершине надреза возникает усталостная трещина. После ее развития на глубину I распределение сжимающих напряжений не изменится, так как трещина, сомкнувшись, будет передавать нагрузку как исходное неповрежденное сечение, а по величине сжимающие напряжения при вершине трещины уменьшаются растягивающие напряжения сконцентрируются в вершине трещины, максимум их будет соответствовать величине аат(Тн(а(гт — теоретический коэффициент концентрации напряжений для трещины глубиной h + l). [c.23]

Большинство факторов, оказывающих воздействие на сопротивление материалов усталости, а следовательно, в большей или меньшей степени влияющих на закономерности образования нераспространяющихся усталостных трещин, можно разделить на четыре основные группы. К первой группе относятся особенностп геометрического строения деталей, а именно их размеры, острота и глубина концентраторов напряжений, — иными словами, все параметры, которые определяют неравномерность распределения напряжений в деталях. Вторая группа — факторы, связанные с режимом нагружения, такие, как, например, уровень максимальных напряжений цикла и коэффициент асимметрии цикла, нестационарность режима нагружения, существование перегрузок и др. К этой группе можно отнести и факторы, связанные со схемой приложения нагрузки. Третья группа — факторы, связанные с механическими свойствами и структурой материала, из которого изготовлены детали. К четвертой группе относятся факторы, связанные с внешними условиями, в которых эксплуатируются различные детали температура, коррозионная среда, вакуум и др. [c.69]

Анализируется бимодальный закон распределения долговечности конструкционных материалов при действии переменных напряжений с постоянной амплитудой. Проведено сравнение расчетных и экспериментальмых зависимостей числа циклов до разрушения при сложеюм нагружении, когда напряжения с высокой частотой накладываются на циклически изменяющееся напряжение с постоянной амплитудой и заданной асимметрией циклической нагрузки. [c.423]

Эпюры распределения упругих деформаций Эг в первых циклах показаны на рис. 1.31,а. Все стержни модели можно разбить на три группы. Стержни первой их них г < 2гв / (в — г ), наиболее слабые , деформируются неупруго при симметричном по напряжениям цикле никаких изменений с ростом числа циклов здесь не происходит. В третьей z гп/сх), наиболее сильной группе, стержни работают упруго, т. е. также стабильно по числу циклов. Во второй, промежуточной группе будет происходить постепенное смеш ение петель гистерезиса с уменьшением асимметрии по напряжениям. Стабилизация наступит после того, как часть стержней перейдет в третью группу, в то время как другая — в первую группу (рис. 1.31, а, эпюра ОЕОВС и ОНКЬМ). На плоскости е г это соответствует смеш ению петли асимптотическое состояние показано пунктиром на рис. 7.37, б. Переход в это состояние (циклическая релаксация напряжений) происходит с постепенно убываюш ей скоростью. [c.212]

Однако экспериментальные исследования распределения напряжений в спиральных камерах, проведенные на Братской и Красноярской ГЭС, показали, что на ряде режимов работы турбины на спиральную камеру наряду со статической передается и динамическая составляющая нагрузки. При этом хотя циклическа[я нагрузка равна примерно 5—7% статической, из-за высокой чувствительности к асимметрии цикла, которую имеют материалы, применяемые для изготовления спиральных камер (с учетом коррозии коэффициент чувствительности составляет 0,3—0,4), необходимо определять их усталостную прочность. [c.123]

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]

Описанные выше методы схематизации случайного процесса нагружен-, ности основаны на однопараметриче-,ской систематизации, в результате которой принимается во внимание только один параметр — амплитуда напряжений. Более полной является двухпараметрическая систематизация, в результате которой получается корреляционная таблица, характеризующая двухмерную плотность распределения амплитуд и средних наг -ряже-ний цикла (рис. 27). В этом случае для учета асимметрии цикла целесообразно перейти к функции распределения эквивалентных амплитуд, приведенных к симметричному циклу по соотношению [c.288]

Детали, подверженные повторно изменяющимся нагрузкам, рассчитывают на усталостную прочность. За предельное напряжение в некоторых случаях принимают предел выносливости при симметричном цикле нагружения или а иногда предел выносливости при соответствующей асимметрии цикла изменения напряжений 0 или т,. Действующим напряжением Орад или Траб при этом является эквивалентное напряжение 0д или Т3, соответствующее заданному характеру изменения напряжения но времени и определяемому кривой распределения / (0) или f (т). Метод определения эквивалентного напряжения изложен ниже. [c.203]

К третьей категории сведений о дуге, несколько расширяющих представления об этой форме разряда, следует отнести установление причинной связи между разнородными явлениями дугового разряда, ускользавшей до настоящего времени от физиков. Найденная в работе. воз1мож1ность установлетия причинной связи между явлениями, по м-неиию автора, является наиболее существенной чертой применениого здесь подхода к проблеме дуги, основывающегося на исследовании устойчивости дугового цикла. На этой стороне вопроса следует остановиться несколько подробнее. Как можно видеть из приведенного отчета, при исследовании выявились две основные линии подобной связи между явлениями. С одной стороны, оказались тесно связанными друг с другом как проявления внутренней неустойчивости дуги ее самопроизвольные погасания, различного рода колебательные процессы и обнаруживаемая катодным пятном тенденция к непрерывному перемещению по металлу. С другой стороны, основываясь на данных о неустойчивости пятна и влиянии на дугу магнитного поля, оказалось возможным установить связь между различными формами движения пятна на однородном жидком катоде в виде его направленного движения в магнитном поле, деления и хаотического перемещения по катоду. Указанные типы движения оказались лишь различными формами одного и того же процесса непрерывной перестройки катодного пятна, связанного с его неустойчивостью и контролируемого распределением суммарной напряженности магнитного поля в районе пятна. Как показало детальное исследование поведения пятна при варьируемых условиях опыта, направление перестройки при произвольных условиях правильно описывается сформулированным в работе принципом максимума поля с учетом собственного магнитного поля дуги. Таким образом, основные формы движения катодного пятна находят простое объяснение при учете роли собственного поля дуги, сводящейся в данном случае к внесению асимметрии или неоднородности в распределение суммарного поля в районе пятна. [c.300]

Рис. 1.16. Гистограммы распределения нагрузок (а) и напряжений в поясе башни при действующих иоэффицнентах асимметрии цикла у каждой ступени г б) к приведенные К симметричному циклу г = — 1

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...