Повреждаемость циклическая

Циклическая прочность зависит от перегрузок, которым деталь подвергается перед нагружением. По Френчу влияние перегрузок характеризуют построением кривых повреждаемости. Метод заключается в предварительном нагружении образцов напряжениями, превосходящими предел выносливости, при различном чис- [c.286]

Испытания на усталость по Велеру и на повреждаемость по Френчу проводят при стабильных по времени и непрерывно действующих циклических нагрузках. Этот вид нагружения свойствен лишь некоторым машинам, работающим непрерывно и на постоянном режиме (стационарные силовые двигатели, электрогенераторы, мащины, встроенные в автоматические линии непрерывного действия). Большинство же машин работает на переменных режимах с правильно или неправильно чередующимися цикла.ми и различным уровнем напряжений в циклах (транспортные, строительные и т. д.). [c.306]

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф- [c.365]

Наиболее чувствительна к любым дефектам, возникающим в объеме металла, сосредоточенная часть относительного сужения или предельная пластичность надрезанных образцов. Указанные характеристики были использованы авторами совместно с А. В. Гурьевым и В. И. Водопьяновым при изучении процесса циклической повреждаемости титановых сплавов. Исследования выполняли на образцах сплавов ВТ5-1 и ВТ6. Образцы подвергали жесткому симметричному нагружению растяжением-сжатием при амплитуде пластической деформации 0,6 %. Последующее испытание образцов на растяжение производили в двух состояниях непосредственно после циклического нагружения разной длительности и [c.188]

В общем случае нагружения материала в области МЦУ связь между деформациями и накапливающимися повреждениями описывается кинетическими уравнениями повреждаемости [42]. Расчеты циклической долговечности дисков имеют приближенный характер из-за отсутствия констант, входящих в кинетические уравнения повреждаемости, и их обычно проводят принимая ряд допущений, упрощающих описание процессов циклического упругопластического деформирования материала и накопления в нем повреждений [43]. [c.38]

Представление о соотношении между периодом развития трещины и долговечностью материала в разных областях много- и малоцикловой усталости может быть получено при более детальном рассмотрении кривой усталостного разрушения материалов по стадиям накопления повреждений и роста трещин [27]. В ходе циклического нагружения при постоянном уровне переменного напряжения в материале протекает первоначально процесс накопления необратимой повреждаемости, и при достижении некоторого критического уровня плотности дефектов происходит возникновение начальной поверхности трещины или зоны очага [c.55]

Рис. 1.15. Диаграммы (а) циклического разрушения материалов и (б) относительной их живучести но стадиям I — необратимой повреждаемости II — зарождения трещины III — роста трещины IV — полной долговечности, связанной с разрушением материала V — пов-торно-статическим разрушением [27] (в) зависимость относительного периода зарождения усталостной трещины iV, / Nf от размаха напряжений, Аа, в образцах из алюминиевого снлава 2024-ТЗ для длины распространения трещины 0-15 мм при различных радиусах р в вершине концентратора глубиной h [26] (г) рассеяние экспериментальных данных по зависимости длины усталостной трещины от числа циклов нагружения стальных образцов (С — 0,21 r — 0,21 Мп — 0,47 Си — 0,21 Сг — 0,09 %) при двух уровнях напряжения [97]

По-видимому, более правилен метод учета влияния длительности цикла раздельным подсчетом повреждаемости материала от циклической нагрузки и от статического действия нагрузки в период выдержки при /max с последующим суммированием этих долей повреждения по тому или иному закону, как это показано в гл. 5. [c.77]

Обоснованный вывод по этому вопросу сделан в работах А. П. Гусенкова и Р. М. Шнейдеровича ( 86] и др.), в которых показано, что линейное суммирование долей статической и циклической повреждаемости справедливо, если их представлять в деформационном выражении [c.149]

Нагружение по циклам сложного профиля, например трапецеидальным, приводит к накоплению одновременно с циклическим и статического повреждения, что следует учитывать соответствующими методами суммирования долей повреждаемости. [c.157]

Рассмотрим более общий случай, когда необходимо суммирование статической и циклической долей повреждаемости. Рассчитаем долговечность рабочей лопатки турбины, температурное и напряженное состояния которой описаны в работе [71]. [c.183]

В связи с решением задач по обеспечению надежности и долговечности работы бурильной колонны в условиях бурения нефтяных и газовых скважин необходима оценка предельного состояния сталей бурильных труб с усталостными трещинами в условиях динамического и циклического приложенного напряжения. В процессе бурения скважин в бурильной колонне происходит постепенное накопление циклической повреждаемости, вызываемое высоким градиентом напряжений при ее работе. Поведение различных марок сталей бурильных труб по-разному сказывается на работоспособности и долговечности последних. [c.107]

Метод внутреннего трення, являясь наиболее чувствительным из всех методов изучения микродеформации и других неупругих эффектов, используется для физических исследований твердых тел, оценки их качества и прогнозирования поведения материалов при циклическом нагружении. Внутреннее трение может быть характеристикой повреждаемости изделий при испытаниях без разрушения, что очень важно для практики и теории усталостных испытаний. Момент зарождения усталостной трещины и ее рост связаны с интенсивным увеличением декремента затухания. [c.164]

Рассматриваются результаты применения феррозондово-го метода контроля для оценки накопления усталостной повреждаемости металла стальных бурильных труб. Показано, что по характеру приращения амплитуды сигнала эдс второй гармоники с феррозондового преобразователя можно построить обобщенную диаграмму циклической повреждаемости. Определена циклическая вязкость разрушения, являющаяся допуском для безопасной работы образцов с усталостной трещиной, в зависимости от величины приложенного напряжения. [c.235]

Наиболее обстоятельная структурно-энергетическая интерпретация причин разрушения металлов при циклических нагружениях дана В. С. Ивановой [81]. Линия повреждаемости, предложенная автором, устанавливает начало необратимых повреждений в металле, связанных с зарождением микроскопических трещин. [c.52]

С целью проверки и обоснования основных положений термодинамической теории впервые проведены комплексные экспе-ри.ментальные исследования кинетики изменения составляющих энергетического баланса процесса повреждаемости и закономерностей усталостного разрушения металлов при симметричном цикле осевого растяжения — сжатия в широком диапазоне амплитуд циклических напряжений [4, 8]. Получены суммарные, относительные и удельные (отнесенные к единице деформируемого объема материала) термодинамические характеристики процесса, дающие богатую и ценную информацию о физической природе и механизмах процесса усталостного разрушения металлов. [c.90]

Результаты этих исследований позволили проанализировать взаимную связь закономерностей циклического деформирования, повреждаемости и разрушения металлов с термодинамическими характеристиками процесса и сделать следующие важные выводы. [c.90]

Уменьшение пластичности жаропрочных сталей и сплавов, связанное с механической обработкой и другими технологическими операциями, в которых производится предварительная пластическая деформация, приводит к ускорению повреждаемости сталей и сплавов при действии циклического и длительного статического нагружения, а следовательно, к уменьшению долговечности и особенно к снижению сопротивления многократным перегрузкам при испытании на усталость и длительную прочность. [c.201]

При высоких температурах развитие повреждаемости при циклическом нагружении происходит не только в результате накопления местной циклической пластической деформации, но и за счет продолжительности действия напряжений, т. е. ползучести (временной фактор). Однако с увеличением частоты нагружения (на одинаковой базе циклического воздействия) влияние его будет уменьшаться, так как продолжительность действия напряжений уменьшается обратно пропорционально частоте циклов, следовательно, при этом уменьшится и степень повреждаемости металла за счет временного фактора. [c.244]

Она также может быть использована для оценки способности металлов к перегрузкам и ускоренного построения кривой повреждаемости Френча и для изучения других вопросов, связанных с исследованиями металлов при циклических нагрузках. [c.42]

Примерно с 1943 г. встал вопрос об исследовании процессов накопления повреждаемости металла при циклических нагружениях. Интерес к этому вопросу был вызван тем. что большинство деталей машин ра- [c.7]

Исследования критериев малоциклового разрушения при повышенных и высоких температурах ведутся в последнее время весьма интенсивно, о чем свидетельствует большое количество различных предложений, посвященных выбору физически обоснованной меры повреждаемости материала в процессе эксплуатации и разработке соответствующих кинетических зависимостей, позволяющих оценивать остаточный ресурс конструкций в связи с параметрами процессов нагружения и нагрева. Существующие опытные данные указывают на значительную сложность физических процессов, приводящих к разрушению материала при высокотемпературном циклическом нагружении. Взаимодействие стадий образования и подрастания микропор и микротрещин в процессе пластического деформирования, слияния микротрещин, образования и распространения макротрещины подчиняется сложным статистическим закономерностям и не получило до настоящего времени исчерпывающего теоретического описания. Поэтому практически все существующие модели накопления повреждений базируются, как правило, на феноменологических представлениях. При этом оценку накопленных в процессе деформирования повреждении осуществляют, используя различные скалярные и тензорные параметры [18—201 (эффект Баушингера, длина траектории пластического деформирования, изменение плотности и т. п.), являющиеся макроскопическими (механическими) характеристиками явлений, определяющих на структурном уровне накопление и перераспределение поврежденности материала. [c.16]

При длительном статическом нагружении, когда материал находится под действием максимальных напряжений в течение всего времени, величина т в приведенных выше зависимостях принимается равной непосредственному времени нагружения. В случае циклического нагружения с треугольной или трапецеидальной формами циклов в указанные зависимости необходимо вводить эквивалентное по повреждаемости время Тд [13], равное произведению текущего (в данный момент) числа циклов нагружения на эквивалентное время цикла Тцд. Последнее определяется с учетом возможного различия в скорости деформирования или нагружения в полуциклах растяжения и сжатия, различной чувствительности материалов к выдержкам при растяжении и сжатии, а также соотношения времен выдержек в полуциклах растяжения и сжатия. Принимая во внимание обозначения соответствующих времен, приведенных на рис. 4.12, величину Тцэ представляем как [c.81]

Одной из наиболее важных задач в решении проблемы усталости материалов является разработка методов оценки их повреждаемости в процессе циклического нагружения и методов прогнозирования усталостной прочности металлов по результатам простых по программе и не столь продолжительных по времени испытаний. [c.71]

Эти сложные требования к пускам и остановкам турбины вызывают необходимость выполнения научных исследований для выяснения циклической прочности в условиях чередования относительно кратковременных перегрузок в диапазоне температур 473—773 К со стационарной ползучестью. Необходима также методика для оценки степени повреждаемости после продолжительной эксплуатации и для определения ресурса. [c.85]

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]

Следует отметить, что накопление повреждений будет происходить и при условии, когда напряжения еще не достигают циклического предела текучести 5т, так как в этом случае идут процессы микротекучести. Тем не менее повреждаемость материала в условиях микротекучести будет достаточно малой и поэтому скоростью развития трещины при оценке AKth можно пренебречь (dL/dN Q). Строго говоря, при расчете НДС в окрестности вершины трещины нужно использовать параметр ат" < От, характеризующий сопротивление материала микро-пластическому деформированию. Однако известно, что в этом случае большинство положений теории пластичности не приемлемо [195, 206, 379]. Выходом из этого положения является анализ НДС в рамках теории пластичности (в расчет вводится параметр От), но и при анализе накопления повреждений учитывается повреждаемость от упругих (с макроскопических позиций) деформаций (см. раздел 2.3). [c.214]

ДО разрушения конструктивного элемента аппарата. Наряду с механохимической повреждаемостью в процессе циклического нагружения имеет место усталостная (малоцик-повая и многоцикловая) повреждаемость. [c.386]

Стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения) завершается достижением линии необратимых циклических повреждений. Одним из самых ранних методов необратимой степени повреждаемости при усталости является метод построения линии, предложенной X. Френчем (1933г.), заключающийся в тренировке образца выше предела выносливости и последующем циклическом деформировании при напряжении, равном пределу выносливости (рис. 28). Если образец при перегрузке разрушается на пределе выносливости (до достижения базового числа циклов), значит он пoJ/y-чил необратимое повреждение. Если после перегрузки на уровень предела выносливости образец простоял базовое число циклов, то он не поврежден и на нем ставится стрелка вверх. Границей необратимо поврежденных образцов и образцов, которые после перегрузки достигают базы испытания, и является линия необратимых повреждений. [c.48]

Независимо от назначения ЭЦИ одним из основных условий эквивалентности испытаний является обеспечение подобия в накоплении повреждений при испытаниях и в эксплуатации [55]. Однако расчеты повреждаемости при испытаниях и в эксплуатации опять-таки ведутся на основе вышеуказанных представлений и допущений. В результате введения на стадиях расчета и экспериментального определения циклической долговечности дисков вышеотмеченных упрощений и допущений весьма сложные ПЦН как по видам входящих в их состав нафузок, так и по вариантам сочетания и наложения друг на друга последних можно приводить фактически к простому пульсирующему циклу (рис. 1.7) [c.43]

С другой стороны, при выборе эксплуатационного цикла не следует принимать значения длительности, близкие к наиболее повреждающему циклу, так как в этом случае ресурс работы изделия будет сокращен. Причина такого влияния цикла малой длительности, в котором выдержка составляет минуты, заключается в кинетике релаксационного процесса, происходящего в течение выдержки. Характер изменения термонапряжений в процессе релаксации существенно различен в течение выдержки основная релаксация напряжений, развитие деформации ползучести (а следовательно, и повреждаемости) происходят именно в первые минуты процесса выдержки. Цикл без выдержки при /max не содержит деформации ползучести (если не считать кратковременную ползучесть, развивающуюся в процессе нагружения до выхода на /max) циклу с выдержкой 10— 15 мин соответствует деформация ползучести, несущественно превышающая деформацию при Тв=1- 5 мин, а длительность нагружения во втором случае значительно больше. Таким образом, при термонагружении циклами малой длительности быстро возрастают и число циклов и циклическая деформация ползучести, что и обусловливает минимальное время до разрушения [c.79]

Различный характер разрушения при термоциклическом нагружении циклами различной длительности является следствием разных процессов повреждаемости, которые одновременно развиваются при сложном нагружении материала циклическими и статическими нагрузками. В циклах с длительными выдержками основное значение имеют длительные статические свойства при испытаниях по пилообразному циклу прочность материала определяется его сопротивлением малоцикловому разрушению. В промежуточной области нагружения необходимо учитывать ззаи.мное влияние статического и циклического повреждений и определять свойства материала при их различном соотношении. [c.82]

Частота нагружения при малоцикловой усталости, вж)дящая в уравнение (5.25), отражает влияние длительнО Сти цикла нагружения в том смысле, что циклы разной длительности (с различными выдержками на максимальной температуре) создают различную статическую повреждаемость. Однако при разделении бщей повреждаемости на циклическую и статическую [c.119]

Как будет показано в п. 23, статическую и циклическую доли повреждаемости можно суммировать также и во временном виде. Линейное суммирование при этом не соответствует экспериментальным данным (см. рис. 85). Это подтверждают и результаты испытания сплава ХН73МБТЮВД на рис. 75 кривая пре- [c.133]

В настоящей работе рассматриваются результаты применения феррозондового метода контроля для оценки усталостной прочности ряда сталей бурильных труб ( Д , К , Е , Е М ) с учетом напряженного состояния, возникающего в процессе эксплуатации, а также закономерности усталостной повреждаемости. Фер-розондовый метод контроля использован также для оценки характеристик циклической вязкости разрушения материала на цилиндрических образцах с развитием односторонней трещины усталости при изгибе с вращением. [c.107]

Исследование закономерностей усталостного разрушения металлов показало, что длительность периода развития усталостных трещин может составлять основную часть общей долговечности образца. Известно, что отношение числа циклов, необходимых для зарождения трещины, к числу циклов распространения трещины до разрушения образца зависит от механических свойств материала и уровня амплитуды напряжения. С повышением амплитуды напряжения это соотношение понижается и в малоцикловой области числом циклов, необходимым для зарождения трещины, можно пренебречь, Прямые наблюдения развития микротрещииы при циклическом нагружении металлов позволяют высказать гипотезу о возникновении трещин критической длины в конце стадии зарождения, которой соответствует число циклов на экспериментально определенной линии повреждаемости (линия Френча). Трещины критической длины возникают также при нагружении исследуемых металлов с амплитудой напряжения, равной пределу усталости. При определенных условиях они являются нераспространяющимися трещинами и определяют предел усталости металлов с точки зрения механики разрушения. [c.14]

Ю " —10 мы/цикл (для стали). Достижение величины АКа определяет резкое изменение ускорения роста трещины вследствие возрастания интенсивности деформации в пластической зоне у вершины трещины [61. Это значение соответствует началу смены доминирующего механизма разрушения на другой конкурирующий механизм или изменение долей конкурирующих механизмов, чему соответствует иногда изменение параметров микрорельефа действующего механизма разрушения. Значение АКа лежит на участке Пэриса диаграммы, разделяя тем самым область II на две ПА, соответствующую сравнительно медленному подрастанию трещины (с небольшим ускорением), и ИВ, соответствующую ускоренному развитию трещины, с резко возросшим ускорением (рис. 3). Во многих случаях в расчеты на долговечность работы материала с трещиной следует брать не величину циклической вязкости разрушения Kf , характеризующую катастрофическую ситуацию, а критерий Ка, обеспечивающий определенный запас долговечности, что предотвращает ускоренный опасный рост трещины. Использование критерия Ка при проектировании элементов конструкции полностью отвечает принципу безопасной повреждаемости, новому принципу конструирования [7]. Как отмечает С. И. Кишкина, согласно этому принципу допущение трещины определенной длины уменьшает коэффициент запаса при конструировании, повышая весовую эффективность конструкции, однако возникновение трещины усталости не должно приводить к аварийной ситуации. [c.254]

С увеличением частоты нагружения скорость пластической деформации отстает от скорости нагружения, вследствие чего пластическая деформация за полупериод цикла не соответствует уровню напряжений, возникающих за это время. Поэтому накоп- ление повреждаемости, обусловленное пластической деформацией, с увеличением частоты нагружения несколько замедляется, а это способствует повышению усталостной прочности металла. Наряду с этим циклическое нагружение вызывает нагрев металла из-за потерь на внутреннее трение. При дальнейшем увеличении частоты нагружения нагрев металла возрастает, снижая этим сопротивление усталости. [c.243]

Учет этих же параметров при разработке соответствующих моделей упругопластического поведения материала при циклическом нагружении позволяет в ряде случаев перейти к последующей оценке долговечности по критерию повреждаемости без постановки дополнительных экспериментов. Такой подход реализуется, например, в главе 6 данной монографии, где в описываемой модели термовязкопластичности с комбинированным упрочнением вводится тензор остаточных микронанряжений, обусловливающий трансляцию поверхности текучести и являющийся макроскопической характеристикой ориентированных микронанряжений. При этом программа базовых экспериментов предусматривает определение функции, характеризующей смещение центра поверх- [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...