Накопление пластических деформаци повреждений

Циклическое накопление пластической деформации при переменном нагружении обусловливает процесс суммирования повреждения в металле, приводящий к образованию макротрещины и к окончательному разруше-6 83 [c.83]

Поскольку усталостные повреждения включают накопление пластической деформации, как предсказать поведение двухфазного материала, в котором упрочняющая фаза часто совершенно непластична [c.376]

Ползучесть—накопление пластической деформации и повреждений во времени — по своей природе явление статистическое, и характеристики жаропрочности подчиняются законам теории вероятности [59]. [c.69]

Для упрощения задачи изучения закономерностей накопления пластической деформации и повреждений в одних случаях определяют влияние температурных колебаний, в других при постоянной температуре дискретно меняют нагрузки, наконец, многие исследователи из чают поведение материала при комбинированных изменениях температурно-силовых режимов работы как при одноосном нагружении, так и в условиях сложного напряженного состояния. [c.165]

В работе [13] показано, что в общем случае нагружения, когда в материале возникают все виды неупругих деформаций — мгновенные пластические в каждом цикле, деформации ползучести в цикле, накопленные пластические деформации за N циклов и накопленные деформации ползучести за это же время, суммарное повреждение П следует определять как сумму относительных долей повреждений, вызываемых каждым из перечисленных выше видов деформаций [c.149]

Условия возникновения разрушения определяются циклическими и монотонными процессами накопления пластических деформаций и соответствующего повреждения (исчерпания ресурса пластичности). Поэтому для определения потери несущей способности элементов конструкций при длительном циклическом нагружении при повышенных температурах требуется анализ кинетики полей деформаций (по этапам нагружения) вычислительными методами, что требует от ЭВМ повышенной емкости памяти и быстродействия. [c.27]

Примером комбинированного уравнения деформационного типа может служить известное уравнение малоцикловой усталости для общего случая мягкого нагружения. Предположим, что повреждения, связанные с односторонним накоплением пластических деформаций (см. п. 1.3), и повреждения, связанные с возникновением петель пластического гистерезиса, суммируются. Комбинируя выражения (3.40) и (3.42), получим [c.93]

Показатели, определяющие конструктивно-технологическое совершенство конструкционных элементов и машин. Рассмотрим частный случай накопления усталостных повреждений. Пусть работа одностороннего накопления пластической деформации за один цикл равна нулю. Тогда выражение для меры повреждений принимает вид [c.233]

Кинетика петли и односторонне накопленной пластической деформации при мягком нагружении обусловливают неравномерность накопления повреждений по числу циклов нагружения (рис. 4.10, б), которая учитывается при определении повреждения по уравнению (4.31). [c.98]

По аналогии с зависимостями (4.52) и (4.53) введем дополнительный член в уравнения (4.56) и (4.57), также записанные в повреждениях, который учитывал бы повреждение от односторонне накопленных пластических деформаций, и тогда для циклически стабильных материалов критерии (4.56) и (4.57) могут быть использованы при длительном циклическом нагружении в виде [c.122]

Таким образом, изменение микротвердости сталей ТС и 22к в зависимости от ширины петли или накопленной деформации также показывает, что процесс упругопластического деформирования не является монотонным, а протекает в три стадии (рис. 5.33). Первая из них характеризуется упрочнением материала с образованием полос скольжения и протекает в первые 10—15 циклов нагружения. Вторую стадию отличает интенсивное разупрочнение материала, связанное либо с накоплением пластических деформаций и образованием грубых полос скольжения, когда имеет место квазистатическое разрушение, либо циклических повреждений в виде микротрещин, когда разрушение имеет усталостный характер. На второй стадии нагружения идет накопление деформаций, а также статических и циклических повреждений. Третья стадия связана с развитием магистральной трещины и окончательным разрушением образца. При этом идет сильное накопление деформаций в случае мягкого нагружения или снижения нагрузки (при нагружений жестком) без существенного изменения микротвердости. [c.216]

Если к началу v-ro цикла накопления пластическая деформация <7v-i =2 (v — 1) то приращение степени повреждения мате- [c.147]

При мягком нагружении двум характеристикам развития пластических деформаций (ширине петли и накопленной пластической деформации) соответствуют два типа разрушения, наблюдаемые при растяжении — сжатии в упруго-пластической области усталостное разрушение и квази-статическое разрушение. Разрушение от усталости, связанное с накоплением усталостных повреждений, сопровождается образованием трещин усталости и характеризуется малой пластической деформацией. Квазистатическое разрушение обусловлено накоплением пластической деформации до уровня, соответствующего разрушению при однократном статическом нагружении. Такое разрушение происходит только у материалов, циклически разупрочняю-щихся и циклически стабильных, склонных к накоплению пластических деформаций. [c.108]

Процессы накопления усталостных повреждений и накопления пластических деформаций протекают одновременно, поэтому возможно также образование промежуточных форм разрушения, когда трещины усталости образуются на фоне развитых пластических деформаций. [c.108]

У материалов с менее выраженным накоплением пластических деформаций или усталостных повреждений наблюдается переходная зона разрушения и в зависимости от уровня напряжений происходит тот или иной вид разрушения. Циклически стабилизирующаяся сталь ЗОХГС при больших напряжениях может накапливать пластическую деформацию, и осуществляется квази-статическое разрушение. По мере понижения уровня напряжений интенсивность накопления пластических деформаций падает, что приводит к постепенному переходу от- квазистатического к усталостному разрушению (рис. 28). Квазистатическое разрушение отмечено светлыми точками, усталостное — черными. Переходная область сильно растянута от 50 до 1000 циклов нагружений (наполовину зачерненные точки). По мере приближения к усталостному типу разрушения пластичность падает. [c.110]

Совокупность функций S (1) н О t) характеризует векторный процесс нагружения q(/). Правая часть уравнения (3.71) зависит от накопленной пластической деформации. Приведем уравнение (3.71) к виду (3.1) относительно некоторой меры повреждений. Если за предельное состояние принято достижение заданного значения относительной деформации е,. , то естественная мера i = вр/е с предельным значением = 1. Если предельное состояние — разрушение, достигаемое при относительной деформации (s, 0), то мера повреждений ф = (s, 0). В последнем случае мы приходим [c.92]

Известны, например, предложения [1] связать циклическую долговечность конструкции с величиной коэрцитивной силы Н . В рамках этого подхода критический режим эксплуатации соответствует переходу элементов конструкции в пластику и такому накоплению повреждений в структуре металла, которое может вызвать хрупкое разрушение даже при номинальных нагрузках. Однако, учитывая стадийность процесса разрушения и неопределенность априори места, где накапливаются повреждения и происходит в первую очередь разрушение, нет оснований однозначно связывать уровень коэрцитивной силы с долговечностью элемента конструкции. Более того, нет оснований считать, что накопление пластических деформаций обязательно приведет к хрупкому разрушению. Последнее определяется положением температуры вязко-хрупкого перехода наклепанного металла по [c.7]

В. Серенсен, Н. А. Махутов и Р. М. Шнейдерович (1964—1966) предложили описание условий малоциклового разрушения на основе силовых и деформационных критериев разрушения. Анализ условий малоциклового разрушения получен ими на основе деформационных критериев. В качестве критерия квазистатического разрушения предложена величина предельной односторонне накопленной пластической деформации равной деформации при разрушении от однократной нагрузки для однородных и неоднородных напряженных состояний. Использование обобщенных кривых циклического деформирования и деформационных критериев позволило этим авторам (1966 и сл.) определить предельные состояния при усталостных малоцикловых процессах. Для случаев малоциклового нагружения, при которых интенсивности накопления квазистатических и усталостных повреждений сопоставимы, предельное число циклов устанавливается на основе гипотезы суммирования этих повреждений. [c.412]

Рассмотрим механизм накопления пластической деформации при ползучести и накоплении повреждений кристаллической решетки, приводящих в конечном счете к разрушению от исчерпания длительной прочности. [c.26]

Отказы, имеющие механическое происхождение. Эти отказы могут быть разбиты на две группы. К первой группе относят от.казы, носящие характер случайного выброса, хрупкое разрушение, превыщение предела упругости в какой-либо точке конструкции или машины, для которой остаточные деформации недопустимы, и, наконец, возникновение слишком больших упругих деформаций. Ко второй группе относят отказы, возникающие в результате постепенного необратимого накопления повреждений в конструкции накопление пластических деформаций или деформаций ползучести, накопление усталостных повреждений, ведущее к развитию усталостной трещины, и, наконец, механический износ. [c.168]

По своему характеру стационарные и квазистационарные нагрузки—это нагрузки длительного действия, вследствие чего они должны обладать умеренным или низким уровнем напряженности. Если уровень напряжений достаточно высок, чтобы имели место редкие перегрузки за предел упругости 8 (фиг. 2, а) и, вместе с тем, чтобы однократные перегрузки, полностью выводящие конструкцию из строя, были весьма маловероятны, то задача состоит в отыскании распределения вероятности остаточных деформаций к концу срока службы. Если же перегрузки за предел упругости 52- практически маловероятны, то следует ожидать выхода конструкции из строя в результате постепенного развития усталостной трещины (см. фиг. 2, где через обозначен предел выносливости или какой-либо другой параметр, ему эквивалентный). В обоих случаях задача сводится к анализу процесса накопления повреждений. В первом случае, представляющем интерес прежде всего для строительных конструкций, задача состоит в оценке накопленной пластической деформации. Во втором случае, весьма важном для авиации и машиностроения, ставится задача об оценке накопленных усталостных повреждений. [c.25]

Связанная постановка задачи, когда пластическое течение искажается нолем повреждений и одновременно повреждения возрастают в процессе накопления пластических деформаций, вообгце не подвергалась анализу с точки зрения [c.443]

В данной главе рассматриваются хрупкое, вязкое и усталостное разрушения поликристаллического материала при кратковременном статическом и малоцикловом нагружениях. Разрушение поликристаллического металла при кратковременном статическом нагружении (т. е. при скорости деформирования I с ) является в большинстве случаев внутризеренным и в зависимости от температуры и характера НДС хрупким или вязким. Феноменологически первый тип разрушения сопровождается низкими затратами энергии в отличие от второго, для которого характерны значительные пластические деформации и, как следствие, высокая энергоемкость. Разрушение конструкционных материалов при малоцикловом нагружении также в основном связано с накоплением внутризеренных повреждений и развитием разрушения по телу зерна. Общим для рассматриваемых типов разрушений является также слабая чувствительность параметров, контролирующих предельное состояние материала, к скорости деформирования и температуре. Указанные общие особенности хрупкого, вязкого и усталостного разрушений послужили основанием для их анализа в одной главе. [c.50]

Вид предельного состояния, связанного с необратимостью разрушения или нестабильностью пластической деформации, зависит от соотношения энергий, идущих на изменение объема и формы. Основной предпосылкой в теории Г,К. Си является предположение о том, что накопление повреждения в материале можно однозначно связать с величиной энергии, которая рассеивается единицей объема материала. Это позволило выделить пороговые стационарные значения функции плотности энергии деформации. [c.283]

Сопоставление кривых, характеризующих относительную по-врежденность количеством накопленных пор в двух партиях металла стали 12X1МФ, с соответствующими расчетными кривыми (сплошные и пунктирные линии на рис. 3.22) подтвердило целесообразность применения формулы (3.23) для оценки степени поврежденности металла на разных стадиях исчерпания ресурса. Кривые накопления повреждений, рассчитанные по формуле (3.23), для роторной стали Р2М в полной мере отражают закономерности накопления пластической деформации (соответственно повреждений) в условиях ползучести (см. рис. 3.24). Аналогичная обработка результатов испытаний на длительную прочность стали 15ХМ в интервале температур 550—625 °С подтвердила возможность использования формулы (3.23) расчетная кривая в достаточной мере отражает процесс накопления деформации ползучести (см. рис. 3.25,6). [c.103]

Отмеченные закономерности определяют степень одностороннего накопления необратимой циклической деформации сжатия, характер которой для корсетного сплошного образца показан на рис. 22 [29]. Сопоставление кривых для разных режимов показывает, что накопление деформации сжатия ( бочка ) за счет выравнивания температурного поля (см. рис. 21) может быть существенным. Например, при увеличении времени цикла в 4 раза накопление пластической деформации к 20-му циклу увеличивается в 30 раз (режимы I и V). В связи с этим можно ожидать, что предельное состояние при неизотермическом нагружении с длительными выдержками в значительной степени будет определяться величиной длительного статического повреждения. Следует указать, что одностороннее накопление ква-зистатической сжимающей деформации было обнаруЖ1ено и в. тонкостенных корсетном и гладком образцах [35]. [c.40]

Специфической особенностью повреждения при малоцикловой усталости, отличающей ее от обычной усталости, является накопление односторонней макропластической деформации. Эта особенность сначала порождала сомнения в приемлемости поверхностного наклепа для увеличения несущей способности деталей, работающих в условиях малоцикловой усталости. Эти сомнения базировались на том, что ППД сопровождается уменьшением запаса пластичности наклепанного слоя, тогда как способность к накоплению пластической деформации является одним из основных факторов, определяющих сопротивление малоцикловой усталости материалов и конструкций. По той же причине ставилась под сомнение устойчивость благоприятных остаточных напряжений, вызванных поверхностным наклепом. Однако в результате ряда специальных исследований (применительно к сосудам давления, подштамновым плитам прессов, корпусам подводных лодок и др.) эти сомнения были преодолены. К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал, подтверждающий возможность применения поверхностного наклепа для увеличения несущей способности материалов в условиях малоцикловой усталости. [c.164]

Процесс малоцикловой усталости при повышенных температурах, при которых уже проявляется влияние длительности и скорости деформирования на накопление пластической деформации и статического повреждения, неизбежно связан с формой и длительностью цикла. Это способствовало привлечению таких интерпретаций условий термодиклического разрушения, в которых в явной форме отражена частота v = 1/Г, где Т — период цикла. С помощью частотных представлений предлагается также охарактеризовать роль выдержек при постоянной деформации или напряжении, столь свойственных работе металла во многих конструкциях. Анализ соответствующих зависимостей,. вытекающих из опытных данных, предложенных рядом авторов, позволил уравнение кривой малоцикловой усталости в размахах 2г р пластической деформации выразить так [3] [c.4]

Когда одаостороннее накопление пластических деформаций сочетается с развитием усталостных трешин, происходит разрушение смешанного типа. Деформации, накопленные в условиях циклического нагружения к моменту разрушения, меньше предельных пластических деформаций (см. рис. 1.6), что обусловлено увеличением доли усталостных повреждений. В общем случае доли квазистатических и усталостных повреждений сопоставимы и долговечность определяют из условия постоянства и равенства единице их суммы. [c.10]

Необходимость исследования закономерностей сопротивления циклического деформирования материалов в условиях малоциклового, длительного циклического и неизотермического нагружений определяется, как было рассмотрено выше (см. гл. 1), прежде всего потребностями разработки экспериментально обоснованных уравнений состояния, позволяющих определять поцикловое напряженно-деформированное СОСТОЯ , ие и анализировать кинетику деформаций в наиболее напряженных зонах (амплитуды местных упругопластических деформаций и величины односторонне накопленных пластических деформаций). Это в свою очередь позволяет рассмотреть процесс накопления циклических повреждений с целью расчетной оценки прочности и долговечности элементов конструкций. [c.25]

Следствием действия вибрации является усталость материала. В местах концентрации напряжений у хрупких материалов часть рассеянной в материале энергии уходит на развитие микротрещин в местах, имеющих нарушение структуры. Эти трещины развиваются и являются новыми концентраторами напряжений. В результате этого наблюдаем разрушение деталей при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности, часто даже ниже предела упругости, но число циклов, при которых детали разрушаются, имеет значительный порядок (тина миллионов и десятка миллионов) [21]. Разрушение упругопластических материалов при малом числе циклов происходит при значительных упругопластических деформациях, что характеризуется изменением ширины петли гистерезиса в материале и накоплением пластических деформаций (испытания с постоянной амплитудой напряжений). Этим двум характеристикам соатветсчвуют два типа разрушений — от усталости, связанное с накоплением Повреждений и сопровождающееся образованием трещин усталости, и квазистати-ческое, обусловленное накоплением пластических деформаций до уровня деформаций, соответствующих разрушениям при однократном статическом нагружении, [c.99]

Механические микро- и макроскопические процессы в неоднородных материалах достаточно подробно изучались в рамках детерминированных и статистических моделей механики композитов. Преимущество статистических моделей состоит в том, что они естественным образом учитывают такой важный фактор реальной структуры композитов, как случайность взаимного расположения элементов и статистический разброс их свойств. Однако в статистической механике композитов до сих пор остгъется открытым вопрос о более полном, по сравнению с одноточечными приближениями, учете многочастичного взаимодействия компонентов. Поэтому в подавляющем большинстве работ в этом направлении анализ напряженно-деформированного состояния композитов ограничивается вычислением осредненных по компонентам полей деформирования. Вычисление и других статистических характеристик полей деформирования для случгкев неизотропного и комбинированного нагружения, а также построение решений нелинейных краевых задач для процессов накопления пластических деформаций и повреждений в компонентах композитов с учетом неоднородности полей деформирования приобретает особо важное зна чение в задачах прогнозирования прочностных свойств. [c.16]

Выработка ресурса машин и конструкций связана главным образом с накоплением необратимых повреждений в их деталях, узлах и элементах. Эти повреждения бывают как механического (усталость, изнашивание, растрескивание, накопление пластических деформаций), так и физико-химического происхождения (коррозия, эрозия, адсорбция). Многие виды повреждений носят смешанный характер. Так, процессы изнашивания трущихся деталей могут включать явления механического, физического и химического происхождения. Несмотря на многообразие перечисленных явлений, их можно описать в рамках единой полуэмпирической теории, связывающей скорость накопления повреждений с действующими нагрузками и условиями окружающей среды. Ни одна из моделей этой теории не ставит целью объяснить или детально описать явления. Полуэмпи-рические модели служат для решения инженерных задач, связанных с расчетом на долговечность и прогнозированием ресурса. Единственное назначение этих моделей — дать средства для расчета, обладающие максимальной простотой и использующие в качестве исходной информации минимальное число опытных данных. [c.61]

Как уже отмечалось, при малоцикловом нагружении могут иметь место квазистатическое разрушение, обусловленное накоплением пластической деформации до уровня деформации, соответ-ствуюш ей разрушению при однократном статическом нагружении, и усталостное, вследствие накопления усталостных повреждений, лриводяш их к возникновению усталостной треш ины. Характер разрушена (квазистатический, усталостный) зависит от таких факторов, как свойства материала, режим нагружения, уровень исходных напряжений и деформаций и т. п. [c.18]

Увеличение деформации на заключительной стадии нагружения, обусловливаюш,ее расширение полной петли гистерезиса бя, объясняется усталостным повреждением материала от высокочастотной составляюш,ей напряжений, которое увеличивает скорость циклической ползучести и сокраш,ает время до разрушения 9], Дополнительным усталостным повреждением материала от высокочастотной состав л яюш,ей, а так ке особенностями деформирования при сочетании активного малоциклового нагружения и ползучести в течение временной выдержки, рассмотренными выше, объясняется и прогрессируюш,ее с числом циклов нагружения одностороннее накопление пластических деформаций (рис. 5, б), характер которого подобен двухчастотному нагружению с мень-ш>им соотношением частот (см. рис. 2, б). [c.95]

При описании картины усталостного разрешения поликрис-таллического материала одним из ключевых вопросов является выбор минимального объема, для которого оказываются применимы соотношения, связывающие долговечность с НДС, рассчитываемым по уравнениям механики сплошной среды. В работах [72, 73] показано, что необходимым и достаточным условием накопления повреждений в материале является достижение зоной знакопеременной пластической деформации [c.139]

Зарождение и рост пор на границах зерен обеспечиваются двумя процессами зернограничной диффузией и пластической деформацией, причем их соотношение существенно изменяется при изменении скорости деформирования [296, 382]. При уменьшении I относительный вклад диффузионных процессов увеличивается, поэтому при деформировании с двумя различными скоростями и I2 (El < Е2) скорость накопления повреждений, которую можно выразить параметром dSlde S — площадь пор на единичной площади грани зерна), будет больше при = Ei [c.154]

Таким образом, для накопления повреждений необходимо и достаточно выполнение двух условий первое — наличие обратимой пластической деформации в цикле второе — размер зоны обратимой пластической деформации должен быть больще размера зерна (или блока). Тогда AKth можно определить как размах КИН, при котором зона обратимой пластической деформации должна быть равна размеру структурного элемента. Очевидно, в данном случае величина AKth отлична от нуля и непосредственно зависит от параметров структуры материала, что соответствует данным работы [156]. При АК > AKth повреждение в элементе будет накапливаться и трещина будет развиваться. [c.214]

Допущение об однородности НДС в структурном элементе основывается на физических закономерностях, аналогичных рассмотренным при анализе роста трещин усталости (см. подраздел 4.1.4), так как при хрупком, вязком и усталостном разрушениях необходимым условием зарождения повреждений (мнкро-трещин, микропор) является определенная концентрация напряжений в голове плоских скоплений дислокаций. При размере пластической зоны меньшем, чем диаметр зерна, повреждения не образуются. Если допустить, что НДС однородно, получим в этом случае отсутствие пластической деформации в структурном элементе (см. подраздел 4.1.4). Так как нас интересует пластическое деформирование не само по себе, а утилитарно — с точки зрения накопления повреждений, то предложенная фор- [c.231]

При мягком нагружении циклически разупрочняющихся или стабильных металлов накапливаются пластические деформации, которые могут привести к двум типам разрушения — квазистати-ческому и усталостному. Квазистатнческое связано с возрастанием остаточных деформаций до уровня, соответствующего разрушению при однократном статическом нагружении. Разрушение усталостного характера связано с накоплением повреждений, образованием прогрессируюш,их трещин при существенно меньшей пластической деформации. Возможны и промежуточные формы разрушения, когда образуются трещины усталости на фоне заметных пластических деформаций. [c.623]

При переходе в пластическую область в реальных кристаллических телах возникают локальные пластические деформации, поэтому при анализе состояния вещества используют эффективный коэффициент Пуассона который изменяется вследствие как пластической деформации, так и накопления повреждений. Эффект поперечных деформаций отражает основное внутреннее свойство материала - самовоспроизвольно восстанавливать форму в результате ее изменения при внешнем взаимодействии, т.е. сохранять объем при деформации неизменным [19]. При исчерпании этой возможности, в локальном объеме [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...