Размах деформаций напряжений

Существуют два различных подхода в описании малых трещин применительно к области малоцикловой усталости материалов применяется расчетная величина /-интеграла [88, 91, 92, 99, 102, 103] и размах деформации, использующийся в управляющем параметре в качестве основной характеристики [87, 90, 100, 101, 104-107]. Величина/-интеграла определяется коэффициентом интенсивности напряжения во второй степени. Поэтому в первом и во втором подходах имеется однозначная связь скорости роста трещины с ее длиной в соответствии с первым уравнением синергетики. Различие состоит лишь в управляющих параметрах. При использовании /-интеграла управляющий параметр может оказаться зависимым от глубины трещины, тогда как при использовании размаха деформации управляющий параметр остается постоянным на всем этапе стабильного роста трещины. Тем не менее, при обоих подходах описание процесса распространения малых трещин осуществляется [c.244]

Материал Диффузионная сварка в вакууме Заданный размах деформаций для одноосного циклического нагружения Размах напряжений в состоянии насыщения, фунт/дюйм 2 Усталостная долговечность (число циклов) [c.420]

Как видно из рис. 53, алитирование несколько снижает долговечность при термоциклическом нагружении (на 30—50% по числу циклов). Однако существенно то, что эта разница убывает по мере уменьшения размаха деформаций. Это обстоятельство существенно, так как размах деформаций в деталях, подвергаемых алитированию, невелик (0,6—0,8%), и, следовательно, повреждающая роль алитирования (за исключением зон концентрации напряжений) также невелика. [c.92]

В каждой серии испытаний (тв=0 10,7 и 118,7 мин) размах деформаций не изменялся, а эквивалентное напряжение несколько уменьшилось (с 290 до 260 МПа) с увеличением Тв вследствие процесса релаксации при жестком нагружении поэтому предельная линия длительной прочности не вертикальна. [c.143]

С учетом особенностей процессов неизотермического нагружения и деформирования материала в опасной зоне цилиндрического корпуса, а также степени повреждения при наиболее представительных термоциклах режима стендовых испытаний (см. рис. 4.7) образуем типичный схематизированный цикл термоциклического нагружения (рис. 4.36). Он включает наиболее повреждающие циклы первой группы продолжительностью Тщ, т цз и Гц температурного режима, в результате действия которых в опасной точке появляются упругопластические деформации, и циклы второй группы продолжительностью Гц2, Гц4 и Гц5 (штриховые линии), для которых размах термоупругих напряжений в опасной зоне в 2 — 3 раза меньше, чем максимальный размах напряжений для циклов первой группы за характерный период стендовых термоциклических испытаний. Существенно, что циклы второй группы температурного нагружения вызывают только упругое деформирование материала в опасной зоне конструкции. [c.200]

Повреждение рабочих лопаток турбины создается повторным действием центробежных сил при наборе и сбросе оборотов и циклическими термическими нагрузками, действующими синхронно с ним. Нагружению лопаток свойствен неизотермический характер с изменением знака напряжений и величины температур в экстремальных точках цикла. Сжатие материала кромок, происходящее при высоких температурах, вызывает повреждения, свойственные высокотемпературному деформированию,— деформацию границ зерен, коагуляцию упрочняющих фаз, выход к границам зерен дислокаций и формирование микротрещин на границах зерен и в углах на стыке трех зерен. Последующее охлаждение и связанные с ним растягивающие напряжения приводят к повреждению тела зерен, вызванному деформацией сдвига по плоскостям скольжения и холодным наклепом материала. При этом в случае жесткого нагружения внешние условия нагружения (размах деформаций) остаются неизменными, но в пределах каждого полуцикла происходит необратимый процесс накопления статического и циклического повреждения. [c.79]

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]

На рис. 7.14, б показана соответствуюш ая диаграмма в координатах е а здесь принято, что Е1/Е2 = 0,6. На участке охлаждения при постоянной деформации напряжение растет вслед- ствие возрастания модуля упругости при постоянной упругой деформации. Отметим, что размах пластической деформации в рассмотренном цикле получился таким же, как при изотермическом нагружении при максимальной температуре цикла (О А —> О А по рис. 7.14, б) [c.183]

Важнейшими параметрами прои,есса малоциклового упругопластического деформирования являются размах деформации е, размах напряжений S= aP 4- r = , ширина петли гистерезиса ер, а также Дос, характеризующая интенсивность протекания релаксационных процессов и развития необратимых деформаций ползучести, составляющих в ряде случаев значительную долю в необратимой деформации цикла ер. [c.130]

Диаграмма деформирования в координатах а, е для данного цикла представлена на рис. 2.7, в при ее построении принято, что Е Т- Е (Га) 0,6. В точке А при резком охлаждении без изменения полной деформации напряжение быстро возрастает (в связи с увеличением модуля упругости). Обратный скачок напряжения возникает при внезапном нагреве. Отметим, что размах пластической деформации в рассмотренном цикле будет таким же, каким он был бы [c.34]

Эффективный коэффициент определяем при = f -gy ) = 228 = = 1,92. Номинальные напряжения по радиусу в центре диска ад = 62,6 кгс/мм (Гг — 0. Размах деформаций с учетом концентрации Ае = а,а --- 1,92 X [c.146]

Как было отмечено, при циклическом деформировании, в особенности при повышенных температурах, обычно происходит постепенное смещение петли пластического гистерезиса. В условиях мягкого цикла нагружения идет накопление односторонней деформации, которое обычно продолжается и после того, как изменение формы кривой циклического деформирования практически прекратилось. Этот процесс, получивший название циклической ползучести, при стабилизированной форме кривой деформирования характерен для асимметричных циклов нагружения (рис. А1.5). При значительных разма-хах напряжений достаточно самой небольшой асимметрии, которая практически всегда присутствует в опытах, чтобы началось накопление односторонней деформации. Последнее идет в сто- [c.25]

При циклическом нагружении с медленно изменяющимися амплитудами время t можно сохранить в качестве аргумента. Придавая 1/ с смысл среднего числа циклов в единицу времени, интерпретируем функцию / (ф, 8 I р) как повреждение, вносимое каждым циклом. При этом в уравнении (7.106) величина е имеет смысл амплитуды или размаха деформации датчика, а q есть амплитуда или размах нагрузки, напряжения или характерной деформации (последнее — в условиях жесткого нагружения). [c.299]

Представление кривых термической усталости в координатах Дбр, Л р целесообразно потому, что в условиях жесткого неизотермического нагружения размах деформаций является единственным постоянным в цикле параметром (до начала значительного формоизменения образца). Обычно происходит пластическая деформация зависимость между напряжениями и деформациями нелиней- [c.164]

Полный размах деформаций Ле,, связан с размахом напряжений Лст и величиной АеР соотношением [c.217]

Диаграмму циклического деформирования получают по данным испытаний при заданных амплитудах деформаций для стабилизированного цикла или числа циклов, равного 0,5 долговечности в координатах размах деформаций 2е — размах напряжений 2а . [c.210]

Для цилиндрических труб, нагруженных внутренним давлением (или осевой силой) без изгиба при циклических изменениях температуры, равномерно распределенной вдоль оси трубы и изменяющейся по толщине, условия начала формоизменения (допуск 2 10 " %) и деформации, накапливаемые за цикл, могут быть определены в диапазоне рабочих температур до 925 К (650 С) при а д./Л 4 из рис. П4.42 в зависимости от сг /Л о 2- Здесь —предел ползучести при / = 2 10 ч и накопленной пластической деформации 0,2% размах температурных напряжений — напряжения от давления. [c.360]

С целью облегчения задачи вместо величин размаха напряжений, меняющихся в процессе термоциклирования, в качестве параметра для определения Ai примем усредненное значение размаха напряжений, равное произведению Е р на размах деформаций Лс, который, как было показано выше, не меняется при изменении числа циклов. [c.468]

Размах неупругой деформации при знакопеременном упругопластическом деформировании материала в условиях объемного напряженного состояния может быть различным при одном и том же размахе полной деформации. Поэтому долговечность материала в этом случае не описывается однозначно размахом полной деформации. [c.148]

В условиях циклического охлаждения труб при водной очистке в них возникают знакопеременные термические напряжения. Процесс термоциклического нагружения можно в простейшем случае изобразить показанной на рис. 5.28 схемой [168, 187—189]. В первом цикле охлаждения металл деформируется на величину е= =бу +бп (линия О —а —с), где еу и е обозначают соответственно упругую и пластическую деформацию при первом цикле охлаждения. При прекращении охлаждения температура металла восстанавливается до начальной величины и на него воздействует сжимающее напряжение. При этом происходит пластическая деформация бп" (линия d — e). В условиях повторных циклов процесс протекает по замкнутому контуру b— —d—e—b, который по существу представляет собой циклически повторяющуюся упруго-пластическую деформацию материала. Суммарная упругопластическая деформация и размах напряжений Ла по упрощенной петле гистерезиса выражаются как [c.236]

A /Oq) — размах и уровень максимального напряжения в цикле нагружения ео — пластическая деформация в цикле нагружения [c.236]

Здесь (Tmax (1, L), M 4 (1, L) и D (I, L)—соответственно максимальные напряжения в цикле, эффективный размах деформации и параметр, пропорциональный повреждению материала в первом структурном элементе при длине трещины L Де /п (1, L)—эффективный размах деформации в первом структурном элементе при длине трещины L, рассчитанный, когда этот элемент только попал в зону обратимой упругопластической деформации. [c.217]

Использованные модельные представления в основных чертах не противоречат отмеченным закономерностям. Так, основная особенность строения усталостных изломов — наличие вторичных микротрещин, — как видно, вытекает из принятых представлений (см. подраздел 2.3.2, рис. 2.29). Анализ НДС у вершины трещины показал, что с ростом АК значительно увеличивается размах деформаций и весьма незначительно — максимальные напряжения Отах- Такая ситуация приводит к увеличению критической длины микротрещины If с повышением А/С [см. (2.105)] и, следовательно, к уменьшению области нестабильного роста микротрещин — зоны микроскола, равной d—If (d —диаметр фрагмента субструктуры). В пределе при If = d область микроскола становится равной нулю, что может быть интерпретировано как переход к чисто усталостному излому. [c.221]

Кинетика изменения максимальных напряжений зависит от свойств материала и находится в соответствии с поведением различных групп материалов при мягком нагружении. Так, в испытаниях циклически упрочняющихся материалов при жестком нагружении амплитуда напряжения вначале возрастает. Интенсивность возрастания с увеличением числа циклов уменьшается. После сравнительно небольшого числа циклов амплитуда напряжений становится практически постоянной на большей части долговечности вплоть до разрушения. Размах установившегося напряжения иногда называют шсимптотическим размахом или размахом насыщения . Предполагают, что каждому размаху деформации соответствует определенный асимптотический размах напряжения. Он берется при числе циклов, равном половине разрушающего, т. е. при средней долговечности. [c.622]

Рассмотрим влияние статической нагрузки о на долговечность на примере стали 37Х12Н8Г8МФБ, испытанной по режиму 100=е 700°С (см. рис. 46, кривая 5), Размах термических напряжений оставался во всех случаях постоянным (А(Т=930 МПа).. Б точке а материал нагружали по симметричному циклу с амплитудой Оа=Ао/2 = 465 МПа. Однако при этом значительно различались пределы текучести в крайних точках цикла при нагреве ДО 700 С (сжатие) сго.2= 380 МПа, а при охлаждении до-20—100° С Оо,2 = 600 МПа. Таким образом, при нагреве в образце развивались пластические деформации, и материал повреждался, по-видимому, в большей степени, чем в полуцикле охлаждения. [c.84]

Используя результаты предварительного упругого анализа полей напряжений вьшвляюг для наиболее опасной точки нулевой цикл напряжений с размахом упругому деформированию на этой стадии соответствует ломанная линия (0) -0 — 1-2, построенная с учетом различия модулей упругости при экстремальных температурах цикла. Затем выполняют упругопластический расчет деформаций (с помощью МКЭ или интерполяционных соотношений) упругопластическому состоянию в нулевом полуцикле соответствует точка 3. На основании принятых допущений строят диаграмму цИ1 ического деформирования (3 — 4 - 5 — 7) для первого полу-цикла (циклический предел текучести = о. + Упругий расчет на этой ста 51и дает размах упругих напряжений В программу расчета на ЭВМ полной деформации вводят схематизированную диаграмму циклического деформирования для первого полуцикла и определяют размахи упругопластической деформации и напряжения 5 в первом полуцикле при температуре (точка 7). Затем на основании принципа Мазинга строят диаграмму циклического деформирования для второго полуцикла с началом в точке 7 (7-8-9 —11)-Циклический предел текучести для этой диаграммы 5(2). По аналогии с нулевым полуциклом нагружения (А = 0) в результате упругого расчета на этом этапе определяют размах напряжений Ло( ) (упругому состоянию материала соответствует точка J0). [c.86]

Процессы даклического упругопластического деформирования начинают развиваться с появлением вторичных пластических деформаций (рис. 4.23). Размах интенсивностей напряжений (кривые 1 к 2) в опасной точке внутренней поверхности превышает удвоенный предел текучести (штрихпунктирная линия) при температуре режима Вз, т. е. Да> 2а . [c.187]

Б соответствии с существующими зависимостями (см. табл. 1.2) по описанию скоростей распространения трещин при экспериментальных исследованиях их кинетики при циклическом нагружении по мере увеличения числа циклов N должны измеряться длина трещины I, размах номинального напряжения А(Т (для определения AKi), размах номинальной упругопластической деформации Де , размах перемещений берегов трещины Д0 (раскрытие трещины), размер пластической зоны г,. Для измерений используются различные динамометрические устройства (механические, гидравлические, упругие с датчиками сопротивления). Для измерения Де применяются механические, электромеханические, оптические, фотоэлектронные, индуктивные и другие типы де-формометров, рассмотренных в работах [34, 35, 111]. Перемещения, как указано в [34], также измеряются механическими, оптическими, электромеханическими, индуктивными, емкостными устройствами, как правило, с малыми базами (от 0,5 до 2—3 мм). Размер пластической зоны г, может быть определен с помощью интерферометров, фотоустройств с наклонным освещением, металлографических микроскопов. Для измерения длин трещин I наибольшее применение получили [35, 111] следующие методы оптические, электросопротивления, электропотенциалов, ультразвуковые, токовихревые, датчиков последовательного разрыва,. 4ц1носъемки и др. [c.219]

Изменение деформаций при асимметричном цикле напряжений при мягком нагружении определяется пересечением обобщенных кривых циклического деформирования с прямыми S = onst, а изменение напряжений при жестком нагружении — пересечением этих кривых с прямой 8 = Л, где Д — заданный размах деформаций. [c.90]

Как показано на рис. 56, Г это линейный контур с направлением от нижней поверхности трещины против хода часовой стрелки к вфхней AUf размах вектора перемещения dS - приращение длины дуги вдоль контура Г. Плотность энергии циклической деформации определяется в уравнении (154) чфез размах напряжения Ao.j и размах деформации Ае /у, а размах вектора усилия растяжения [c.179]

Размах деформаций 79 Размах коэффициента интенсивности напряжений эффективный 167 Размах напряжений 79 — Поиятие 173 [c.222]

Существенно различное влияние частоты при циклическом нагружении в условиях напряжений <Га, больших и меньших предела упругости <Гу, связано с тем, что при <г > <Гу долговечность определяется преимущественно размахом кратковременной пластической деформации АСпл, на который время нагружения влияет значительно слабее, чем на размах деформации ползучести, обусловливающий ширину петли гистерезиса при о а < <Гу. В связи с этим при одних и тех же значениях Ле изменение периода цикла приводит к существенно разным результатам для материалов с высокими и низкими значениями пределов текучести (например, жаропрочные сплавы на никелевой основе с О а, > 750 МПа и аустенитные стали с <Год 200 МПа). [c.186]

Существенным этапом в понимании влияния асимметрии нагружения на СРТ были исследования В. Элбера [315, 316, 373], который установил, что закрытие трещины (контакт ее берегов) происходит в растягивающей части полуцикла, трещина раскрыта только при напряженных, превышающих Оор. Очевидно, что трещина при о < Оор не работает как концентратор напряжений и деформаций и, следовательно, при указанном условии повреждение материала у вершины трещины практически отсутствует. Поскольку повреждение материала у вершины трещины связано с изменением уровня ее нагруженности за цикл, определяемым параметром АК, Элбер для учета эффекта закрытия трещины вводит эффективный размах КИН Кец = [c.190]

Объяснение влияния R на скорость роста трещины основано на анализе эффекта закрытия трещины. Трещина в зависящей от R части периода на1ру-жения и разгрузки закрыта, т.е. как концентратор напряжения она не действует (рис. 34). Это означает, что размах эффективного коэффициента напряжений ЛК гг меньше, чем номинальная интенсивность напряжения. Захлопывание трещины является следствием остаточной пластической деформации на поверхностях трещины. Для некоторых материалов установлено, что дК гг"" (0,5 + 0,4 R) дК. [c.93]

Как показывают экспериментальные данные (см. рис. 1.2.4), при наличии в цикле выдержек наблюдается весьма существенное изменение напряжений и деформаций, причем накопленная деформация может превышать заданный размах в 2—3 раза и более. Расчет длительной малоцикловой прочности в соответствии с кинетическими деформационными критериями в форме уравнений (1.2.8), (1.2.9) дает для рассматриваемого случая нагружения хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных (таблица 1.2.1). На рис. 1.2.2, б показаны величины накопленного повреждения для режимов нагружения с выдержками при растяжении и сжатии, а также только при сжатии (точки 4). Характерно, что новые данные укладываются в поле рассеяния точек, соответствующих испытаниям, проведенным в условиях мягкого и жесткого нагружений без выдержек и с выдержками при постоянном напряжении (точки 2). Для расчета величины повреждения использована зависимость распо.пагаемой пластичности от времени, где ( ) — пластическая деформация при статическом разры- [c.27]

Деформированное состояние оболочки компенсатора определялось на основе метода [140] решения задачи о длительном циклическом нагружении данной конструкции. Задача решалась в ква-зистациоиарной несвязанной постановке путем численного интегрирования на ЭВМ Минск-32 системы нелинейных дифференциальных уравнений, определяющих напряженно-деформированное состояние неупругих осесимметрично нагруженных оболочек вращения. Решение линейной краевой задачи производилось на основе метода ортогональной прогонки [52]. Рассматривалась только физическая нелинейность. Учет геометрической нелинейности при расчетах сильфонов, работающих как компенсаторы тепловых расширений в отличие от сильфонов измерительных приборов [193], обычно не производится [32, 150, 222], как не дающий существенного уточнения при умеренных перемещениях. Предполагалось, что все гофры сильфона деформируются одинаково. Поэтому расчет производился только для одного полугофра. Эквивалентный размах осевого перемещения полугофра, вызывающий те же деформации, что и полное смещение концов сильфона, определялся по формуле [c.200]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...