Разрушение при повторных нагружениях

Другой важный аспект разрушения при повторном нагружении обусловлен локальным изменением свойств материала в окрест- [c.249]

Разрушение при повторных нагружениях 249 [c.480]

Вне зон концентрации напряжений при упругопластическом деформировании под действием знакопостоянных и знакопеременных внешних нагрузок могут возникать односторонне накопленные деформации так называемой циклической ползучести. В результате происходит накопление в основном квазистатических повреждений характер разрушения при повторном нагружении аналогичен характеру разрушения при статическом нагружении. [c.122]

В разд. 7.1. были определены две области циклического нагружения. В одной области циклические нагрузки относительно невысоки циклически изменяющиеся деформации почти полностью упруги. Эта область характеризуется большими значениями долговечности т. е. большим числом циклов до разрушения. Поведение материалов в этой области, достаточно подробно рассмотренное в предыдущих главах, традиционно называется многоцикловой усталостью. В другой области циклические нагрузки относительно высоки, при этом в каждом цикле возникают значительные пластические деформации и долговечности малы, т. е. разрушение при повторных нагружениях этими относительно высокими нагрузками происходит через малое число циклов. Такой тип поведения обычно называется малоцикловой усталостью, или в последнее время его иногда называют циклической деформационной усталостью. Переходная область от малоцикловой усталости к многоцикловой находится в районе 10 —10 циклов, и многие исследователи считают, что причиной разрушения является малоцикловая усталость, если оно происходит через 50 000 циклов или менее [1]. [c.377]

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА И КРЕМНИЯ НА ВЕЛИЧИНУ РАБОТЫ РАЗРУШЕНИЯ И СПОСОБНОСТЬ К ТОРМОЖЕНИЮ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПОВТОРНОМ НАГРУЖЕНИИ [c.470]

Если испытуемый образец, не доводя до разрушения, разгрузить (см. точку К на рис. 2.3, б), то в процессе разгрузки график зависимости между напряжением сг и деформацией е изобразится отрезком прямой KKi-При повторном нагружении образца диаграмма растяжения практически накладывается на прямую KiK и далее на кривую KDE, как будто промежуточной разгрузки и не было, рис. 2.3, б. Опыт показывает, что прямая КК параллельна прямой ОА первоначального нагружения. Последнее означает, что модуль упругости Е при нагрузке и при разгрузке имеет одно и то же значение. [c.51]

Как уже упоминалось, наличие пластической деформации у конца трещины приводит к увеличению затрат работы па ее продвижение. Эта работа должна быть определена экспериментально, но иногда ее можно вычислить аналитически, пользуясь некоторой моделью трещины и небольшим числом экспериментальных данных. В частности, как отмечалось выше ( 26), для плоского напряженного состояния пластическая область (работа пластической деформации в этой области отождествляется с работой разрушения) имеет удобную для расчета форму в виде узкой зоны перед краем трещины. Остальной объем тела находится в упругом состоянии. Используем энергетическое условие (4.6) для определения критических состояний равновесия. В дальнейшем это условие будет использовано для расчета докритических состояний ( 29) и долговечности при повторном нагружении ( 30). [c.231]

При квазистатическом разрушении после небольшого числа циклов поле деформации мало отличается от поля при статической нагрузке. По мере увеличения числа циклов и уменьшения накопленной деформации при образовании разрушения форма и размеры зон пластической деформации отличаются от тех, которые получаются при статическом растяжении. Так как разрушение при малом числе циклов в основном определяется достигнутыми деформациями, то для оценки прочности в зоне концентрации используют представления о концентрации деформаций и их перераспределении при повторном нагружении. [c.90]

В условиях статического разрушения, когда катастрофическому разрушению предшествует малое приращение начальной трещины, эффект торможения минимален, но при росте трещины в условиях циклического нагружения этот эффект проявляется гораздо сильнее. Перейдем теперь к рассмотрению изменения детальных моделей распространения трещины при повторных нагружениях. [c.248]

Среди перечисленных подходов к описанию медленного роста трещины в изотропных материалах, по-видимому, наиболее удовлетворительное описание в широком спектре скоростей роста трещины обеспечивают концепции постоянства энергии или коэффициента интенсивности напряжений. Более того, такой подход обеспечивает также связь между ростом трещины при повторных нагружениях и при статическом разрушении. В этом случае для описания роста трещины принята концепция постоянства общей энергии. [c.249]

При рассмотрении распространения трещины при повторных нагружениях композитов следует учитывать три основных фактора (1) процесс вязкоупругого разрушения (2) история роста трещины (3) локальное изменение материала вблизи кончика трещины. Так как процессы медленного устойчивого роста трещины и усталости зависят от времени, их следует описывать процессом разрушения анизотропного вязкоупругого материала. Краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований зависимости процесса разрушения от времени дан в работе [35]. [c.249]

Деталь из алюминиевого сплава В93 преждевременно разрушилась при повторном нагружении с максимальным напряжением цикла 0,01 ГН/м2. В изломе наблюдались хрупкие усталостные полоски, иногда пересекаемые бороздками (рис. 109), что характерно для коррозионно-усталостных разрушений. Анализ условий испытания показал, что деталь работала в изделии, [c.134]

При исследованиях сопротивления деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения распространение получили испытания при мягком и жестком нагружении как с симметричным, так и асимметричным циклом. Названные типы испытаний представляют собой достаточно контрастные нагружения, причем охватывается общий случай работы за пределами упругости какого-либо элемента конструкции, так как характер изменения напряжений и деформаций в зоне концентрации при повторном нагружении, как правило, лежит в области между мягким и жестким нагружением. [c.6]

С целью изучения сопротивления труб повторным нагружением внутренним давлением в работе [228] проводилось исследование горячекатаных труб сечением 195 X 6 мм, изготовленных из стали марки 20. При этом ряд труб имел концентраторы в виде надрезов. При статическом нагружении разрушение у всех образцов (с концентраторами и без них) происходило по образующей, а при повторных нагружениях трещины возникали в местах концентрации напряжений. Это показывает, что концентрация напряжений в отличие от статических испытаний играет значительную роль в разрушении трубы, подвергнутой воздействию повторного внутреннего давления. [c.146]

Результаты испытаний малоцикловой прочности труб при повторном нагружении их внутренним давлением приведены в табл. 3.3.3. Таблица содержит экспериментальные данные о размерах труб, величинах давления, номинальных (мембранных) тангенциальных напряжений и номинальных размахов деформаций в трубах, а также значения чисел циклов Nf до разрушения труб при повторно-статическом воздействии рабочего давления. [c.162]

Таким образом, повторно-статическое нагружение внутренним давлением сварных труб вызывает разрушение, характер которого резко отличается от разрушения при статическом нагружении. Разрушение в экспериментах начиналось с образования трещины от накопления повреждений в околошовной зоне, где имеет место наибольшая концентрация напряжений. [c.166]

С этой целью был проведен анализ связи влияния цикличности нагружения на сопротивление хрупкому разрушению конструкционных сплавов со способностью их к упрочнению при повторном нагружении. [c.240]

Результаты повторных испытаний на длительную прочность после восстановительной термической обработки нанесены на рис. 6-6. Точки, соответствующие разрушению образцов при повторном нагружении, хорошо совпадают с прямой длительной прочностью, полученной по результатам испытания первых девяти образцов в пределах обычного разброса экспериментальных данных. [c.263]

Закономерности сопротивления материалов разрушению при повторном возникновении упругопластических деформаций вследствие нестационарного температурного режима следует изучать в соответствующих условиях нагружения и нагрева с изменением величин деформаций и напряжений, поскольку в реальной конструкции один и тот же термический цикл может вызвать различные деформации и напряжения в деталях из-за переменной жесткости системы. С этой целью проводят испытания на растяжение и сжатие по методу Л. Коффина с варьируемой жесткостью нагружения образца в условиях заданного температурного перепада. [c.35]

В книге систематизированы результаты исследований, обосновывающие применение так называемых деформационно-кинетиче-ских критериев прочности при малоцикловом нагружении. Эти критерии охватывают все основные особенности процесса деформирования и характера разрушения при повторных статических нагружениях. [c.3]

Основную массу данных по многоцикловой усталости очень удобно представить графически в виде зависимости амплитуды циклических напряжений от логарифма долговечности или в виде зависимости напряжения от долговечности в логарифмических координатах. Эти графики, называемые кривыми усталости, содержат информацию, имеющую фундаментальное значение для расчета элементов машин при повторных нагружениях. Вследствие разброса данных об усталостной долговечности при любых амплитудах напряжения для каждого материала существует не одна единственная кривая усталости, а семейство кривых, параметром которого служит величина вероятности разрушения. Эти кривые называются кривыми усталости разной вероятности разрушения. [c.183]

Общим для всех этих случаев разрушений при повторном нагружении, включая разрушения в эксплуатационных условиях [10], является отсутствие заметного изменения толщины стенки трубы у кромок разрыва и остаточной деформации по периметру трубы. Поверхность стенки в изломе в каждом случае разрушения имеет характерные зоны усталостного разрушения и ускоренного развития трещины (дорыва) (рис. 3.3.5). Последняя свойственна разрушениям с разрывами значительной протяженности. На рис. 3.3.5 видны особенности прорастания трещин в продольном направлении и по сечению трубы в случае интенсивного распространения трещины по толщине стенки и отсутствия дорыва (а), а также при распространении трещины на большую длину (б). [c.166]

Кривые малоцикловой усталости образцов с надрезом сплава ВТ9 практически совпали д чя обоих типов структур (рис. 157) па гладких образцах из сплава с мелкозериистой структуро1"1 пе было разрушений при повторном нагружении при 2000 циклов, на образцах из крупнозернистого сплава были получены разрушения при 500—1000 циклах. [c.317]

Однако, конечно, применение автоматической записи роста трещины для повторного нагружения также весьма желательно, так как это уменьшит субъективность результатов и облегчит наблюдение. Диаграммы разрушения при повторном нагружении являются еще более условными, чем при однократном, так как они зависят, кроме геометрии образца, еще и от уровня напряжения цикла, частоты нагружения и коэффициента асимметрии цикла. Однако повторное нагружение является весьма распространенным, а усталостное и повторно-статическое разрушение является наиболее частым видом разрушения деталей машин и механизмов. Поэтому получение хотя бы сравнительных характеристик разрушения материалов при условиях, близких к экс-плуатационны.м, является весьма важным. На рис. 4.16 приведены диаграммы разрушения алюминиевых сплавов при повторном нагружении максимальным напряжением цикла 10 и 17 кгс/мм , т. е. 0,3 и 0,5 от прочности образца с трещиной. Как показано на диаграмме, перегрузочные режимы повторно-статического нагружения при атах 0,5охр дают диаграммы разрушения, располагающие материалы в ряд, близкий к тому, в который располагаются эти же материалы по диаграммам разрушения при однократном кратковременном испытании (см. рис. 4.13). Для построения физически обоснованной теории разрушения весьма желательно сопровождать изучение кинетики разрушения фрактографическим исследованием с помощью оптического и электронного микроскопов (см. гл. 11). Для записи роста (и возникновения) трещины необходимо применять авто- [c.199]

Процесс постепенного пакоплепия микропластических деформаций приводит к образованию микротрещипы, которая начинает расти при повторных приложениях нагрузки в результате копцепт-рации напряжений у ее краев. Усталостное раарундепие — разрушение в результате постепенного развития трещины при повторных нагружениях. [c.93]

Он оказался полезным для изучения усталостного разрушения и коррозионного растрескивания под нагрузкой. В биметаллических изделиях и клеевых соединениях даже при нагрузках, не превышающих 30 % от разрушающих, можно распознавать плохие соединения по эмиссии, вызванной началом разрушения связи между слоями. Для пластмасс характерно отсутствие эффекта Кайзера при повторных нагружениях каждый раз возникает эмиссия, активность которой несколько уменьшается при переходе от цикла к циклу. Стеклопластики обладают свойством послезвучания , т. е. при неизменяющейся нагрузке эмиссия продолжается (рис. 118). [c.321]

Процесс разрушения конструкционных материалов при повторных нагружениях (усталость) обычно разбивают на три этана зарождение микротреш,ины, медленный рост микротрев],ины да размера трещины Гриффитса и, наконец, быстрое распространение трещины до катастрофического разрушения. Обычно полагают, что большая часть времени жизни конструкции приходится на второй этап квазиравновесного медленного роста трещины. Следовательно, уяснение и описание медленного роста трещины, при повторных нагружениях будет способствовать более надежному предсказанию времени жизни конструкции. Предыдущие исследователи пытались охарактеризовать второй этап роста трещины на основе концепции предельной деформации [26] или постоянства энергии [9, 41, 47]. Проведенные исследования были ограничены статистически однородными изотропными материалами. Используя результаты физических исследований и математическую модель, описанную в предыдущем разделе, эти подходы можно распространить и на случай композиционных материалов. [c.249]

После достижения максимальной нагрузки поведение системы неустойчиво в том смысле, что процесс разрушения будет ускоряться и без дополнительного нагружения. Однако разгрузка системы приводит к остановке процесса разрушения и допускает упругий возврат. При повторном нагружении упругое поведение полностью устойчиво вплоть до достижения максимальной нагрузки, теперь более низкой, определяемой с учетом числа уже разрушенных волокон. Подобного рода псевдоустойчивый участок в неустойчивом в целом поведении обнаруживается в пластической матрице, в которой пустоты открываются и смыкаются, а такх<е в растягиваемом образце, находящемся на ранней стадии щейкообразования [11]. [c.18]

Поскольку процесс разрушения при повторно-статическом нагружении, начиная со второй стадии, определяется не единым механизмом, скорость этого процесса должна слагаться по крайней мере из двух составляющих. Усталостную составляющую скорости разрушения характеризует ширина усталостной микрополоски. Анализ зависимости ширины полоски от длины трещины (рис. 79) показывает, что на первой стадии (равномерно ускоренное развитие трещины) ширина полоски слабо меняется, в стадии ускоренного развития (вторая стадия) ширина полоски значительно возрастает и практически остается постоянной в стадии резко ускоренного развития. [c.105]

Трещины от термоциклических нагрузок имеют как межзе-ренный, так и внутризеренный характер. Такое различие может быть даже при нагружении тела только повторными термоциклами. В данном случае характер разрушения определяется в первую очередь уровнем температур, суммарным временем выдержки при высокой температуре, а также структурой материала. Так, наблюдалось изменение характера разрушения при термоциклическом нагружении плоских образцов из сплава ХН70Ю при переходе от металла открытой выплавки к металлу, подвергнутому электрошлаковому переплаву, и при изменении температурного цикла. В открытом металле при циклировании 1000 ч 200°С трещины целиком проходили по границам зерен, при циклировании 800 200°С частично по границам, частично по телу зерен в электрошлаковом металле при обоих режимах испытания трещины распространялись преимущественно по телу зерен. В последнем случае наблюдалось повышение стойкости образцов. [c.163]

Например, в детали из сплава ЖС6У излом по сквозной трещине (рис. 142) имел интенсивное окисление, несколько сглаженный рельеф. В пределах нескольких малых участков, прилегающих к внешней и внутренней поверхностям, при макроанализе с трудом выявлялись радиальные рубчики и очень слабые кольцевые линии. На электронных фрактограммах с этих участков выявилась характерная микроскладчатость, которая наблюдается в данной группе сплавов при повторных нагружениях микроструктурный анализ дополнительных в зоне излома трещин показал смешанный характер их распространения. Наличие многих очагов в изломе, дополнительных, межзеренных трещин, фрактографических признаков повторного нагружения привело к заключению о термоусталостном характере разрушения. [c.171]

Отличительной особенностью процесса сопротивления материалов малоцикловому нагружению является непостоянство с числом циклов и во времени диаграммьг деформирования. Следствием отмеченного оказывается перераспределение в общем случае напряжений и деформаций в процессе циклического нагружения за пределами упругости элемента конструкции. При этом возникает явление нестационарности условий деформирования даже при повторном нагружении конструкции постоянными нагрузками (механическими и термическими). С другой стороны, условия циклического деформирования за пределами упругости определяют величины циклических и односторонне накоп.ленных деформаций на стадии образования макротрещины и особенности достижения предельного состояния по разрушению. [c.5]

Таким образом, индивидуальные особенности диаграммы деформирования материалов оказывают некоторое количественное влияние на границы характерных областей поведения конструкции при повторных нагружениях (знакопеременное пластическое течение, прогрессирующее разрушение, приспособляемость). В частности, конструкции из материалов, упрочняющихся при монотонном (или циклическом) пластическом деформировании, обладают определенными дополнительными резервами, способствующими их приспособляемости в условиях, когда на первых этапах натружеиия возникает прогрессирующая (или знакопеременная) деформация. [c.38]

Для указанных условий деформирования и разрушения долговечность определяют на основании деформационно-кинетических критериев прочности. При расчете учитьшают кинетику циклических и односторонне накопленных деформаций в различных зонах конструктивных элементов, а также изменение механических свойств материала при высокотемпературном малоцикловом нагружении. Определим долговечность элементов конструкций с зонами концентрации напряжений и мембранными зонами при различных режимах длительного малоциклового нагружения, приводящих к усталостным и квазиста-тическим повреждениям. В качестве модельного элемента выберем оболочечную конструкцию с фланцами, работающую при повторном нагружении внутренним давлением при высоких температурах. Предположим, что конструктивный элемент изготовлен из аустенитной стали ее характеристики при статическом и длительном нагружении [c.122]

Обобш,ение результатов научных исследований сопротивления упругопластическим деформациям и разрушению при малоцикловом нагружении осуш,ествляется в настояш,ей серии монографий. В первой книге [12] содержатся основы методов расчета и испытаний при малоцик.ловом нагружении, состояш,ие в анализе механических закономерностей упругопластического повторного нагружения вне зон и в зонах концентрации напряжений, в обосновании выбора материалов, расчетных уравнений для оценки прочности и долговечности, методов и средств испытания лабораторных образцов, дюделей и натурных конструкций. Во второй книге [13] освеш,ены вопросы расчетного и экспериментального анализа полей упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений при малоцикловом нагружении в условиях нормальных и повышенных температур. При этом освеш,ены возможности использования аналитических и численных методов решения задач о концентрации деформаций и напряжений, экспериментальных методов муара, сеток, оптически активных покрытий, малобазной тензометрии. Третья книга [7] посвящена вопросам сопротивления высокотемпературнод1у деформированию и разрушению при малоцикловом нагружении. [c.7]

При повторных нагружениях упрутоиде-ально-пластического тела нагрузками, меньшими предельных, возможно возникновение иных предельных состояний, вызванных появлением знакопеременных пластических деформаций или одностороннего накопления деформаций, приводящих к разрушению или недопустимому формоизменению. В то же время существуют такие циклы изменения нагрузок, при которых пластические деформации возникают лишь в начале деформирования, а затем в дальнейшем тело деформируется упруго. В таком случае тело, получив пластические деформации, приспособилось к повторному нагружению без возникновения новых пластических деформаций. [c.106]

В течение многих столетий человек знает, что он может переломать деревцо или металлический пруток, многократно сгибая его в противоположных направлениях с большой амплитудой. Неожиданностью, однако, явилось то, что разрушение происходит при повторном нагружении даже и в тех случаях, когда материал остается упругим. Первое сообш,ение об исследованиях усталости принадлежит, по-видимому, немецкому горному инженеру Альберту (W. А. S. Albert) который в 1829 г. испытывал при повторных нагружениях [c.168]

Суш ественным моментом при оценке циклической долговечности является учет неодноосности напряженно-деформированного состояния. Наибольшее количество экспериментальных данных усталости при малом числе циклов получено при повторном нагружении растягиваюш,ими силами по пульсирующему циклу. Результаты представляк тся в виде зависимостей амплитуды напряжений = Аа/2 от числа циклов до разрушения. Такое представление характеристик малоцикловой усталости связано с традиционным распространением методик усталостных испытаний при большом числе циклов, когда пластическая составляющая деформаций отсутствует. [c.136]

Зависимости типа (5.45) позволяют осуществить поцикловый расчет прорастания трещины при повторном нагружении, имея в виду, что длина трещины увеличивается только на полуцикле возрастания нагрузки. При снижении нагрузки вводится поправка на некоторое уменьшение длины трещины (что предположительно объясняется влиянием возникающих при этом остаточных напряжений сжатия). На рис. 25 в качестве примера приведены в координатах X, результаты расчета прорастания трещины при нестационарном малоцикловом нагружении. Разрушение наступает в точке пересечения графика с кривой (Sk) хрупкого разрушения. [c.250]

Еще в 1910 г, Л. Бэрстоу, исследуя закономерности усталостного разрушения углеродистой конструкционной стали с использованием записи петли механического гистерезиса, обнаружил, что удлинение образцов при повторном нагружении происходило даже в том случае, когда максимальная циклическая нагрузка была меньше статического предела текучести (сталь имела физический предел текучести). Иными словами при напряжениях несколько меньших статического предела текучести в условиях усталости продвигается фронт Людерса-Чернова [32,33]. Стадия циклической текучести наблюдается у металлических материалов, имеющих физический предел текучести, и связана с прохождением фронта Людерса-Чернова в условиях циклического деформирования [10]. После достижения определенного числа циклов (соответствующих окончанию стадии циклической микротекучести) наблюдается начало раскрытия петли гистерезиса и снижение действующего напряжения (при испытаниях с общей постоянной деформации за цикл) у образцов из отожженно- [c.68]

Если по диаграммам разрушения при однократном нагружении пока имеются лишь отдельные работы, то для повторного нагружения построению диаграмм разрушения (зависимости длины трещины от числа циклов) последнее десятилетие уделяется довольно большое внимание. Это объясняется большей распространенностью усталостных разрушений и, как уже указыва- [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...