Трещины зарождение при кручении

Напряженное состояние в зоне концентратора в точках, где действуют максимальные нормальные напряжения, линейное как при растяжении-сжатии, так и при кручении 81, 91], поэтому условия зарождения трещин по краю отверстия близки к условиям зарождения трещин при растяжении — сжатии гладкого образца. При наличии концентратора напряжений трещины развиваются в плоскости действия максимальных нормальных напряжений под углом 45° к оси образца при кручении и перпендикулярно к оси образца при растяжении — сжатии. [c.62]

На рис. 36 видно, что эффективный коэффициент концентрации напряжений Ка изменяет свое значение в исследуемом диапазоне чисел циклов нагружения. С увеличением чисел циклов до зарождения трещин Ко монотонно возрастает как при кручении, так и при растяжении — сжатии, при кручении /<Г,1 возрастает быстрее, чем при растяжении — сжатии. [c.64]

Вид напряженного состояния. Представляет интерес рассмотреть соотношение неупругих деформаций за цикл иа стадии стабилизации, характеризующих рассеянное усталостное повреждение в момент зарождения магистральной усталостной трещины при различных видах нагружения. Количество таких экспериментальных данных весьма ограничено и в основном они получены при линейном (растяжение) и плоском (кручение) напряженных состояниях. Результаты исследования неупругих деформаций при симметричном цикле растяжения — сжатия и кручения при многоцикловом нагружении описаны в работе 11711. Достоинством результатов, полученных в этой работе, является то, что испытания при растяжении и кручении проводились на одинаковых образцах и при кручении было обеспечено однородное напряженное состояние, т. е. было исключено влияние градиента напряжений. [c.77]

Градиент напряжений. В проблеме усталости металлов значительную роль играет градиент напряжений. В большом количестве работ однозначно показано, что при наличии градиента напряжений характеристики сопротивления усталостному разрушению (предел выносливости, число циклов до зарождения трещины) возрастают. Так, пределы выносливости при изгибе существенно выше, чем при растяжении — сжатии, пределы выносливости при кручении сплошных образцов значительно выше, чем тонкостенных, локальные максимальные напряжения в концентраторе напряжения, где имеет место существенный градиент напряжений, соответствующие пределу выносливости, тем выше, чем выше градиент напряжения, и т. п. [c.81]

Рассмотрим способы определения параметров полученных уравнений (2.107) и (2.111). Величину Sm можно рассчитать при известных значениях долговечности до зарождения макро-трещины при одинаковом размахе пластической (неупругой) деформации и различной величине максимальных напряжений в цикле. Например, если известна долговечность при изгибе и кручении то в соответствии с уравнениями (2.107) мо- [c.143]

Под действием внешнего давления предел выносливости, как правило, возрастает. Существуют устройства, позволяющие исследовать влияние гидростатического давления на усталость при осевом нагружении, изгибе с вращением, кручении i[208]. При гидростатическом давлении образец подвергается равномерному трехосному сжатию. Внешнее давление оказывает существенное влияние на механизм развития трещины с момента зарождения разрушения в области интенсивного скольжения. [c.257]

Усталостный излом (рис. 71) состоит из очага разрушения 1 — места зарождения разрушения, зоны стабильного развития трещины 2 и зоны долома 3 — участка развития трещины, связанного с окончательным разрушением. Очаг разрушения обычно расположен вблизи поверхности. Поверхность как наиболее нагруженная часть сечения (при изгибе, кручении) претерпевает микродеформацию, а затем в на- [c.101]

Если в зоне с микротрещинами имеется включение, оно может быть концентратором напряжений, а в связи с этим и источником зарождения микротрещин, которые могут распространяться как в направлении максимальных сдвиговых, так и нормальных напряжений (рис. 4.37—4.39). Если включение или вторая фаза и материал в зоне их расположения являются более прочными, чем основной металл, и между включением и матрицей имеется хорошая когерентная связь, то включения являются препятствиями для распространения, и при встрече с ними микротрещины при циклическом кручении разветвляются в направлениях максимальных нормальных напряжений (рис. 4.39, б). Граница зерен (рис. 4.40) также является препятствием распространяющейся трещине, и это является одной из причин распространения трещины скачкообразно. [c.153]

На рис. 36 приведены зависимости изменения эффективных коэффициентов концентрации напряжений от числа циклов до зарождения трещин Л/j при растяжении — сжатии (кривая 1) и кручении (кривая 2). [c.63]

На рис. 37 показана зависимость изменения эффективных коэффициентов концентрации напряжений от степени перегрузки, выраженной отношением напряжений для образцов с концентраторами напряжений при данном числе циклов до зарождения трещин а а к напряжениям на уровне предела выносливости сг , построенная в двойных логарифмических координатах. Как видно из рисунка, зависимости Ка от ана/а , для исследуемых материалов при растяжении —- сжатии и кручении подобны и могут быть описаны одним выражением [c.64]

Уравнения (П 21) и (11.23) позволяют рассчитать кривую много-цикловой усталости образцов с концентраторами напряжений в виде круглого отверстия при растяжении—сжатии или кручении по моменту зарождения трещины. [c.66]

Зарождение усталостной трещины начинается с поверхности вследствие того, что. на поверхности возникают наибольшие напряжения при изгибе, кручении,, при наличии концентрации напряжений и различных дефектов поверхности. Поэтому качество обработки поверхности оказывает очень сильное влияние на сопротивление усталости. На рис. 39 показаны экспериментально найденные кривые, характеризующие изменение предела выносливости образцов вследствие различного качества обработки поверхности. Ио оси абсцисс на этом графике отложен предел прочности стали а , по оси ординат — коэффициент р, характеризующий влияние качества обработки поверхности на предел выносливости [c.145]

Упрочнение. Большинство валов работает на изгиб и кручение. При таких видах нагружения напряжения в поперечном сечении увеличиваются в направлении к поверхности. На поверхности расположены основные источники концентрации напряжений, обусловленные изменением формы и шероховатостью поверхности, а также взаимодействием с сопряженными деталями. Зарождение усталостных трещин, приводящих к разрушению, начинается, как правило, с поверхности. На поверхности происходит изнашивание. [c.35]

Чаще всего очаг образуется на поверхности детали, что указывает на пониженную выносливость поверхностных слоев. Пониженная сопротивляемость поверхностных слоев циклическим нагружениям объясняется тем, что они 1) подвержены (при изгибе и кручении) действию максимальных напряжений 2) имеют различные поверхностные дефекты, которые служат очагами зарождения усталостной трещины 3) подвержены действию окружающей среды, которая может снижать их выносливость. [c.407]

В работе [243] было исследовано зарождение и распространение усталостных трещин в условиях знакопеременного кручения с частотой нагружения 1700 циклов в минуту и при ультразвуковой частоте 1600 циклов в секунду при небольшой деформации ( 0,003). Установлено, что прн испытании с обычной частотой нагружения (1700 циклов в минуту) на поверхности обнаруживается [c.229]

Зарождение трещин усталости на гюверхности изделия происходит не только при циклических напряжениях изгиба и кручения, но и при циклическом растяжении — сжатии. Трещина усталости и в этом случае чаще всего образуется на поверхности детали, так как наружные слои детали хуже сопротивляются циклическим напряжениям. [c.122]

При коррозионном растрескивании детали и конструкции разрушаются вследствие зарождения на их поверхности и последующего углубления в материал трещин. Само разрушение происходит практически мгновенно в резуштате долома по месту наиболее глубокой трещины. Трещины при этом обычно направлены перпендикулярно к действию растягивающих напряжений, а при кручении — под, углом в 45°. Трещины могут иметь как транскристаллитный, так и межкристаллитный характер. Видимые на поверхности материала трещины появляются не сразу, их появлению предшествует скрытый (инкубационный) период. В развитии трещин растрескивания мбжно вьщелить три этапа зарождение трещины, собственно развитие трещины и мгновенное (спонтанное) разрушение металла. Продолжительность первого и второго этапов, учитывая, что третий протекает мгновенно, и определяет долговечность деталейи конструкций [8,17]. [c.41]

Для испытаний были приняты круглые тонкостенные образцы (см. рис. 25), рабочая часть которых оставалась неизменной при кручении и растяжении — сжатии. Выбор таких образцов позволил обеспечить практически однородное напряженное состояние при кручении и получить полностью сопоставимые результаты при кручении и растяжении — сжатии. Концентратор наносился на образец в виде сверления на рабочей части диаметром 1,3 мм. Как известно, такой концентратор соответствует теоретическому коэффициенту концентрации напряжений а = 4 (при кручении) и а = 3 (при растяжении — сжатии). Зарождение и распространение магистральных трещин на ранних стадиях исследовалось на сталях 45, I2XH3A и 40Х [16П. Состояние и механические свойства исследованных сталей приведены в табл. 4, [c.46]

На рис. 49 приведены зависимости неупругой деформации за цикл на стадии стабилизации от числа циклов до зарождения трещин размерами 0,2 мм при кручении и 0,05—0,1 мм при растяжении — сжатии. За продолжительность до зарождения усталостной трещины принимали число циклов до выхода на стадию стабилизации процесса неупругого деформирования и определяли его по зависимостям Ун W и Де (п). При отсутствии стадии стабилизации за число циклов до обра- [c.80]

Как видно из рис. 49, экспериментальные точки для исследуемых материалов при кручении и растяжении — сжатии укладываются в общую полосу разбора зависимости Ig Дби (Ig N ). Между неупругой деформацией за цикл и числом циклов до зарождения усталостной трещины в логарифмических координатах имеет место линейная зависимость, что свидетельствует о соответствии полученных результатов уравнению Коффина — Мэйсона [c.81]

Вероятностная природа усталостного разрушения, зависящего от дефектов структуры и поверхности металла, отражается на закономерностях подобия при этих разрушениях. С увеличением напрягаемых переменными напряжениями объемов увеличивается вероятность ослабления сопротивления металла разрушению бопее значительными дефектами и их сочетанием, уменьшается предел усталости, ослабляется рассеяние. Влияние абсолютных размеров на усталостные свойства металла возрастает с увеличением его неоднородности, особенно сильно проявляясь на литых и крупнозернистых структурах. С уменьшением вероятности ра.з-рушения влияние абсолютных размеров ослабевает, так как в соответствии со статистическими представлениями рассеяние уменьшается с увеличением напрягаемых объемов, и кривые усталости для низких вероятностей разрушения при различных размерах сечений сближаются. При сложных напряженных состояниях усталостные разрушения для металлов в вязком состоянии в основном определяются максимальными или октаэдрическими касательными напряжениями, как. это следует, например, из данных исследования усталости конструкционных сталей. Большинство результатов укладывается между предельными шестиугольником касательных напряжений и эллипсом октаэдрических. Для металлов в хрупком состоянии разрушения определяются главными растягивающими нормальными напряжениями, они располагаются ближе к предельному квадрату предельных нормальных напряжений. Форма усталостного излома при кручении для вязких металлов свидетельствует о зарождении усталостного разрушения по направлению действия наибольших касательных напряжений. Для хрупких металлов трещина возникает сразу в направ.т1е-нии действия наибольших нормальных напряжений. Развитие трещины обычно следует поверхностям мальных напряжений. [c.384]

Второй возможный механизм развития трещины базируется на следующих представлениях. После объединения микротрещины с макротрещиной идет непрерывное динамическое развитие макротрещины по тем же законам, по которым развивалась и микротрещина отсутствие заметного пластического деформирования у верщины быстро развивающейся трещины (недостаточно времени на реализацию релаксационных процессов в вершине) рост трещины по плоскостям спайности с преодолением различных барьеров типа границ зерен, фрагментов, блоков (см. раздел 2.1). При реализации второго механизма энергия, необходимая для старта трещины, будет отличаться от энергии, идущей на ее рост. Энергия зарождения хрупкого разрушения обусловлена пластическим деформированием, необходимым как для зарождения микротрещин, так и для реализации деформационного упрочнения, обеспечивающего рост напряжений до величины S . Для распространения трещины от одного зерна к другому необходима эффективная энергия не только для образования новых поверхностей, но и для компенсации дополнительной работы разрушения, идущей на образование ступенек и вязких перемычек при распространении трещин скола [121, 327]. Образование ступенек на поверхности скола, как известно, связано с различной ориентацией зерен. При переходе трещины скола через границу зерна в новом зерне из-за различий в ориентации происходит разделение трещины на ряд отдельных трещин, которые распространяются параллельно по кристаллографическим плоскостям спайности и прп объединении образуют ступеньки скола. При распространении макротрещины через отдельные неблагоприятно расположенные зерна, для которых плоскости спайности сильно отклонены от направления магистральной трещины, могут наблюдаться вязкие ямочные дорывы (перемычки) [114, 327]. Учитывая, что для старта макротрещины требуется пластическое деформирование, по крайней мере в масштабе, не меньшем, чем диаметр зерна, а для ее развития масштаб пластического деформирования ограничен размером перемычек между микротрещинами, можно заключить энергия G , необходимая для старта трещины, выше, чем энергия ур, требующаяся на ее развитие. Эксперименты для большинства конструкционных металлических материалов подтверждают сделанное заключение [253]. Следовательно, динамическое развитие трещины при хрупком разрушении наиболее вероятно происходит по второму механизму. Кроме того, в пользу второго механизма говорят имеющиеся фрактографические наблюдения (рис. 4.19), которые иллюстрируют переход трещины скола через границу зерна со значительной составляющей кручения и расщепление зерна рядом параллельных друг другу трещин. Если бы развитие трещины [c.240]

Характер разрушения при всех видах испытаний (растяжении, сжатии, изгибе, кручении) как под действием нормальных (отрыв), так и сдвиговых (срез) напряжений бывает вязким или хрупким. Различие между вязким и хрупким разрушениями заключается в величине нластич. деформации, накопленной перед разрушением. Оба вида разрушения связаны с зарождением и развитием трещин. Оценка сопротивления разрушению при обычных статич. испытаниях (предел прочности, временное сопротивление разрушению) часто недостаточна для определения пригодности материала как конструкционного, особенно при наличии надрезов, трещин п др. концентраторов напряжений. В этом случае применяют испытания на вязкость разрушения, при к-рых используют образцы с заранее созданными в них трещинами, и оценивают параметр (К), к-рый наз. коэф. интенсивности напряжений. Определяют этот коэф. для плоского (/Гд) или объё.много (КсО напряжённых состояний. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...