Учет накопления усталостных повреждений

УЧЕТ НАКОПЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ [c.64]

Из полученных результатов численного счета (рис. 9.5) следует, что для реальных трубопроводов, имеющих большую изгибную жесткость, неустойчивые параметрические колебания возможны (с учетом сил вязкого сопротивления) при сравнительно больших амплитудных значениях гощ периодических составляющих потока в рассмотренном примере они возможны при размерных значениях амплитуд, больших 150 см/с, т. е. практически при значениях, близких к постоянной составляющей скорости потока Шор. Наибольшую опасность представляют вынужденные параметрические колебания, которые приводят к накоплению усталостных повреждений и тем самым снижают долговечность трубопроводов. [c.275]

Накопленное усталостное повреждение в зоне концентрации с учетом уравнения кривой усталости (5.8) [c.92]

При этом показано, что применяемая в ряде случаев оценка повреждений в относительных долговечностях, когда разрушающее число циклов определяется по кривой стационарного мягкого либо жесткого нагружения без учета одностороннего накопления деформаций, может дать достоверные результаты лишь для случаев с превалирующим накоплением усталостных повреждений. [c.18]

Таким образом, в случае измерения циклических деформаций в зоне выраженной концентрации нагружений при стационарном нагружении, когда характер нагружения оказывается близким к жесткому, расчет по величинам деформаций в цикле с учетом изменения с числом циклов нагружения исходного сопротивления тензорезистора по уравнениям (3.2.1) позволяет внести поправку в данные тензометрирования с целью определения действительной истории нагружения элемента конструкции. Одновременно свойство тензорезисторов увеличивать исходное сопротивление при малоцикловом нагружении используется для оценки накопления усталостных повреждений. Величиной прироста исходного сопротивления тензорезисторов, устанавливаемых в зонах концентрации, определяется степень исчерпания ресурса изделий. Вместе с тем интегральная оценка прироста сопротивления тензорезистора не позволяет выполнять покомпонентную оценку накопления усталостных и квазистатических малоцикловых повреждений, что существенно для расчета прочности, и требуется разработка и экспериментальное обоснование указанной процедуры. [c.268]

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении. [c.3]

Если принять некоторую гипотезу накопления усталостных повреждений при стационарной случайной нагрузке, то по известным функциям усталости (зависимости числа циклов до разрушения от уровня периодического напряжения) материала (вектор bv) с учетом концентраторов напряжений в этих точках, можно вычислить скорости накопления повреждений в каждой точке конструкции для различных вибрационных состояний, т. е. получить зависимость [c.452]

Учет усталостных повреждений. Как правило, вибрационное нагружение сопровождается процессом накопления усталостных повреждений. Рассмотрим простой одномерный случай, когда повреждения характеризуются одномерным процессом [c.332]

Расчеты на сопротивление усталости при дискретных потоках случайных нагрузок (рис. 13.1, а) основаны на результатах математического описания и анализа таких воздействий (см. 9) и на информации о прочностных свойствах материалов (см. 1). Разрушение конструкции при случайных нагрузках может произойти либо в момент достижения процессом нагружения = О (t — 1, 2, 3,. ..) опасного уровня напряжений (т , либо при накопленном усталостном повреждении, достигающем опасного значения = 1 (рис. 13.1, б). Под разрушением в этом случае понимается либо появление в конструкции недопустимой по величине пластической деформации (тогда где — предел текучести), либо появление магистральной усталостной трещины. Методы расчета элементов конструкций с учетом роста усталостных трещин рассматриваются в гл. 5. [c.132]

В общем случае процесс накопления усталостных повреждений описывается нелинейным дифференциальным уравнением (2.8), где параметр нелинейности pi может зависеть от уровня напряжений в 1-м цикле нагружения Решение этой задачи определяется соотношением (2.16), которое позволяет получить оценку долговечности с учетом всей истории 6) нагружения. Однако при большом [c.134]

Описанная выше методика расчета ресурса конструкций при случайных потоках нагрузок основана на предположении о неизменности предела выносливости, который во все время нагружения остается на уровне своего первоначального значения. Такое предположение равносильно тому, что наклонный участок кривой усталости по мере накопления усталостных повреждений сдвигается влево, оставаясь параллельным своему первоначальному расположению, а предел выносливости не изменяется (рис. 13.6, а). Однако в действительности (как это следует из многочисленных экспериментальных исследований) по мере накопления усталостных повреждений предел выносливости постепенно понижается (рис. 13.6, б). Для учета этого изменения рекомендуется заменять истинное его значение на расчетную величину, равную 0,5—0,7 первоначального значения предела выносливости. Вместе с тем уровень снижения предела выносливости [c.139]

Если в приведенных выше расчетах учесть, что по мере накопления усталостных повреждений предел выносливости постепенно снижается и становится равным нулю в момент появления усталостной трещины (см. 13, 14), то в соотношении (19.16) следует принять Уц = 0. В этом случае различие в оценках долговечности, полученных без учета снижения предела живучести (формула (19.5)) и с учетом этого снижения [формула (19.16) при / = 0], можно оценить параметром [c.201]

Оценке долговечности по критерию малоциклового разрушения с учетом формы цикла, определяемой программой нагружения, посвящена глава А6. Рассматриваются модели накопления усталостного и статического повреждения. Предлагаемая кинетическая модель накопления усталостного повреждения органически связана со структурной реологической моделью, рассмотренной в главе А5 в ней используются макроскопические параметры состояния, вытекающие из анализа поведения структурной модели при пропорциональном нагружении. [c.13]

Несоответствие расчетных и экспериментальных результатов объясняется несоответствием действительного процесса накопления усталостного повреждения принципу суперпозиции, на котором, по существу, основывается линейная гипотеза суммирования повреждения. Эту задачу наиболее удобно решать путем учета взаимовлияния основных повреждающих факторов и введением этого в расчетную схему. Это взаимовлияние проявляется в зависимости диаграмм предельных амплитуд напряжений в координатах Оа — Ор от характера изменения среднего напряжения цикла [12, 157], В случае низкочастотного циклического изменения в процессе испытания среднего напряжения цикла для расчетов с использованием формулы (1.98) должны применяться не диаграммы Оа — Ор, полученные при постоянных средних напряжениях цикла (рис. 60, кривая 7), а некоторые условные диаграммы I 0 макс, учитывающие взаимовлияние низкочастотного и высокочастотного нагружения. [c.78]

С учетом результатов, приведенных выше, в качестве характеристики свойств индивидуального образца, определяющей интенсивность накопления усталостного повреждения в нем, может быть использована неупругая деформация за цикл на стадии стабилизации процесса неупругого деформирования. [c.299]

В монографии рассмотрены основные закономерности усталостного разрушения металлических материалов с учетом современных достижений металлофизики и механики разрушения. Анализируется стадийность процесса накопления усталостных повреждений в периодах зарождения и распространения усталостных трещин. Рассмотрены теории физического предела выносливости и влияния различных факторов на циклическую прочность. [c.2]

Ряд авторов считает, что наиболее объективную информацию о накопленном усталостном повреждении дает метод полных циклов, так же как и метод учета одного экстремума между двумя соседними пересечениями среднего уровня. Окончательное суждение о погрешности того или иного метода схематизации можно получить лишь путем экспериментального сопоставления усталостной долговечности при случайном и программном нагружении с использованием для составления программ различных принципов систематизации. [c.105]

В. М. Богданова с соавторами [3]. Модель использована для решения задач контактирования колеса с рельсом с учетом изнашивания поверхностей. Случайными являются параметры единичного акта — однократного прохождения колеса по рельсу. Характеристики взаимодействия колеса с рельсом в течение каждого единичного акта неизменны, но назначаются случайным образом с использованием соответствующих функций распределения. Единичный акт взаимодействия дает вполне конкретное расчетное приращение износа. Помимо пошаговой процедуры отыскания изношенного профиля обеих деталей, предусмотрен переход от одного вида изнашивания к другому в соответствии со специально сформулированным условием. Оценивается также накопление усталостных повреждений в рельсе, для чего выполняется расчет его напряженного состояния и по амплитуде касательных напряжений в каждой точке сечения рельса оценивается уровень накопленных усталостных повреждений за каждое единичное воздействие с колесом. Суммарное значение поврежденности сравнивается с некоторым допустимым уровнем для оценки критического состояния. [c.637]

Впервые теория марковских процессов в проблеме устойчивости оболочек была применена в [8]. Дальнейшее развитие см. в [9, И]. В этих работах была дана классификация случайных факторов, воздействующих на оболочку, и дан способ их одновременного учета с помощью теоремы о полной вероятности. Автор ограничился предположением о марковости обобщенных координат, что в широком классе задач оказывается достаточным для анализа проблемы устойчивости. Стремясь обосновать критерий уровня потенциальной энергии как основу построения статистической теории устойчивости, автор [8—11] рассмотрел случай б-коррелирован-ной по времени и пространственным координатам нагрузки (формула (38.23)). В. М. Гончаренко перенес рассмотрение на общий случай [12—16], когда марковским процессом считаются и обобщенные скорости и координаты. Кроме того, им изучен общий случай, когда внешняя нагрузка не б-коррелирована по пространственным переменным. В связи с рассматриваемым кругом вопросов В. М. Гончаренко перешел к рассмотрению распределений в пространствах С. Л. Соболева [17, 18]. Ряд задач рассмотрен в [3, 4, 6, 7, 19, 20]. К настоящему времени выполнено большое количество работ, в которых теория марковских процессов используется для изучения накопления усталостных повреждений в обо-23 [c.347]

Природой, так как расчетная модель формируется с учетом конкретного предельного состояния. Укрупненно можно выделить два разных по физической природе типа отказов внезапный и постепенный (рис. 15.1). Внезапный отказ, являющийся случайным событием, возникает неожиданно. Условием его возникновения является случайное совпадение значительного усилия и малой прочности одного или нескольких изделий из рассматриваемой совокупности. Постепенный отказ обусловлен накоплением усталостных повреждений и является результатом процессов, медленно изменяющих прочность изделия. Закономерности отказов, вызванных постепенными изменениями механических свойств, также исследуют методами теории надежности. [c.366]

Изучение механического поведения материалов при циклическом деформировании в условиях нормальных, повышенных и высоких температур в изотермических и неизотермических случаях нагружения. Это направление охватывает сопротивление деформированию и разрушению (по моменту образования трещины) с разработкой критериев накопления квазистатических и усталостных повреждений при однородном напряженном состоянии и уравнений, описывающих закономерности деформирования без учета и с учетом реологических свойств. [c.4]

Сакса И Сф совпадают достаточно хорошо. Вместе с тем в общем случае возможно отклонение расчетных и экспериментальных величин, приводящее к оценкам усталостного повреждения по уравнению (1.2.1) с завышением или занижением до нескольких раз. В силу изложенного для корректной оценки накопленного повреждения следует, так же как и при умеренных температурах, использовать параметры фактической кривой усталости, полученной с учетом указанных выше для случая длительного малоциклового нагружения частотных и временных особенностей. [c.36]

Предельные числа циклов на стадии образования трещин определяются на основе деформационно-кинетических критериев малоциклового и длительного циклического разрушения (уравнение (1.2.8)) линейным суммированием квазистатических и усталостных повреждений с учетом изменения циклических и односторонне накопленных деформаций по числу циклов и времени, а также изменения во времени располагаемой пластичности материала. [c.44]

Для корректной оценки накопления усталостных и длительных статических повреждений при термоусталостном нагружении требуется получение системы базовых данных путем проведения соответствующих экспериментов с учетом специфики переменных температур [91]. Такими базовыми экспериментами являются испытания с целью определения располагаемой пластичности материала и получения кривых усталости в условиях термоусталостного цикла нагружения и нагрева соответствующей частоты. [c.49]

При этом уравнение (1) описывает условие достижения предельного состояния в зоне разрушения на основе линейного суммирования компонент повреждений. В уравнениях (2) и (3) усталостное повреждение за цикл связывается с величиной полной или необратимой деформации (равной ширине петли гистерезиса), а квазистатическое — определяется односторонне накопленной деформацией, при этом суммирование повреждений производится с учетом изменения по циклам и во времени циклических и односторонне накопленных деформаций, а также исчерпания располагаемой пластичности материала. [c.41]

Быстрое переключение силового режима испытаний при переходе с одного уровня напряжений программы на другой. При дискретном программировании напряжений усталостное повреждение оценивается по величине Суммы относительных долговечностей А [7]. Медленное изменение силового режима испытаний и большая частота возбуждения вызывают появление переходных режимов нагружения, влияние которых не учитывается выражением для подсчета накопленного повреждения, а учет этого влияния расчетным путем усложняет обработку получаемых результатов. В тех случаях, когда минимальное число циклов в пределах одного уровня велико или когда частота возбуждения невысока, влияние переходных режимов снижается и время переключения режима испытаний уже не имеет существенного значения [c.57]

Циклическую долговечность вычисляют на основании деформационно-кинетического критерия прочности, используя правило линейного суммирования квазистатических и усталостных повреждений с учетом перераспределения циклических и односторонне накопленных деформаций, а также изменения во времени предельных пластических деформаций характеризующих деформационную способность [c.4]

Учет накопления повреждений при нестационарных силовых и температурных нагрузках для различных режимов (п. 2.2) производится по правилу линейного суммирования (для критериев квазистатического и усталостного разрушения). [c.229]

Сопоставление рис. 5.11 и рис. 5.12показывает, что относительные долговечности N .yJN о, соответствующие одним значениям Лр, найденные по корректированной линейной гипотезе и по методу учета снижения предела выносливости, весьма близки между собой, а также хорошо соответствуют экспериментальным данным. Таким образом, оба метода учета накопления усталостных повреждений при нерегулярном нагружении могут использоваться в расчетах усталостной долговечности. При использовании ЭВМ удобнее метод учета снижения предела выносливости, так как он легче поддается алгоритмизации. При непрерывных зако- [c.208]

Рис. 14.3. Процессы накопления усталостных повреждений при ре-леевском законе распределения амплитуд напряжений с учетом постепенного снижения предела выносливости

Результаты многих исследований показывают, что даже при испытании достаточно большого количества образцов в каждом варианте величина а отклоняется от единицы [23, 34, 40, 46, 52, 56, 66, 67, 76—79]. Эти отклонения имеют детерминированную и случайную составляющую. Детерминированная составляющая возникает из-за того, что действительные закономерности накопления усталостных повреждений более сложны, чем простое линейное суммирование относительных долговечностей. Так, например, вполне отчетливо проявляется тренировка (при а < < сгк) и разупрочнение (при сг > а ) при одноступенчатом однократном изменении амплитуды напряжений (а — амплитуда начальной тренировки — амплитуда напряжений при испытаниях образцов после тренировки). Заметные отклонения От линейной гипотезы получаются при наличии в программном блоке амплитуд, которые меньше предела выносливости и амплитуд >(Т-1д наряду с большими кратковременными перегрузками. В этих случаях сумма относительных долговечностей а может снижаться до значений а = 0,05-г-0,10. Случайная составляющая связана со значительным рассеянием как самих долговечностей N и Л/ ум так и их средних значений Ni и Мсуш (при числе образцов п = == 5-Г-20), входящих соответственно в выражения (5.17) и (5.31). Поэтому при исследовании закономерностей накопления усталостных повреждений при меняющихся амплитудах необходим статистический подход, позволяющий выявить соотношение между детерминированной и случайной составляющими величины а, и тем самым получить более обоснованные выводы о действительных закономерностях накопления усталостных повреждений. Не-учет случайной составляющей, имевший место во многих работах, в ряде случаев приводил к недостаточно обоснованным выводам. Приближенная оценка доверительных интервалов для суммы относительных долговечностей а показывает [23], что при среднеквадратическом отклонении логарифма долговечности 0,2 и справедливости линейной гипотезы в среднем (медианное значение а = 1) 95% доверительный интервал для а составляет 0,6 < <а < 1,6 при условии вычисления а по формуле (5.31) по средним значениям Л/сум и Ni, найденным по результатам испытания 15—20 образцов на каждый вариант при = 0,6 аналогич- [c.170]

Таким образом, для точной оценки накопленного усталостного повреждения следует использовать параметры фактической кривой усталости, полученной с учетом температурных и временных особенностей (в частности, деформационного старения). Важен также правильный выбор значений располагаемой пластичности (деформационной способности) материала. Оптимальным является проведение экспериментов на материале одной плавки с сохранением основных методических подходов (типа испытания, типа образца, способа нагрева, методики измерения нагрузок и температур, точности аппаратуры). При этом для случаев де юрмационного старения точность вычисления повреждений существенно зависит от учета или неуче-та изменения во времени располагаемой пластичности конструкционного материала. [c.104]

При этом порядок чередования ступеней в смежных блоках принимают произвольным, а при подсчете ресурса элемента с трещиной используют гипотезу линейного накопления усталостных повреждений. Вместе с тем известно, что изменения амплитуды нагрузки с высокого на более низкий уровень вызывают эффект замедления роста трещ1шы, зависящий от размера пластической зоны перед вершиной трещины, возникшей при перегрузке. Отсюда следует, что расчет действительной кинетики роста усталостной трещины требует учета не только режима нагружения, но и упругопластических свойств материала и толщины элемента. [c.375]

Сопоставление рассмотренных выше нормативных документов СНиП и ИЭС-ИМАШ позволяет заключить, что документация СНиП более компактна и удобна для использования, чем ИЭС-ИМАШ. С другой стороны, предлагаемый ИЭС-ИМАШ переход к вероятностной оценке долговечности с позиций накопления усталостного повреждения с учетом уровня остаточных напряжений является прогрессивным и позволяет более полно учесть специфику работы сварных соединений Гфи переменной нагрузке. Общим недостатком обоих рассмотренных методов [299, 204] являются, во-первых, разделение элементов и соединений на ограниченное нисло групп, исключающее возможность оценки промежуточных конструктивных решений, а во-вторых, вне рассмотрения осталась зависимость концентрации напряжений от толщины элементов и размеров катетов угловьи швов. [c.513]

Таким образом, разработанная методика проведения испытаний и обработки данных эксперимента позволяет исследовать процессы накопления усталостных повреждений при сложном программном нагруженирг. Ее применение для исследования процессов накопления повреждений в условиях стресс-коррозии позволит определить критерии образования трещин при нагружении, характерном для эксплуатации, с учетом повреждаемости от коррозионного воздействия различных грунтов. [c.246]

При этом предполагается, что в зонах концентрации напряжений, где, как правило, происходят малоцикловые разрушения, накапливаются в основном усталостные повреждения в результате действия знакопеременных упругопластических деформаций. Вместе с тем в эксплуатационных условиях в результате работы конструкции на нестационарных режимах, в том числе при наличии перегрузок, возможно накопление односторонних деформаций, определяювцих степень квазистатического повреждения и влияю-ш их на достижение предельных состояний по разрушению. Для обоснования методологии учета накопления конструкцией (наряду с усталостными) квазистатических повреждений по результатам тензометрических измерений требуется решение прежде всего вопросов расшифровки показаний датчиков с целью воспроизведения истории нагруженности в максимально напряженных местах конструкции и оценки малоциклового повреждения для эксплуатационного контроля по состоянию. Малоцикловое повреждение может в общем случае оцениваться по результатам измерений, выполненных обычными тензорезисторами, но с расширенным диапазоном регистрируемых деформаций (до величин порядка нескольких процентов), характерных для малоцикловой области нагружений. Исследование [20] выполнялось в Московском инженерно-строительном институте и Институте машиноведения на базе разработанных в лаборатории автоматизации экспериментальных исследований МИСИ специальных малобазных тен-зорезисторов больших циклических деформаций. Аппаратура и методика эксперимента подробно описаны в [229]. На серийной испытательной установке УМЭ-10Т с тензометрическим измерением усилий и деформаций, а также крупномасштабным диаграммным прибором осуществлялось циклическое нагружение цилиндрических гладких образцов по заданному и, в частности, нестационарному режиму. Одновременно соответствующей автоматической аппаратурой производилась регистрация истории нагружения с помощью цепочек малобазных тензорезисторов, наклеенных на испытываемый образец. Сопоставление показаний тензорезисторов с действительной историей нагружения и деформирования образца, регистрировавшихся соответствующими системами испытательной установки УМЭ-10Т, давало возможность определить метрологические характеристики датчиков и особенности их повреждения в условиях малоциклового нагружения за пределами упругости. Наиболее существенными особенностями работы тензорезисторов в условиях малоциклового нагружения оказываются изменение коэффициента тензочувствительности при высоких уровнях исходной деформации и в процессе набора циклов нагружения, уход нуля тензорезисторов и их разрушение через определенное для каждого уровня размаха деформаций число циклов. [c.266]

Следует отметить, что полученные данные о кинетике процрсса повторного нагружения при достаточной точности оценки деформаций в цикле не дают в общем случае достоверной информации об односторонне накопленных составляющих деформаций. Таким образом, с помощью интерполяционных соотношений можно в одновном оценивать только малоцикловые усталостные повреждения (без учета квазиста- [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...