Трещина усталости

При движении зуба в плоскости зацепления линия контакта перемещается в направлении от / к <3 (рис. 8.27, б). При этом опасным для прочности может оказаться положение I, в котором у зуба отламывается угол. Трещина усталости образуется у корня зуба в месте концентрации напряжений и затем распространяется под некоторым углом р,. Вероятность косого излома отражается на прочности зубьев по напряжениям изгиба, а концентрация нагрузки q — на прочности по контактным напряжениям. [c.126]

Особая роль сварных соединений в вопросах прочности конструкций при переменном нагружении привлекла пристальное внимание многих исследователей к свойствам материала соединения, а также к проблеме влияния остаточных сварочных напряжений (ОСН) на развитие трещин усталости [23, 235, 361]. Первоначально делались попытки методами механики разрушения получить интегральные сведения о сопротивлении [c.196]

Поломка гибкого колеса от трещин усталости, появляющихся вдоль впадин зубчатого венца при напряжениях, превышающих предел выносливости. С увеличением толщины гибкого колеса напряжения в нем от полезного передаваемого момента уменьшаются, а от деформирования [c.223]

Таблица 3.58. Скорость роста трещины усталости в титановых сплавах и сталях [21.26,27,28)

Таблица 3.57. Скорость роста трещины усталости в алюминиевых сплавах [5,20,27,27]

При повторно переменных нагрузках опасное состояние характеризуется появлением трещин усталости. За опасное напряжение принимается предел выносливости [c.53]

Форма и соотношение плош,адей, занятых усталостной трещиной и окончательным изломом, зависят от формы сечения элемента, способа его циклического нагружения, наличия концентрации напряжений, а также от влияния среды. На рис. 6.4 представлены схемы типов усталостных изломов для элемента круглого сечения (вал, ось) при знакопеременном изгибе в одной плоскости (а — более высокие циклические напряжения, близкий к симметричному двусторонний рост трещины усталости б — более низкие напряжения, запаздывание возникновения встречной трещины от точки Лг, асимметричное расположение и форма заштрихованного окончательного излома). Типы изломов виг свойственны вращающемуся круглому элементу при изгибе в одной плоскости (в — более высокие напряжения, большая доля сечения занята окончательным изломом, г — более низкие напряжения, большая часть излома занята усталостной трещиной, начавшейся в точке А). Типы изломов дне соответствуют предыдущему случаю нагружения, но при наличии концентрации напряжений в круглом эл-ементе, например, от галтели или выточки (д — более высокие напряжения, трещина развивается от точки А с повышенной скоростью на флангах, у зоны концентрации напряжений ее фронт изгибается, появляются встречные трещины, образуя эллиптическое очертание окончательного излома, е— более низкие напряжения, та же тенденция искривления [c.113]

Из соотношения (7.33) можно получить и выражение для полного значения эффективного коэффициента концентрации напряжений по возникновению трещины усталости, используемое в расчетах на усталость [c.160]

Обоснование необходимого запаса прочности, исходя из приведенных зависимостей, возможно в пределах имеющейся экспериментальной информации о функциях распределения (а-1)д и Оа- Обычно это позволяет осуществлять оценки в пределах Zp —3, т. е. для вероятности Р 0,003. Такая вероятность надежности возможна для деталей, которые могут в случае поломок заменяться, а допустимость поломок определяется соображениями безопасности и экономичности эксплуатации. При более высоких требованиях надежности и при ограниченности экспериментальных данных способ определения запаса и аргументация его необходимых значений должны опираться на результаты наблюдений за состоянием изделий в рабочих условиях службы и диагностику ранних стадий нарушения прочности (обнаружение и измерение трещин усталости, накопленного распределенного повреждения, жесткости и др.). [c.169]

В связи с тем что расчет предохранительного шпинделя предусматривает окончательное разрушение, во внимание принимаются амплитуды со значениями та 0,5(г-1)д (так как распространение трещины усталости происходит и при напряжениях меньших предела выносливости, а для прекращения роста трещины необходимо снижение амплитуды напряжений, по крайней мере, до половины от предела выносливости). Предел выносливости по опасному сечению шпинделя определяется с учетом концентрации напряжений и размеров сечения в соответствии с изложенным в 7. [c.178]

Исследования процесса разрушения от переменных напряжений показали, что при этом в материале возникает микротрещина, которая постепенно проникает в глубь изделия. Переменные напряжения способствуют быстрому развитию трещины, так как во время работы края ее то сближаются, то расходятся. По мере развития трещин усталости поперечное сечение ослабляется все сильнее и в некоторый момент ослабление достигает такой величины, что случайный толчок или удар вызывает мгновенное хрупкое разрушение. [c.130]

Трещины усталости в изделии, как правило, имеют местный характер и не затрагивают материала конструкции в целом. Тем не менее, во многих случаях развитие трещин усталости — очень опасное явление, которое может привести к серьезной катастрофе. Так, трещины усталости могут вызвать излом оси железнодорожного вагона и быть причиной железнодорожной катастрофы. Поэтому необходимо разработать такие методы расчета, которые обеспечивали бы безопасную работу при переменных напряжениях. Особенно это важно в машиностроении. [c.130]

Предел выносливости при изгибе всегда больше, чем при осевом нагружении. Это объясняется тем, что при растяжении или сжатии все сечение подвергается одинаковым напряжениям, а при изгибе наибольшие напряжения будут лишь в крайних точках сечения, остальная часть материала работает при меньших напряжениях. Это затрудняет образование трещин усталости. Если цикл напряжений асимметричен, то предел выносливости тем больше, чем ближе к -fl коэффициент асимметрии цикла R. При R = -fl, т. е. при статическом нагружении, предел выносли-5 131 [c.131]

Из опыта известно, что в тех сечениях деталей, где имеются резкие изменения размеров, надрезы, острые углы, отверстия, возникают высокие местные напряжения (так называемая концентрация напряжений). Б этих сечениях, как правило, развиваются трещины усталости, приводящие в итоге к разрушению детали. [c.132]

Структура цикла напряжения характеризуется, как уже сказано, значением коэффициента асимметрии г или постоянным отношением напряжений о и а . Изменяя значение напряжения и сохраняя отношение а 1а , будем перемещаться вдоль луча, выходящего из начала координат О. Луч Ое пересекает прямую АС в точке е. Этой точке соответствуют предельные напряжения и превышение которых после заданного числа циклов приведет к развитию трещины усталости и разрушению образца. [c.173]

Капиллярный Поверхностные слои деталей Трещины (усталости, закалочные, шлифовочные), поры, рыхлоты [c.476]

Наиболее неблагоприятным фактором, значительно уменьшающим выносливость, является концентрация больших местных напряжений, способствующих возникновению и быстрому развитию трещин усталости. Концентрацию больших местных напряжений обусловливают резкие изменения сечений (галтели, отверстия, выточки, уступы и т. д.), неровности и повреждения поверхности (грубая обработка, царапины, надрезы и т. п.), внутренние пороки (шлаковые включения, пустоты и др.). [c.38]

Поломка зубьев — наиболее опасный вид разрушения (рис. 16.1, а). Она происходит вследствие возникающих в зубьях повторно-переменных напряжений при деформации изгиба. Поломка зубьев происходит также в результате больших перегрузок ударного и даже статического действия, а также усталостного разрушения от действия переменных напряжений в течение длительного срока службы. Трещины усталости возникают у основания зуба из-за неучтенных расчетом перегрузок. Перенапряжение зубьев может вызывать концентрацию нагрузки по длине зуба вследствие неправильного монтажа (чаще всего непараллельности валов), а также из-за грубой обработки поверхности впадин зубьев, заклинивания зубьев при нагреве передачи и недостаточной величины боковых зазоров. Практика показывает, что чаще всего наблюдаются отколы углов зубьев, связанные с концентрацией нагрузки. Важные меры повышения работоспособности — увеличение модуля, повышение твердости, поверхностное упрочнение, уменьшение нагрузок по краям зуба, применение жестких валов, бочкообразные зубья и др. [c.296]

Жесткое нагружение — возбуждение динамических нагрузок, при котором заданной величиной является кинематически ограниченное перемещение, постоянное на всем протяжении испытания, включая период уменьшения жесткости образца при развитии трещин усталости (размах деформаций сохраняется постоянным). При жестком нагружении усилие изменяется в зависимости от изменения жесткости нагружаемой системы. [c.18]

Фокус излома — малая локальная зона, близкая к точке, в которой возникает начальная макроскопическая трещина усталости и откуда начинается ее развитие. [c.44]

Наличие на поверхности детали напряжений сжатия затрудняет образование трещин усталости, повышая предел усталости и расширял время до разрушения в зоне ограниченной выносливости (повиншст так называемую живучесть ). [c.83]

Предложенный в рамках настоящей работы подход к определению направления развития усталостной трещины, хотя и наиболее адекватно отражает физические процессы на микроуровне, в расчетном плане достаточно трудно реализуем. Сложность реализации предложенного подхода в первую очередь связана с необходимостью детализации анализа НДС до масштабов зерна поликристаллического тела. Так, при использовании МКЭ размер КЭ у вершины трещины должен быть порядка размера зерна, что приводит к существенному увеличению разрешающей системы уравнений. Упростить расчетную процедуру можно, используя критерий максимальных растягивающих напряжений Иоффе [435]. В этом случае расчет траектории проводится непосредственно с позиций механики сплошного деформируемого тела, что дает возможность не анализировать НДС до масштаба зерна, а аппроксимировать тело гораздо более крупными КЭ. Хотя критерий Иоффе не учитывает физических особенностей разрушения материала у вершины трещины, расчет по нему дает достаточно хорошее совпадение с экспериментальными результатми по направлению роста трещин усталости [180]. [c.194]

Влияние частоты нагружения на скорость распространения трещин усталости подробно изучалось Т. Екобори и К. Сато [436] методами механики разрушения. Испытывались образцы из алюминиевого сплава 2024-ТЗ и малоуглеродистой стали SM-50, представляющие собой полосу с центральным отвер- Стием и инициирующими прорезями. Частота нагружения изменялась в диапазоне от 1 до 8000 цикл./мин. Результаты эксперимента описываются зависимостью [c.199]

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 электролитическом осаждении металл насыщается водородом и приобретает присущую металло-водородным соединениям плотно упакованную гексагональную рещетку. Вследствие этого в поверхностном слое возникают значительные растягивающие напряжения. Кроме того, циклическая прочность металла покрытий, как правило, меньще циклической прочности металла деталей. По всем этим причинам первичные трещины усталости возникают прежде всего в металле покрытия, откуда распространяются в глубь детали. [c.306]

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]

Третью группу составляют характеристики разрушения. В инженерной практике эти характеристики используются сравнительно недавно. Характеристики разрушения определяются на образцах с заранее выращенными начальными трещинами и оцениваются следующими основными параметрами вязкость разрушения, критический коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации Ki , вязкость разрушения, условный критический коэффициент интенсивности напряжений при плосконапряженном состоянии Кс, удельная работа образца с трещиной КСТ и скорость роста трещины усталости СРТУ при заданном размахе интенсивности напряжений /S.K. [c.46]

Основными характеристиками разрушения являются вязкость разрушения или критический коэффициент интенсивности напряжений и скорость роста трещины усталости. Характеристики разрушения при однократном нагружении определяют на образцах с заранее выращенными усталостными трещинами. Коэффициент интенсивности напряжений К характеризует концентрацию наппя-жений в вершине трещины в общем виде где а — напряжение в сечении брутто / — половина длины трещины у — функция, зависящая от геометрии образца и трещины. Критический коэффициент интенсивности напряжений определяют по моменту, при котором наступает нестабильный рост трещины. [c.80]

Скорость роста трещины усталости определяют на пластинах с центральной щелью размером 2/ = 6- 10 мм при циклическом растяжении. Графическое дифференцирование кривой прирост трещины Д-2/— число циклов Л позволяет получить скорость роста трещины усталости dljdN в зависимости от размаха коэффициента интенсивности напряжений = у, где Да=атах OmiD — размах напряжений цикла. [c.83]

Достигаемое в рассмотренном случае семидесятипроцентное снижение коэффициента интенсивности напряжений способствует переходу неравновесной трещины (или трещины усталости) в равновесную. Однако увеличение коэффициента интенсивности [c.172]

Для оценки скорости роста усталостных трещин использовались эмпирические формулы, в которые не входили параметры механики разрушения. Однако только введеипе в число параметров (влияющих па распространение трещины) коэффициента интенсивности напряжений позволило судить об общих закономерностях роста трещины при повторном (циклическом) нагружении. И это естественно, так как рост трещины усталости происходит на фоне упругих деформаций, кдгда справедливы критерии линейной механики разрушения. [c.258]

Точки, лежащие на луче 0D, представляют подобные циклы, и только точка D характеризует предельный цикл, а все остальные точки, расположенные внутри области OADB (например, точка С), представляют безопасные циклы напряжений в смысле появления трещин усталости, так как в этом случае [c.587]

Полосчатость более отчетливо наблюдается на металлах, склонных к деформационному старению при нестационарных условиях циклического нагружения, когда на некоторых этапах нагружения трещина усталости прекращает развиваться, У края трещины неиз- [c.115]

Рис. 6.10. Микрофрактограмма трещины усталости в алюминиевом сплаве при программном изменении амплитуды переменных напряжений а — поверхность разрушения б диаграмма нагружения

Подавляющее большинство деталей машин, траиспортных и других конструкций в процессе службы претерпевает воздействие циклически изменяющихся нагрузок. Поэтому примерно 90% повреждений деталей связано с возникновением и развитием усталостных трещин. Трещины усталости создают предпосылки для хрупкого разрушения, и в этом одна из главных причин их опасности. Ни при каких других видах разрушения характеристики прочности не зависят от такого большого числа факторов, как при усталостном разрушении. Основными из них являются особенности материала и технологии изготовления конструкция деталей режим нагружения среда, контактирующая с деталью. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...