Развитие усталостных трещин

Отход от анализа повреждения материала в материальной точке, как это принято в механике деформируемого твердого тела, и рассмотрение процессов усталостного повреждения в конечном объеме — структурном элементе — позволяет адекватно прогнозировать не только долговечность, но направление развития разрушения. Такой подход дает возможность разрешить существующее противоречие, связанное с несоответствием при смешанном нагружении по модам 1 и И направлений развития усталостной трещины и локализации максимальной повреждаемости материала трещина развивается перпендикулярно максимальным нормальным напряжениям в область, где повреждаемость материала не является максимальной. [c.149]

РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.189]

З. ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИИ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ УЗЛАХ [c.196]

Как видно из предшествующего анализа, перечисленные выше особенности развития усталостных трещин на основании существующих методов в полной мере не могут быть учтены. В связи с этим важное значение приобретает разработка универсальных численных методов расчета траекторий трещин и параметров линейной механики разрушения, учитывающих все перечисленные факторы. [c.198]

I.2.4. ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.198]

МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ [c.204]

Большинство моделей развития усталостных трещин [11, 12, 141, 336, 349, 351, 430] основываются на рассмотрении элементарных актов разрушения в бесконечно малых объемах материала (математических точках). При этом процесс развития разрушения представляется как непрерывный ряд последовательного разрушения точек, образующих траекторию трещины. Как указывалось в гл. 2, подобное моделирование процесса усталостного разрушения не позволяет объяснить имеющиеся экспериментальные результаты., [c.204]

Л.4.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ ПРИ НАГРУЖЕНИИ ПО I МОДЕ [c.216]

АНАЛИЗ НЕСТАБИЛЬНОГО РАЗВИТИЯ усталостной ТРЕЩИНЫ [c.222]

Оценка долговечности элементов конструкций на стадии кинетики усталостных трещин в ряде случаев является актуальной инженерной задачей. Это в первую очередь относится к сварным узлам, так как при высокой концентрации напряжений, обусловленной несовершенством формы сварных соединений, долговечность на стадии зарождения трещины может быть незначительной и циклический ресурс конструкции в большей степени будет определяться стадией развития усталостной трещины. Более того, в случае технологических трещиноподобных дефектов типа подреза, несплавления и т. п. в сварных швах стадия зарождения трещины отсутствует и ресурс конструкции определяется только ее развитием. [c.268]

В связи с изложенным настоящая глава будет посвящена разработке методов определения ОСН в сварных толстолистовых конструкциях с многопроходными швами, а также исследованию долговечности сварных узлов на стадии развития усталостной трещины. Решение поставленной задачи опирается на разработанные методы расчета НДС при термопластическом деформировании материала, базирующиеся на МКЭ, а также на методы анализа параметров механики разрушения и модель развития усталостной трещины. [c.269]

Приведенные в предыдущем разделе исследования ОСН в сочетании с методами расчета траектории трещины и параметров механики разрушения (см. подраздел 4.1.3) и моделью развития усталостной трещины (см. подраздел 4.1.4) позволяют исследовать долговечность сварных узлов на стадии развития трещины. [c.317]

При расчете развития усталостной трещины, производившемся в осесимметричной постановке, учитывалось перераспределение ОСН, происходящее в процессе нагружения образца до образования трещины. Траектория распространения трещины и ОСН после сварки и нескольких циклов нагружения (система ОН отвечает условию приспособляемости) показаны на рис. 5.12. Расчет КИН и долговечности проводили до момента, когда глубина трещины соответствовала 0,7 ее толЩ Ины (рис. 5.31), так как при испытаниях такого рода характерно развитие трещин не только с растянутой стороны, но и со сжатой внутренней стороны и объединение их наступает на расстоянии приблизительно 0,3 толщины диска относительно сжатой стороны. [c.325]

В данной главе иллюстрируется применение разработанных подходов (см. главы 1, 2, 4) к анализу долговечности различных сварных узлов на стадии развития усталостной трещины. [c.326]

Однако упрочнению при сдвигах сопутствует разупрочнение (разрыхление). Поэтому процесс сдвига обязательно сопровождается появлением зон, где атомные связи нарушаются, а новые не создаются. Проявляется это в том, что образовываются мельчайшие микротрещины, каждая из которых в определенных условиях (например, при соседстве нескольких зерен, ослабленных трещиной) может явиться очагом развития усталостной трещины, приводящей в конечном итоге к разрушению от усталости. [c.590]

Вопросы усталости, и в первую очередь малоцикловой усталости, совершенствование методов испытания на усталость, обоснование деформационных критериев малоцикловой усталости, установление физической модели накопления повреждений при повторно-переменных нагрузках, кинетики развития усталостных трещин в тех или иных условиях нагружения, статистический аспект усталости, а также разработка инженерных методов расчета элементов конструкций на прочность при повторно-переменных напряжениях с учетом различных факторов (вида напряженного состояния, конструктивно-технологических особенностей, температуры, начальной напряженности и т. п.). [c.664]

Существенно влияют на возникновение и развитие усталостных трещин дефекты внутреннего строения материала (внутренние трещины, шлаковые включения и т. п.) и дефекты обработки поверхности детали (царапины, следы от резца или шлифовального камня и т. п.). Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а разрушение вследствие распространения усталостной трещины — усталостным разрушением. Свойство материала противостоять усталости называют сопротивлением усталости. [c.307]

В настоящем разделе кратко рассмотрено современное состояние исследований по некоторым основным вопросам, которые необходимо решать при расчете долговечности конструкций на стадии развития усталостной трещины. Отмечены наиболее важные акспекты кинетики усталостных трещин, которые учтены при разработке оригинальных методов расчета, изложенных в последующих разделах. [c.193]

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]

Одними из первых исследований, посвященных расчетному анализу развития трещин в поле ОСН, были работы В. И. Ма-хненко [137, 139] и К. Масубучи [367]. В работах Махненко указывается на необходимость учета изменения поля ОСН в результате пластического нагружения, если при этом в областях с максимальными сварочными напряжениями происходит пластическое деформирование. Для описания развития усталостной трещины используется уравнение Уолкера в виде [c.197]

В рассмотренных выше уравнениях, связывающих скорость развития усталостной трещины с параметрами нагружения материала в вершине трещины, характеристики циклической тре-щиностойкости были представлены в виде эмпирических констант. При этом предполагалось, что эти константы не зависят от характера нагружения и являются только параметрами материала и среды эксплуатации. Временной фактор (частота нагружения) во всех рассмотренных случаях не учитывался. Такое [c.198]

Развитие усталостной трещины в модели представляется как дискретный процесс, в котором каждое элементарное приращение длины трещины происходит на постоянную величину A.L, равную размеру структурного элемента. Необходимый анализ НДС структурированного материала у вершины трещины проводится на основании зависимостей (4.20) — (4.37). Здесь следует оговорить одно ограничение, которое необходимо сделать при использовании указанных зависимостей. Дело в том, что аналитическое рашение получено в геометрически линейной постановке при условии 6 = 0. Расчет НДС в таком случае приводит к возможности неограниченного роста напряжений с ростом Кт х и А/с. [c.216]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

При анализе НДС у вершины трещины учитывается блоч-ность строения поликристаллического материала (как и в случае анализа развития усталостных трещин) НДС по структурному элементу принимается однородным. Размер структурного элемента равен диаметру зерна. [c.231]

Развитие усталостной трещины определяли по боковым поверхностям образца. Такой прием был вполне правомочен, так как при предварительных испытаниях при помощи разноцветных красок, заливаемых в процессе развития трещины по ее фронту, было установлено, что глубина трещины по всей ширине образца практически одинакова (фронт треЩ Ины прямой). [c.323]

Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными, приведенное в табл. 5.4, подтверждает хорошее их соответствие. Следовательно, расчетный анализ развития усталостных трещин в такого рода соединениях может проводиться в осесимметоичной постановке. [c.325]

Карзов Г. П., Леонов В. П., Марголин Б. 3. Развитие усталостных трещин в элементах сварных конструкций с учетом технологических напряжений//Докл. IV Всесоюзн. симпозиума Малоцикловая усталость — механика разрущения, живучесть и материалоемкость конструкций .— Краснодар КПИ, 1983.—С. 12-15. [c.368]

Развитие усталостной трещины, несомненно, может ускоряться при наличии растягивающих напряжений как у пластичных, так и, в особенности, у малопластичиых и хрупких материалов типа чугуна, в которых появление трещины отрыва значительно повышает чувствительность к растягивающим напряжениям. [c.591]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...