Усталость при нестационарных режимах нагружения

При обосновании специальных требований, которым должны удовлетворять только машины для программных испытаний на усталость, следует, очевидно, исходить из того, какие цели преследуют такие испытания. В г,л. I показано, что основной задачей программных испытаний на усталость в конечном счете является изучение закономерностей сопротивления усталости при нестационарных режимах нагружения. В большинстве случаев взаимное распределение экстремальных значений эксплуатационных нагрузок деталей носит случайный характер, поэтому, естественно, возникает вопрос о необходимости воспроизведения при программных испытаниях случайного чередования нагрузок и заменил его более простым, но эквивалентным (по степени вызываемого усталостного повреждения) случайному. [c.54]

При составлении испытательных программ обычно приходится сталкиваться с рядом трудностей, обусловленных недостаточной изученностью некоторых исходных характеристик сопротивления усталости при нестационарных режимах нагружения. Поэтому подлежит более глубокому и всестороннему изучению. [c.55]

Выполненные в последнее время работы [9, 10, 11] свидетельствуют о существовании (взаимодействия между напряжениями различной величины (при случайном их чередовании), а также о существовании нижней границы повреждающих напряжений спектра, распространяющихся ниже исходного предела усталости. Авторы указанных выше работ экспериментально подтвердили справедливость предположения о том, что недогруз ки.в период развития трещины становятся активными и участвуют в накоплении повреждения. Следует ожидать, что дальнейшие исследования в этом направлении внесут коррективы в методику расчетов на усталость при нестационарных режимах нагружения в зависимости от способа ведения расчета (по критерию трещинообразования или по критерию разрушения). Вместе с тем работ, посвященных изучению кинетики усталостного разрушения, сравнительно немного, что, по-видимому, объясняется отсутствием надежной и доступной аппаратуры для наблюдения за ростом трещин усталости. [c.183]

УСТАЛОСТЬ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ [c.298]

Изучение циклической прочности при нестационарных режимах имеет большое принципиальное и прикладное значение, так как позволяет глубже узнать природу усталости, рациональнее использовать материал и точнее определять долговечность конструкций в эксплуатационных условиях. Однако расчет усложняется. Необходим огромный экспериментальный материал для того, чтобы выяснить закономерности изменения пределов выносливости при различных спектрах нагружения. Должны быть учтены факторы концентрации напряжений, состояния поверхности и т. д., влияние которых на вид кривых усталости при нестационарных режимах может быть иным, чем при стационарном нагружении, и очень значительным (см. рис. 187). ,. - [c.309]

По ряду причин, в том числе экономического и технического характера, программные испытания натурных деталей не всегда возможны или могут быть проведены лишь в ограниченном объеме. Поэтому возникает необходимость разработки методов, позволяющих производить оценку характеристик сопротивления усталости деталей по результатам испытаний образцов. В области усталости при стационарных режимах нагружения такие методы основаны иа изучении закономерностей подобия усталостных разрушений в связи с эффектом концентрации напряжений, неоднородности напряженного состояния и величины напрягаемых объемов, с привлечением статистических представлений о природе усталостных явлений [4, 5, 18, 30]. Возможность применения этих закономерностей в условиях нестационарной нагруженности в достаточной мере не проверена и представляет одну из основных задач программных испытаний. [c.40]

Д. И. Гольцев (1953), используя характеристики несовершенной упругости, принимал площадь петли гистерезиса без учета площади петли на пределе усталости как меру повреждения за один цикл. При этом мера повреждения не зависит от числа циклов, а суммарная работа разрушен-ния от уровня амплитуды напряжений. Отсюда вытекает уравнение кривой усталости, линейный закон суммирования повреждаемостей при нестационарных режимах нагружения и условие прочности при переменных напряжениях и сложном напряженном состоянии в степенной форме. [c.407]

Для расчета деталей на усталость при нестационарном их нагружении надо иметь не только кривые усталостной прочности, но и характеристики поведения материала при заданных нестационарных условиях нагружения. Эти характеристики могут быть получены в результате исследований материала при программном его нагружении. Осуществление программы нагружения, соответствующей действительным режимам работы деталей, за исключением редких случаев, почти невыполнимо, поэтому испытания проводятся по упрощенным программам. Исследования усталости при таких программных нагружениях позволят в дальнейшем уточнить закономерности изменения прочностных свойств и методы расчета деталей при нестационарном нагружении. В настоящее время в расчетах принимается простое линейное суммирование повреждения, выражаемое равенством [c.328]

Расчет деталей на усталостную прочность при нестационарных режимах перегрузок, т. е. при наличии напряжений, превышающих предел усталости, определяется общим (за предполагаемый срок службы детали) числом циклов напряжений с перегрузкой в за-в симости от еб значения. Для расчета необходимо знать спектр эксплуатационной нагруженности детали и усталостную характеристику материала, из которого она изготовлена. [c.174]

Нестационарность нагружения (наличие перегрузок, недогрузок и других отклонений от стабильного режима) может существенно влиять на закономерности сопротивления усталости, особенно при наличии концентраторов напряжений. Простейшие случаи нестационарности, в результате которых возможно образование нераспространяющихся усталостных трещин, — это переход с высокого уровня напряжений на более низкий уровень и присутствие в режиме нагружения одиночных циклов растяжения более высокого уровня. В обоих случаях действуют механизмы упрочнения материала у верщины трещины и образования остаточных напряжений сжатия. Эти процессы при определенной их интенсивности приводят к задержке роста трещины. При этом эффективность торможения зависит от разницы между напряжениями на высокой и низкой ступенях нагружения или от уровня перегрузки, а также от размера трещины в момент изменения режима. [c.95]

Исследование характеристик сопротивления усталости образцов и натурных деталей машин при нестационарном нагружении является необходимым условием совершенствования методов и уточнения результатов расчетной и экспериментальной оценки долговечности деталей, работающих при изменяющихся циклических нагрузках. Такие исследования связаны с испытаниями Деталей машин и образцов при программируемых режимах, моделирующих процессы эксплуатационного нагружения. [c.16]

Исследование процессов развития усталостного разрушения и характеристик сопротивления усталости в пределах каждого этапа испытаний (до появления первой трещины и в период ее постепенного развития) в настоящее время приобретает все большее значение. Интерес к поэтапному исследованию усталости как материалов, так и натурных деталей особенно возрос в связи с изучением закономерностей накопления повреждений при нестационарно изменяющихся режимах нагружения, присущих эксплуатации большинства современных конструкций. - [c.183]

Как отмечалось в 1 и 2, условие нагружения конструкций натриевых реакторов на быстрых нейтронах характеризуется температурами до 550—610° С для хромоникелевых аустенитных сталей типа 18-8 и 500° для хромо молибденовых. Корпус реактора и внутриреакторные конструкции подвергаются охрупчиванию при облучении нейтронами (удлинение стали типа 18-8 становится меньше 10%). Эксплуатация связана с чередованием стационарных и нестационарных режимов (пуск, останов, аварийное расхолаживание, изменение мощности и др.), и по предельным оценкам число переходных режимов с изменением температур до 400—500° С не превышает 1500. Суммарное время переменных тепловых режимов составляет не более 10% от общего временного ресурса (2- --4-3)-10 ч., т. е. основное время эксплуатации относится к стационарному режиму. Накопление циклических и длительных статических повреждений сопровождается при эксплуатации изменением состояния металла по химсоставу и механическим свойствам. Получение экспериментальных кривых усталости при реальных деформациях (размах до 0,5%) и длительности нагружения представляет невыполнимую задачу, поэтому в любом варианте расчета прочности неизбежна необходимость обоснования экстраполяции данных на большие сроки службы. Существующие предложения по расчету длительной циклической прочности отличаются как по определению напряжений и деформаций, так и по расчету предельных повреждений. [c.37]

Методика расчетов элементов конструкций на усталость получила развитие в связи с теоретическими и экспериментальными исследованиями вероятностных условий циклического разрушения с учетом влияния конструктивных факторов и режима нагружения. Для стационарного и нестационарного переменного нагружения предложена в работе [41] статистическая трактовка запасов прочности от изменчивости несуш,ей способности и условий нагру-женности элементов конструкций. При этом используются нормальные логарифмические кривые распределения для характеристик усталости, в том числе для накопленного повреждения. В работах [42, 43] для таких же условий нагруженности осуществлен вероятностный расчет на прочность на основе закономерностей подобия и линейного суммирования повреждения с поправ- [c.256]

При испытаниях на нестационарном режиме задаются спектром напряжений на основе вероятных или фактических эксплуатационных режимов. Испытания проводят при переменном значении какого-либо доминирующего фактора (чаще всего фактора, характеризующего степень перегрузки). В результате испытания получают сетку вторичных кривых усталости, смещенных по отношению к первичной кривой усталости (т. е. кривой для стационарного режима нагружения). [c.299]

При сравнении различных нестационарных режимов работы ГТД, приводящих к накоплению повреждений малоцикловой усталости (в частном случае - термоусталости) в дисках, лопатках и статорных деталях турбины, направляющих аппаратах и др., целесообразно сравнивать запасы прочности по размахам деформации или близкие к ним запасы прочности по условиям, определяющим возможность возникновения знакопеременного течения (ЗПТ) в рамках расчета соответствующей детали по теории приспособляемости. Последний в некоторой степени отображает реальный размах дес рмаций в установившемся цикле (после перераспределения напряжений из-за появления пластических де(]к)рмаций и деформаций ползучести в первых циклах нагружения). [c.553]

В связи с тем что расширение экспериментальных основ расчета деталей при нестационарных режимах нагружения невозможно без надлежащего научного оборудования. Институтом механики АН УССР разработана серия машин и приборов для программных испытаний на усталость материалов и натурных деталей в широком диапазоне частот, усилий и динамических перемещений. Эти машины позволяют с достаточной степенью точности воспроизводить эксплуатационные режимы изменения напряжений путем варьирования их по дискретной схематизированной программе и в настоящее время нашли применение во многих научно-исследовательских и промышленных лабораториях.. [c.3]

Оценка опытных закономерностей усталости по параметру равной вероятности повреждения позволила выделить из статистических детерминистические закономерности нелинейного суммирования относительных долговечностей при нестационарном режиме нагружения (Р. Д. Вагапов 1964 и сл.). На основании изучения накопления усталостных повреждений в статистическом аспекте С. В. Серенсен и В. П. Когаев (1966) оценили детерминированную и случайную составляюпще в сумме относительных долговечностей и предложили корректировку линейной гипотезы в зависимости от спектра амплитуд напряжений. [c.409]

Расчет на усталостную прочность при нестационарных режимах нагружений основывается на сопоставлении 1 )актнческой нагруженности с прочностью, определенной при установившихся не-статических режимах переменных напряжений с постоянной амплитудой, либо программированных для установления соответствующих условий накопления усталостных напряжений. На рис. 68 сравнивается кривая усталости с кривой накопленных частот напряжений за требуемый срок службы (спектр нагрузки), который характеризует цикличность нестационарного режима нагружений, когда амплитуда циклов изменяется непрерывно. На оси откладывается максимальное напряжение цикла, а на оси N — оби ее за срок службы число повторений циклов с максимальными напряжениями данной величины, ila левом графике по оси Ф (а,) располагается плотность вероятности распределения амплитуд напряжений (график нагрузки) за отдельный цикл или совокупность рабочих циклов погрузчика. Суммирование ос ществляется в заштриховаиной области. [c.177]

В табл. 4.1 приведены результаты экспериментальной проверки формулы суммирования (4.5) по данным испытаний серии трубчатых образцов конструкционного сплава ЭИ-607А, а также сплавов ЭИ-765 и ЭП-182, при различных нестационарных режимах нагружения, указанных в первой графе таблицы Для каждого такого режима по формуле (4.5) подсчитывалось теоретическое значение П, соответствующее моменту фактического, определенного на опыте, разрушения. Вследствие рассеяния долговечностей образцов, испытанных в одинаковых условиях, продолжительность последней ступени нагружения, оканчивавшейся моментом разрушения, является случайной величиной, и в расчет вводилось среднее значение результатов одинаковых испытаний трех—пяти образцов. Так как кривая статической усталости, по которой определяются Ад и С , отвечает пятидесятипроцентной вероятности разрушения, то подсчитанные указанным образом значения П должны быть в случае справедливости формулы (4.5) близкими к единице. Это и имело место во всех рассмотренных случаях нестационарного нагружения при линейном и плоском напряженных состояниях. Наблюдаемые небольшие отклонения вычисленных величин П от единицы вполне объясняются вариациями а и р в пределах доверительных интервалов. [c.102]

В табл. 4.3 показаны результаты экспериментальной проверки по данным испытаний упомянутых трубчатых образцов ПЭВП и ПТФЭ при различных нестационарных режимах нагружения осевой растягивающей силой и внутренним давлением. Так как в данном случае вместо кривой статической усталости для линейного напряженного состояния имелись соответствующие кривые в координатах Oi — Ig I при данных [ij, то ординаты этих кривых и вносились непосредственно в формулу (4.16). Наряду с расчетной величиной П, найденной для момента фактического разрушения с использованием данных табл. 4.2, в последней колонке таблицы приведены значения меры повреждений согласно формуле Бейли (3.2). Эта величина обозначена через Пб- Как видно из таблицы, величина П всегда близка к единице, в то время, как величина Пб существенно отклоняется от единицы в сторону больших или меньших значений. Отметим, что в трех последних опытах нагружение было непропорциональным и, тем не менее, уравнение (4.15) оказалось вполне достаточным для прогнозирования процесса повреждений. [c.113]

Более полный расчет на усталость при нестационарной переменной напряженности основывается на экспериментальных данных о кривой усталости при режимах нагружения со спектром, подобным спектру действующих напряжений. Приняв одно из напряжений спектра (например, минимальное) кривой усталости и обозначив сум — общее число циклов, выдерживаемое материалом до разрушения, при изменении амплитуд позаданному спектру строят кривую зависимости от N yM-Эта кривая, связывающая величину с разрушающим числом циклов, позволяет определять запас прочности как отношение для данного N jm разрушающего напряжения [c.525]

Отклонение от линейной зависимости повреждаемости при малоцикловом нестационарном нагружении в условиях циклических высоких температур может быть связано с изменением располагаемой пластичности (деформационной способности) материала. На это обращалось внимание при исследовании термической усталости материалов, применг. емых в тепловой энергетике [109]. На рис. 4.17 показана зависимость предельно накопленных повреждений при двухступенчатом режиме нагружения по параметру относительно пластичности характеризующей эффект изменения располагаемой пластичности для максималь ных температур режимов ступеней блочного нагружения [109]. [c.196]

Некоторое подобие реальным режимам нагружения воспроизводится опытами на термическую усталость с выдержками в высокотемпературной части цикла на установках Коффина [1—9] такие же режимы нагружения могут быть приближенно оценены опытами на изотермических малоцикловых y TanoBitax без следящей системы нагрунсения [10]. Существенная нестационарность процесса упругопластического деформирования при таких испытаниях связана главным образом с изменением соотношения жесткости системы машина — образец в результате кинетики свойств материала, перераспределения температурных полей как по циклам, так и во времени. В связи с этим фактическая величина деформаций существенно нестационарна и поэтому особое внимание при оценке условий разрушения должно быть уделено определению действительной величины циклической деформации [11]. [c.86]

Проблема длительной прочности элементов машин, приборов и аппаратов является традиционной, но за последние годы она расширилась и приобрела особое значение в связи с новыми задачами, которые ставят такие быстро развивающиеся отрасли техники, как энергетическое и химическое машиностроение, авиакосмическая техника и др. Долговечность конструкций приходится оценивать во многих случаях в условиях нестационарных силовых и температурных режимов нагружения, при этом могут протекать различные процессы длительного разрушения. К таким обычно относят статическую усталость, возникающую в результате выдержки конструкционных элементов во времени под действием усилий, мало- и многоцикловую усталость, связанную с циклическими сменами усилий безотносительно ко времени выдержки, а также процессы поверхностных разрушений при действии напряжений и агрессивных сред. При этом возможены еще и другие, комбинированные процессы. Длительному разрушению подвержены не только традиционые металлические, но и различные новые неметаллические материалы — полимеры, керамики, стекла и различные композиты, причем многие неметаллические материалы обнаруживают как циклическую, так и указанную статическую усталость практически в любых температурных условиях, ввиду чего проектирование изделий из этих материалов неизбежно наталкивается на необходимость их расчетов на длительную прочность. [c.3]

Для энер.гомашиностроения представляет интерес определение ресурса конструкции в условиях нестационарного режима внешнего воздействия. Здесь можно воспользоваться понятием поврежденности, как это было показано ранее в гл. 20 Усталость металлов при циклических нагрузках-. Однако при наличии таблиц допускаемых напряжений упомянутый прием несколько видоизменяется. Введем понятие относительного использования ресурса П при стационарном нагружении [c.411]

К числу первых исследований по малоцикловой прочности при нестационарном нагружении относятся работы МИФИ по термической усталости, выполненные под руководством Я. Б. Фридмана и Н. Д. Соболева. Сочетание режимов однократной смены циклических деформаций А (ер--0,715%), В (ер = 0,48%) и С (sp= = 0,245%) выполнялось на стали Х16Н15МЗБ в заданном режиме термоусталостного нагружения 200. .. 750° С за счет варьирования жесткости нагружения переход с менее повреждающего режима на более повреждающий (В- А) и наоборот (В- С) осуществлялся на разных относительных числах цикла, но одинаковых стадиях работы материала в начальном режиме В йцП 1Мт = 0,3-, 0,5 0,7, где Nju — число циклов до разрушения в начальном режиме при стационарном термоусталостном нагружении. Таким образом, как диапазон деформаций, и температур, так и режимы нестационарности охватывали наиболее представительные условия термомеханического нагружения. [c.193]

Определение запасов прочности при усталости для нестационарного нагружения. Детали машин в условиях эксплуатации часто нагружаются переменными напряжениями, амплитуда которых изменяется в процессе иагружеиия (нестационарное нагружение). При многоступенчатом нагружении (рис. 10, а) деталь работает иа нескольких уровнях нагружения. Непрерывное нагружение (рис. 10, б) характеризуется непрерывным изменением амплитуды действующих напряжений. При блочном нагружении (рис. 10, в) в каждом отдельном блоке осуществляется работа на разных режимах. Блочное нагружение типично для машии периодического действия. [c.568]

При расчете на усталость несущая способность деталей,, нагруженных переменными нагрузками, с меняющимися во времени амплитудами и частотой определяется режимом нестационарной нагруженности и закономерностями накопления усталостных повреждений. Для правильной оценки закономерностей накопления усталостных повреждений должен учиты- [c.247]

В циркуляционных контурах компенсация температурных расширений осуществляется гибами. При этом в металле возникают дополнительные компенсационные напряжения. Во время растолок и подъемов давления в овальной части вблизи нейтральной части гиба напряжения достигают наибольших значений. При остановах и уменьшении давления в котле исходное состояние восстанавливается. Таким образом, каждому пуску - останову соответствует один цикл нагружения и разгрузки гибов. При работе также закономерна некоторая нестационарность процессов, изменяющих напряжения в стенах труб. Однако амплитуда напряжений значительно меньше, чем в пусковые периоды. Циклические процессы приводят к возникновению циклической усталости. Предельное число циклов, которое могут выдержать гибы, зависит от марки стали, из которой изготовлены трубы, конструктивных характеристик гибов, параметров рабочей среды, состава котловой воды и режимов пусков и остановов. [c.189]

Смотреть страницы где упоминается термин Усталость при нестационарных режимах нагружения : [c.12] [c.11] [c.22] [c.136] [c.287] [c.145] [c.159]

Смотреть главы в:

Основы конструирования. Кн.1 -> Усталость при нестационарных режимах нагружения

Сопротивление материалов Учебное пособие -> Усталость при нестационарных режимах нагружения

Основы конструирования -> Усталость при нестационарных режимах нагружения

ПОИСК

Нагружение нестационарное

Нестационарность

Нестационарность нагружения

Нестационарный режим

Режим нагружения

Усталость

Усталость, при нестационарном нагружении

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...