Напряжения влияние на скорость роста трещины

Смена соотношения главных напряжений в широких пределах оказывает менее сильное влияние на скорость роста трещины, чем небольшое изменение уровня главных напряжений. Переход от положительного к отрицательному соотношению главных напряжений при прочих равных условиях влияет на рост трещин, но при одновременном изменении уровня напряжений роль оказывается менее значимой. [c.417]

Наличие достоверного и понятного соотношения между скоростью роста трещины и А/С существенно облегчает расчеты скоростей роста в деталях, так как относительно простые лабораторные испытания могут дать информацию, прямо используемую в реальных условиях службы. Однако существование необъяснимо высоких показателей степени т в сочетании с заметным влиянием на скорость роста трещины в некоторых сплавах средних растягивающих напряжений ставит под сомнение общность применимости механики разрушения к описанию усталостного роста трещины . Ряд проблем возникает при описании распространения усталостных трещин в тонких полосах, а также в образцах, испытанных в условиях неоднородных переменных напряжений (перегрузки, нестационарное нагружение и т. д.). Перед тем как перейти к описанию попыток решения этих вопросов, следует остановиться на экспериментальных методах определения скорости роста трещины. [c.226]

Влияние среднего напряжения цикла на развитие усталостных трещин исследовали также на плоских образцах из низкоуглеродистой стали (0,098 % С 0,01 % Si 0,44% Мп 0,13 /оР 0,27% S 0,04% Си 0,02 %Сг 0 = 309 МПа ах = 231 МПа t = = 69,5%). Испытывали на усталость при осевом растяжении-сжатии с частотой циклов 1000 1/мин образцы различной (от 10 до 20 мм) ширины, толщиной 4 мм с резкими концентраторами напряжений в виде двусторонних боковых надрезов. Теоретический коэффициент концентрации напряжений составлял ас = = 5. .. 7. Испытания проводили при варьировании в широких пределах среднего напряжения цикла и амплитуды напряжений. В результате исследования было установлено, что на скорость роста трещины среднее напряжение цикла оказывает значительно меньшее влияние, чем амплитуда напряжений. Вместе с тем увеличение среднего напряжения цикла в области [c.90]

Если испытания на скорость распространения трещины проводятся в условиях уменьшения К (например, на образцах с предварительно нанесенной трещиной, нагружаемых с помощью винта), то может произойти остановка трещины. Соответствующие значения К, если они существуют, называют пороговыми. При исследовании влияния среды на КР эту величину обозначают К/кр. В таких испытаниях обычно удается найти и область напряжений, в которой скорость роста трещины не зависит от К (область II на рис. 2). Это значение v называют максимальным при КР [2], поскольку в области III происходит, как правило, уже не зависящее от среды быстрое разрушение. [c.50]

Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещин становится очевидным при низких значениях Кг (ем., например, рис. 21, 28 и 34). [c.189]

Таким образом, для более надежного сравнения влияния различных сред на скорость роста трещины при КР должны быть известны и контролируемы металлургические и механические параметры. Простым и удобным методом оценки влияния различных сред на Кг является измерение только области II на кривой и—К-В этой области, названной плато скорости (областью постоянной скорости), скорость роста трещин не зависит от напряжений. Для детального исследования, конечно, необходимо полное измерение кривой V—К как функции среды. [c.189]

Рис. 48, Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7175-Т66 (штамповка ориентация трещины ВД по плоскости сечения температура испытания 23 С) при испытаниях в различных средах

Рис. Ш. Влияние коэффициента интенсивности напряжении на скорость роста трещины при погружении в дистиллированную воду (температура 23 "С) высокопрочных алюминиевых сплавов (усредненные данные для плит и штамповок, ориентация трещины ВД)

Рис. 126. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещин при КР для нескольких промышленных и экспериментальных сплавов, (усредненные данные для плит и штамповок ориентация трещины ВД среда

В модели Джонсона влияние минимальных нагрузок на скорость роста трещины учитывается путем уменьшения эффективного коэффициента интенсивности напряжений при перегрузке. Учет производится с помощью коэффициента р, который вычисляется каждый раз, когда встречается минимальная нагрузка. Для определения р требуется вычислить два параметра у w. z для данного материала так же, как и параметры А и В. Таким образом, в модели Джонсона учитываются явления замедления, ускорения роста трещин и влияние минимальных нагрузок. [c.434]

Обстоятельные исследования [172] показывают существенную роль среды на скорость роста трещины на I участке кинетической диаграммы усталостного разрушения. Пороговые амплитудные значения коэффициента интенсивности напряжений в коррозионной среде становятся структурно-чувствительными характеристиками. В табл. 5.6 приведены результаты исследования влияния углерода и температуры отпуска на пороговую трещиностойкость конструкционных сталей. Степень чувствительности сталей к дистиллированной воде оценивали коэффициентов влияния среды [c.268]

Анализ экспериментальных данных показывает, что при проведении испытаний на усталость по методике ступенчатых нагружений могут быть Найдены сочетания чередующихся низких и высоких циклических напряжений, не оказывающих взаимного влияния на скорость роста усталостной трещины. Этот вывод в дальнейшем будет подтвержден экспериментальными данными. [c.229]

Толщина образца, как уже отмечалось, определяет степень трех-осности напряженного состояния и, соответственно, стеснение пластической деформации в вершине трещины. Поэтому влияние толщины образца проявляется на участке, где значения коэффициента интенсивности напряжений близки к критическим. Экспериментально установлено, что это влияние на скорость роста усталостной трещины гораздо менее существенно, чем на Кс, хотя качественно имеет тот же. характер. Естественно предположить, что если эксперимент удовлетворяет требованиям, предъявленным к испытаниям по определению вязкости разрушения при плоской деформации, то его результаты не будут зависеть ни от толщины, ни от других размеров образца. [c.31]

В настоящей главе рассмотрена возможность учета влияния условий нагружения (напряженного состояния, частоты нагружения и температуры) на скорость роста трещины путем введения поправочной функции в соотнощение, связывающее 1) размер зоны пластической, деформации с коэффициентом интенсивности напряжения 2 скорость роста трещины с размахом коэффициента интенсивности напряжений при сохранении постоянным параметра п — показателя степени при АК- [c.144]

С увеличением R скорость роста усталостных ipeuyiH снижается, причем максимальные ее значения относятся к симметричному циклу. Амплитудные значения напряжений оказывают на скорость роста трещин значительно большее влияние, чем средние, однако при одинаковых амплитудных напряжениях возрастание средних их значений приводит к увеличению скорости роста трещин. [c.23]

Форма трещины — полуэллиптическая (см. рис. 54, б) или прямолинейная (см. рис. 55) — не оказывает влияния на скорость роста трещины и пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений. Эго было установлено на образцах из стали 13Х1142В2МФ (I) при испытаниях в коррозионной среде и симметричном изгибе. [c.177]

В неохрупченном состоянии явного влияния среднего напряжения цикла на скорость роста трещины не наблюдается. Средний наклон кривой в области В близок к 2, что свидетельствует об определяющем влиянии на рост трещины механизма обратного пластического течения. На поверхности усталостного излома обнаруживаются типичные усталостные бороздки (рис. 138, а). [c.237]

Объяснение влияния R на скорость роста трещины основано на анализе эффекта закрытия трещины. Трещина в зависящей от R части периода на1ру-жения и разгрузки закрыта, т.е. как концентратор напряжения она не действует (рис. 34). Это означает, что размах эффективного коэффициента напряжений ЛК гг меньше, чем номинальная интенсивность напряжения. Захлопывание трещины является следствием остаточной пластической деформации на поверхностях трещины. Для некоторых материалов установлено, что дК гг"" (0,5 + 0,4 R) дК. [c.93]

Последовательное снижение минимального напряжения цикла связано с переходом через ноль. Сравнение процесса формирования усталостных бороздок в случае сохранения постоянного максимального напряжения цикла при чередовании пульсирующих циклов и циклов с отрицательной асимметрией позволяет проследить роль сжимающей части цикла нагружения в кинетике трещин [6]. Испытания прямоугольных образцов толщиной 10 мм с центральным отверстием из алюминиевых сплавов Д16Т и В95 путем растяжения с чередованием циклов отрицательной асимметрии и пульсирующих циклов при сохранении неизменным максимального напряжения цикла показали, что шаг усталостных бороздок при переходе к отрицательной асимметрии цикла возрастает и мало отличается для обоих сплавов (рис. 6.5). С увеличением асимметрии цикла наблюдалось возрастание различий соседних шагов усталостных бороздок для пульсирующего и асимметричного цикла независимо от уровня максимального напряжения цикла (табл. 6.1). В направлении распространения трещины происходило снижение расхождений между шагом усталостных бороздок для разной асимметрии цикла при разном уровне минимального напряжения так же, как при возрастании шага бороздок, что нашло свое отражение в полученных поверхностях поправочных функций на отрицательную асимметрию цикла нагружения (рис. 6.6). Наиболее заметным влияние отрицательной асимметрии цикла было получено для сплава В95. При возрастании КИН имеет место снижение влияния отрицательной асимметрии цикла нагружения на скорость роста трещины, характеризуемую шагом усталостных бороздок, в пределах 10 %. Это означает, что в направлении роста трещины при разном уровне асимметрии цикла нагружения необходимо иметь не только поправку на асимметрию цикла, но и на возрастающую величину КИН. [c.291]

Одним из основных параметров трещиностойкости является скорость роста трещины. На скорость роста трещины оказывают влияние как величина и характер пластической деформации, так и степень микроповрежденности впереди фронта распространения трещины. Так, в гибах паропроводов при одном и том же уровне коэффициента интенсивности напряжений А"скорость роста трещин зависит от исследованной зоны. Максимальной скоростью роста трещин обладает металл растянутой зоны гибов, минимальные значения отмечаются в сжатой зоне. Нейтральная зона характеризуется промежуточными значениями скорости роста трещин ползучести. [c.64]

Рис.. 3. Влияние размаха коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины в образцах с концентратором из стали 25ХШФ (нормализация) при пульсирующем цикле нагрузки,

Рис. 4. Влияние кремния на скорость роста трещины V в стали 4340 с временным сопротивлением 2000 МПа. Коэффициент интенсивности напряжений 60 МПа-м. Пспы-тання в растворе 3,5% N301 [17]

Рис. 49. Влияние коэффициента интенсивность напряжений на скорость роста трещины высокопрочного алюминиевого сплава 7178-Т651 (плита толщиной 25 мм ориентация трещины ВД температура 23 С) при испытаниях в различных средах

Рис. 50. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины высокопрочного алюминиевого сплава 7039-Т64 (толщина плиты 25 мм ориентацин трещины БД температура 23 С), испытанного в различных средах / — 5 М водный раствор К1 2 — 4,5 М водный раствор N301 3 — дистиллированная вода — воздух, относительная влажность 100% 5 — атмосфера б — воздух, относительная влажность 45%

Рис. 67. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещин в бинарных сплавах Ti—6 Al (образец с односторонним надрезом, 24 С) в зависимости от содержания кислорода и термообработки сплавов при нслытаилн в 0,(4 М КС1 (34]

BOB Ti—8 Al—1 Mo—IV (S ) и Ti—5 Al—2,5 Sn. В последнем случае растрескивание происходит при напряжениях, близких к пределу прочности на растяжение, что возможно указывает на необходимость нахождения металла в области пластической деформации или в сложнонапряжепном состоянии. Трещины могут также зарождаться и на гладких образцах некоторых (а-рр) и -сплавов при напряжениях вблизи предела текучести. В большей части представленных ранее экспериментов по КР рассматривалось зарождение трещины в связи с воздействием среды, начиная с предварительно существующей (статической) трещины. Упруго-пластическое поведение в вершине такой предварительно существующей трещины (подчеркнутое в модели 1) недостаточно понятно, поэтому любой анализ распределения напряжений или деформации чрезвычайно затруднен. Наблюдение за надрезом, за влиянием остроты надреза и толщины образца указывает на важность вида напряжения, по крайней мере для а- и (а-ьр)-сплавов. Поэтому любая теория по влиянию напряжения на КР должна объяснить несколько факторов важность вида напряжения (т. е. плосконапряженное состояние или условие плоской деформации) существование и значение порогового коэффициента интенсивности напряжений Кткр, зависимость скорости роста трещины от напряжения в области II а роста трещин и независимость от напряжения в области II роста трещин. [c.391]

В зависимости от вида напряженного состояния у вершины трещины влияние среды на скорость ее роста проявляется по-разному. При малых значениях ЛХ, т.е. в условиях, близких к плоской деформации, среда интенсифицирует рост трещины и уменьшает пороговые значения относительно того же показателя в воздухе. При одинаковом размахе коэффициента интенсивности напряжений среда увеличивает скорость роста трещины в сплавах ВТ5, ВТЗ, ВТ14 в 6 3 и 2 раза соответственно. При более высоких уровнях Д/С, когда трещина распространяется в условиях [c.96]

Барсом [147] установил, что изменение частоты нагружения в интервале 0,1—10 Гц не оказало влияния на скорость роста усталостной трещины мартенситно-стареющей стали хромоникельмолибденовой. В присутствии 3 %-ного раствора Na I при частоте нагружения 10 Гц скорость роста трещины при заданных значениях коэффициента интенсивности напряжений увеличилась несущественно, в то время как при частоте 0,1 Гц она возросла почти в 5 раз (рис. 60). [c.125]

Л.И.Доможиров [72, с. 15—21] изучал влияние формы цикла и частоты нагружения на скорость роста трещины в стали 00X12НЗД в воздухе и воде и показал (рис. 62), что при низких значениях интенсивности напряжений А/С = 14 МПа м кривые зависимости скорости роста усталостной трещины от частоты нагружения в воздухе и воде почти параллельны. Это свидетельствует о том, что во всем исследованном частотном диапазоне вода несколько снижает скорость развития трещины, по-видимому, из-за образования пассивных пленок. При переходе от синусоидальной к прямоугольной форме цикла скорость роста трещины в воздухе и воде несколько уменьшилась, особенно при низких частотах нагруже- [c.127]

Рис. 17.17. Влияние темперятуры на скорость роста трещины коррозии под напряжением в агрессивной среде

Рост трещин при повышенных температурах ускоряется в области малых частот нагружения, в особенности при интеркристаллит-ном типе развития трещин. Применение упрочняющих обработок, создающих остаточные напря>Кения сжатия, приводит к- торможению процесса распространения трещин в материалах при нормальной и умеренных температурах. В работах [21, 89] описано влияние программного нагружения, вида напряженного состояния и температуры на скорость роста трещин в конструкционных материалах. [c.79]

С позиций влияния водорода на скорость роста трещины можно рассматривать и ее ускорение при повышенных уровнях ДК для стали 16ХНЗМА. С увеличением уровня нагрузки следует ожидать улучшения условий для накопления водорода в зоне максимальной интенсивности пластической деформации. Перенос (транспортировка) водорода обеспечивается движущимися дислокациями. С понижением частоты нагружения значительная часть водорода, доставленного дислокациями внутрь металла, может диффундировать из локальных областей с наибольшей интенсивностью пластической деформации в зону максимальной напряженности [172]. [c.272]

Этот факт дополнительно подтверждает отсутствие взаимного влияния чередования уровней напряженил при испытаний по методу ступенчатых нагружений на скорость роста усталостной трещины и указывает также на то, что одинаковым значениям номинальных напряжений соответствуют одинаковые скорости роста трещины. [c.269]

Относительно значений показателя степени и коэффициента С, входящих в эту зависимость, и их зависимости от условий эксперимента, пока нет достаточной информации. Одни исследователи, принимая во внимание, что значительные пластические деформации при усталости имеют место в малой области около вершины трещинь , полагают, что влияние нагрузки и геометрии образца на скорость роста трещины полностью учитывается коэффициентом интенсивности упругих напряжений [364]. Отсюда эти исследователи Считают, что параметры л и С для данного материала должны иметь постоянные значения, независимо от> таких условий нагружения, как уровень номинального приложенного напряжения и его частота. Иными словами, по их мнению, определенному значению коэффициента интенсивности напряжений или его размаху должна соответствовать опре- [c.276]

Можно предположить, что при низких приложенных напряжениях преимущественное, влияние на механизм распространения усталостной трещины оказывает напряженно-деформированное состояние в вершине трещины. Наоборот, при высоки напряжениях возрастает роль изменяющихся в процессе испытания свойств во всем объеме материала. Of юдa следует, что интенсивность влияния коэффициента К на скорость роста трещины должна уменьшаться по мере возрастания приложенного напряжения, что подтверждает эксперимент. [c.299]

Отсутствие зон ускорения и торможения трещины при выбранных условиях программного нагружения очевидно можно объяснить тем, что напряжение течения в этом случае в 2-3 раза выше предела текучести при однобоном растяжении. Это обусловлено тем, что в вершине трещины возникает объемное напряженное, состояние [409L в Также тем, что скорость деформации при циклическом нагружении больше, чем при статическом деформировании. Приложение напряжений в этих y flOBHHjt приводит, по-видимому, к образованию впереди растущей трещины пластической зоны настолько малой протяженности, что и создаваемое повреждение структуры металла не оказывает заметного влияния на кинетику роста трещины при последующем цикле нагружения. [c.350]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...