Характеристики усталостного нагружения. Циклы нагружения

Мы рассмотрим наиболее часто встречающийся в практике случай расчета на прочность при неограниченном числе циклов нагружения, когда характеристикой усталостной прочности является предел выносливости. [c.592]

Пределом контактной выносливости называется то наибольшее приведенное контактное напряжение, которое материал выдерживает неограниченно большое число циклов нагружений без появления усталостного выкрашивания. При определении предела контактной выносливости для пластической стали в качестве базового числа циклов принимают 10 циклов нагружений. Закаленная сталь и некоторые другие материалы с увеличением количества циклов нагрузки разрушаются при непрерывно уменьшающейся величине эквивалентных напряжений. Для таких материалов характеристикой контактной выносливости является условный предел контактной выносливости, устанавливаемый при определенном базовом числе циклов >10 . [c.195]

Следует отметить, что на другие виды разрушения материалов в разной степени влияют масштабный фактор и конструкция детали. Так, при оценке коррозионной стойкости материала результаты, полученные для образца, при сохранении внешних условий могут быть, как правило, использованы для различных деталей. Однако, если испытывается усталостная или коррозионно-усталостная прочность материала, то форма и размеры образцов (которые стандартизованы) оказывают существенное влияние на процесс разрушения, поскольку не только вид нагружения, но и конструкция детали и технология ее обработки (шероховатость поверхности) определяют напряженное состояние и выносливость материала. Как известно, для усталостного разрушения разработаны методы пересчета на другой цикл нагружения, а также методы оценки концентрации напряжения и масштабного фактора. Это позволяет более широко использовать результаты испытания образцов для определения усталостной долговечности деталей различных конструктивных форм. В общем случае можно сказать, что применяемая схема испытания стойкости материала отражает уровень познания физики данного процесса. Чем глубже наши знания в раскрытии закономерностей процесса, тем больше методы испытания стойкости материалов абстрагируются от конструктивных форм изделий и отражают свойства и характеристики самих материалов. [c.487]

В соотношении (1.6) обычно при оценке усталостной долговечности в качестве характеристики повреждаемости Df рассматривают число циклов нагружения. В реальной эксплуатации при взаимодействии нагрузок, особенно в случае малоцикловой усталости, линейное суммирование накопленных повреждений не отражает реального, нелинейного процесса накопления повреждений в различных зонах центроплана и крыла ВС [29, 38]. Это же относится и к стойкам шасси пассажирского самолета [39]. Интервал разброса в оценках накопленных повреждений может составлять 0,5-4,0 [40, 41], а при учете последовательности циклов нагружения разброс данных может быть еще выше [19, 24, 30]. Поэтому для более точной оценки усталостной долговечности введен метод спектрального суммирования, позволяющий установить связь между характеристиками долговечности и характеристиками случайного процесса нагружения на основе использования спектральной плотности мощности [30]. При нерегулярном нагружении, характеризуемом непрерывной спектральной плотностью, энергия процесса с частотой со/,- может быть заменена эквивалентной (по средней использованной долговечности) энергией, характеризующей процесс нагружения на другой частоте. В частности, на некоторой характеристической частоте [c.37]

Функции Fi (Xi, Х2,. .., Xj) характеризуют роль различных параметров структуры материала X, в кинетике трещин. Из варьируемых характеристик 7 внешнего воздействия в тестовом опыте переменной величиной является только уровень одноосного напряжения или деформации. Первоначально для получения единой кинетической кривой как характеристики свойства материала сопротивляться росту усталостных трещин функции Fi(Yi, 72,..., Yj) рассматриваются только в качестве характеристики одноосного цикла нагружения в тестовом опыте, а основное внимание будет уделено структуре функционалов F, (Xj, Х2,. .., X,). [c.235]

Райсом [7] было предложено вводить в кинетическое уравнение константу с размерностью длины La в качестве геометрической характеристики среды, в которой реализуется процесс усталостного разрушения. Ее использование обусловлено отклонением реальной траектории трещины от прямой линии и влиянием конечных размеров образца или детали на рост трещины при приближении к наружной поверхности. Длина Lg может учитывать влияние на рост трещин, например, размеров структурных элементов материала. Учитывая влияние разной формы цикла нагружения [c.236]

Развивая свой подход к единому описанию роста трещин в рамках использования зоны пластической деформации как характеристики прироста трещины в цикле нагружения Лю с соавт. конкретизировал структуру коэффициента пропорциональности уравнения (5.18) и заменил предел текучести при монотонном растяжении на циклический <3ус предел текучести [62, 63]. Он исходил из условия пропорциональности скорости роста усталостной трещины раскрытию в ее вершине. Дополнение к модели получил принцип дискретного продвижения трещины, учитывающий факт дискретного подрастания трещины за счет [c.239]

Уравнения (6.18)-(6.21) отражают многопараметрический характер влияния на рост усталостных трещин характеристик цикла нагружения, геометрии образца и пластических свойств материала. Однако все рассмотренные выше подходы касаются только ситуации одноосного нагружения. [c.308]

Из простого рассмотрения скорости роста усталостной трещины как характеристики ее прироста за цикл нагружения следует [c.339]

Приближение к частоте нагружения 120 Гц сопровождалось почти полным подавлением процесса формирования усталостных бороздок при одновременном снижении скорости роста трещины. Для алюминиевого сплава, имеющего более высокие характеристики пластичности, такое повышение частоты нагружения не только не вызвало исчезновения усталостных бороздок при снижении скорости роста трещины, но их шаг достаточно явно характеризовал прирост трещины в цикле нагружения при скоростях роста трещины более 10 м/цикл. Влияние частоты нагружения для алюминиевого сплава на формирование усталостных бороздок и изменение скорости роста трещины определяли множителями и соответственно. Выявленные [c.342]

Степень влияния частоты нагрУ кения на характеристики усталостной прочности зависит от материала, характера нагружения, уровня напряжений (отношение максимального напряжения цикла к пределу упругости), наличия концентрации напряжения, среды и температуры. Это связано с влиянием скорости нагружения и длительности действия максимальных напряжений, а также с влиянием температуры образца, повышающейся при увеличении частоты. [c.112]

ЦИКЛОВ С использованием соответственно пересчитанных механических характеристик материала. Предположим, что рассматриваемый слоистый композит содержит начальную поперечную сквозную трещину длиной 2а. Тогда первые несколько циклов нагружения при заданных отношениях напряжений и амплитуды максимального напряжения не приведут к существенным изменениям напряженного состояния у кончика трещины. Последующее длительное воздействие циклической нагрузки вызовет изменения в матрице, волокнах и поверхности раздела. Этот процесс описывается уравнениями (2.6), (2.7). Наступает момент, когда характеристики жесткости и прочности композита изменяются настолько, что появляется возможность распространения трещины в наиравлении нагружения, как показано на рис. 2.27. Вначале рост трещины устойчив — это было показано ранее. Следовательно, геометрия образовавшейся трещины такова, что материал еще может безопасно подвергаться дальнейшему нагружению. При этом продолжается уменьшение модулей упругости и прочности, что, вероятно, вызывает ускорение роста трещины. В конечном итоге после многократного повторения циклов нагружения свойства материала ухудшаются настолько, что при амплитудном значении напряжения трещина прорастает катастрофически и наступает усталостное разрушение. Однако следует иметь в виду, что в результате действия механизмов, тормозящих разрушение, как в случае слоистого композита со схемой армирования [0°/90°] , усталостное испытание может закончиться разрушением образца вследствие падения его прочностных свойств. В процессе усталостного нагружения могут, кроме указанного, проявиться и другие механизмы разрушения, такие, как разрушение волокон в окрестности кончика трещины из-за высокой концентрации напряжений. За этим может последовать распространение поперечной трещины, как показано на рис. 2.31, или межслойное разрушение (расслоение) вблизи надреза (рис. 2.16), или вдоль свободных кромок образца (рис. 2.17). В любом из этих случаев развитие процесса разрушения поддается предсказанию. Получив количественную оценку протяженности области разрушения (определяемой как а или а), можно установить соотношения da/dN или da/dN и сравнить их с экспериментальными данными. [c.90]

Пока еще отсутствуют данные о влиянии частоты нагружения на характеристики нераспространяющихся усталостных трещин. Однако можно предположить, что такое влияние существует, так как в ряде работ, посвященных этому вопросу, было показано, что скорость роста усталостной трещины уменьшается с увеличением частоты цикла нагружения. Следовательно, процессы, влияющие на образование нераспространяющихся усталостных трещин, могут усиливаться при нагружениях с повышенной частотой цикла. [c.96]

С другой стороны, возросшие требования к повышению долговечности и надежности конструкций определяют потребность изучения усталостных свойств при больших значениях долговечности, соответствующих реальным числам циклов нагружения элементов конструкций до выработки установленного ресурса, которые для ряда элементов конструкций достигают 10 —10 циклов. При этом в связи с заметным рассеиванием характеристик сопротивления многоцикловому усталостному разрушению изучение усталостных свойств необходимо проводить в вероятностной постановке. Кроме того, переход к эксплуатации ответственных элементов конструкций по безопасному повреждению требует всестороннего изучения вероятностных закономерностей процесса развития усталостных трещин. [c.26]

Цель исследования деформационных и энергетических критериев, как и любых других критериев усталостного разрушения,— разработка методов оценки усталостного повреждения металлов с учетом напряжений, числа циклов нагружения, вида напряженного состояния, конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов и на их основе разработка расчетных и ускоренных методов определения характеристик усталости металлов. [c.47]

Так как большое число деталей машин и элементов конструкций (вращающиеся валы и оси, подкрановые балки, несущие узлы транспортных установок и т. д.) работает при переменных во времени напряжениях и за весь срок службы число циклов нагружения достигает 10 —10 и более, то наиболее вероятным эксплуатационным повреждением для них оказывается многоцикловое усталостное. Усталостное разрушение начинается обычно в зонах с максимальными амплитудами циклических напряжений или в местах технологических дефектов (поверхностных, сварочных). Трещины усталости при указанных выше базах по числу циклов, возникают и распространяются при номинальных напряжениях ниже предела текучести. Расчетными характеристиками при определении прочности и ресурса в этих случаях являются пределы выносливости и кривые многоцикловой усталости с отражением роли конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов (абсолютные размеры сечений, асимметрия цикла, концентрация напряжений, среда, состояние поверхности и др.) [2, 3]. В связи с разбросом характеристик сопротивления усталости а [c.11]

Показатели выносливости характеризуются большим разбросом отдельных значений, причем высокопрочные материалы по сравнению с металлами средней и низкой прочности, как правило, имеют более высокий разброс. Разброс зависит и от асимметрии цикла при симметричном цикле он обычно меньше. Отношение предела выносливости при растяжении (сжатии) и предела выносливости при кручении к пределу выносливости при изгибе в симметричном цикле нагружения для конструкционных сталей равно соответственно 0,8—0,9 и 0,5—0,6. По этим соотношениям можно произвести ориентировочную оценку усталостных характеристик для различных видов нагружения. Как правило, с повышением оь увеличивается и предел выносливости, однако рост оь не сопровож- [c.18]

Влияние напряженного состояния детали при фреттинге для некоторых различных случаев [16] показано на рис. 14.5, включая случаи действия растягивающего и сжимающего статических средних напряжений цикла при фреттинге. Из рассмотрения приведенных на рис. 14.5 результатов следует интересный вывод, что фреттинг в условиях действия сжимающего среднего напряжения, либо статического, либо циклического, сильно снижает усталостные характеристики материала. Это на первый взгляд не согласуется с тем, что сжимающие напряжения благоприятно сказываются при усталостном нагружении. Однако установлено [17] (рис. 14.6), что сжимающие напряжения при фреттинге, значения которых приведены на рис. 14.5, в действительности приводят к возникновению локальных остаточных растягивающих напряжений в зоне фреттинга. Аналогично растягивающие напряжения при фреттинге, значения которых приведены на рис. 14.5, служат причиной возникновения локальных остаточных напряжений сжатия в зоне, подвергнутой фреттингу. Эти локальные напряжения сжатия впоследствии благотворно сказываются на минимизации повреждений при фреттинг-усталости. [c.483]

При втором способе анализа, исходя из формы петель гистерезиса, закономерностей уменьшения усталостной долговечности, сходства механизмов зернограничного скольжения и разрушения, связывают термическую усталость с высокотемпературной малоцикловой усталостью с пилообразным циклом деформации (см. гл. 6). Качественно внутрифазная термическая усталость совпадает с высокотемпературной малоцикловой усталостью с циклом нагружения медленно—быстро, внефазная — с циклом нагружения быстро—медленно. Кроме того, при аналогичном по смыслу подходе исследуют характеристики термической усталости методом разделения амплитуды деформации (см. гл. 6), позволяющим осуществить количественный анализ. Результатов применения метода разделения амплитуды деформации для точного прогнозирования долговечности при термической усталости пока не известно. Однако, по-видимому, пригодность такого метода иллюстрируется (см. рис. 6.63) совпадением усталости с двухступенчатым изменением температуры (высокая температура при растяжении — низкая при сжатии) с усталостью с циклом нагружения ср, а усталости с двухступенчатым изменением температуры. (низкая температура при растяжении — высокая при сжатии) [c.255]

Различают статические, динамические и усталостные характеристики материалов. Первые из них определяются диаграммами растяжения и устойчивости. Вторые — поверхностями и кривыми усталости. Под кривыми усталости понимают графики зависимостей числа циклов до разрушения N от амплитуды действующих напряжений а (рис. 5.1, а). Характерной особенностью этих кривых является наличие асимптоты при N оо. Соответствующее ей напряжение при симметричных циклах нагружения называется пределом выносливости и обозначается a i. При расчетах часто используют условный предел выносливости, представляющий собой напряжение, при котором образец материала (или натурный элемент конструкции) выдержит заданное число циклов нагружения Nq. Обычно Л/ о = (2. .. 10) 10 циклов. [c.164]

Для проведения расчетов на циклическую долговечность при переменных нагрузках, помимо характеристик сопротивления усталости материалов, представленных в виде кривых и поверхностей усталости, необходима также информация о закономерностях накопления усталостных повреждений по мере увеличения числа циклов нагружения. Считается, что мера усталостного повреждения V равна нулю для начального состояния материала и равна единице для момента появления заметной усталостной трещины. Ее появление означает, что процесс разрушения переходит из стадии накопления собственно усталостных повреждений (из инкубационной стадии) в стадию роста усталостной трещины. Задача заключается в получении зависимости v = v (а, п), где о — уровень амплитуд напряжений, устанавливаемый при испытаниях постоянным /г число циклов нагружения (рис. 2.1). Когдаэта зависимость в координатах [v, n/N (а) ], где N (о) — число циклов до разрушения при уровне напряжений а, описывается одним и тем же уравнением и не зависит явно от уровня напряжений а, процесс накопления усталостных повреждений называется автомодельным [4]. Такой процесс показан на рис. 2.2. Так, в случае степенного закона накопления усталостных повреждений [c.16]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Непрерывному процессу распространения усталостной трещины соответствует развитие разрушения с формированием определенных параметров рельефа излома в виде усталостных бороздок, псевдобороздок и иных параметров рельефа излома. Все они в совокупности и каждый параметр отдельно отражают единичные акты дискретного нарушения сплошности материала. Не все параметры рельефа могут быть использованы в качестве количественной характеристики величины прироста трещины. Однако каскад событий в процессе распространения трещины таков, что в каждом цикле нагружения происходит дискретное подрастание трещины. Поэтому в среднем монотонное (непрерывное) развитие трещины на масштабном макроскопическом уровне его рассмотрения связано с дискретным, поцикловым подрастанием трещины на всех масштабных уровнях. [c.202]

Формирование рельефа излома кронштейна в эксплуатации произошло в течение длительного периода времени в результате регулярного нагружения кронштейна блоком циклических нагрузок, повторявшихся от полета к полету в момент выпуска и уборки системы механизации крыла. В результате этого излом имел четкую последовательность усталостных мезолиний, отражающих повторяющийся цикл нагружения кронштейна от полета к полету. Между регулярно расположенными в изломе мезолиниями сформированы нерегулярные линии, отражающие колебания уровня нагрузки на кронштейн в пределах каждого полета воздушного судна (рис. 5.7). Представленный фрагмент излома и его спектрально-фрактальные характеристики свидетельствуют о том, что даже в пределах небольшого участка излома имеет место их существенное рассеяние во взаимно перпендикулярных направлениях. Средняя величина фрактальной размерности указывает на необходимость в оценках КИН увеличивать измеряемый размер трещины на 20-30 %, поскольку затраты энергии на рост трещины выше, чем по оценке ее проекции на условную горизонтальную плоскость. [c.265]

Во всех случаях при вариациях соотношением главных напряжений в диапазоне -1,0 < 1,0 имело место формирование усталостных бороздок, шаг которых соответствовал измеренной СРТ по поверхности крестообразной модели вдоль ее траектории. При одновременной вариации нескольких параметров цикла нагружения можно подобрать такое сочетание их величин, что процесс распространения усталостной трещины будет эквивалентным для разных ориентировок траектории трещин в пространстве (рис. 6.18). На основании этого были проведены расчеты поправочной функции f(X(5, [Л = 0,5]) и определены эквивалентные характеристики процесса распространения усталостной трещины в поле двухосного напряженного состояния для различного расположения в пространстве плоскости излома в центральной части образца. Независимо от ориентации трещины кинетически процесс распространения трещины является эквивалентным и описывается единой кинетической кривой (5.63) и (5.64) (рис. 6.19). Некоторое смещение представленных кинетических кривых относительно указанной единой кинетической кривой связано с влиянием толщины пластины на закономерности роста усталостных трещин, которые не рассматривались при построении представленных кинетических кривых. Единая кинетическая кривая введена для описания поведения сплавов на основе алюминия при толщине пластины не менее 5 мм. [c.317]

Для характеристики усталостной прочности материалов при наличии концентраторов напряжений важно знать абсолютные значения пределов выносливости образцов с концентраторами напряжений, так как они близки к пределам выносливости натурных деталей. Кроме того, следует отметить, что нельзя отрицательно оценивать материал только на том основании, что ему присущ высокий коэффициент чувствительности к надрезу, так как при этом он может иметь высокий абсолютный уровень усталостной прочности при наличии концентратора напряжений. При испытаниях образцов с концентраторами напряжения при приложении достаточно высокой растягивающей нагрузки можно вызвать пластическую деформацию у вершины надроза, и в опасном сечении нагружение фактически будет идти по знакопеременному циклу, поскольку при разгрузке до Pmin у основания надреза возникают остаточные напряжения сжатия, [c.120]

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]

Таким образом, при существенном формоизменении образца, свидетельствующем о накоплении не только усталостного, но и статического повреждения, размах деформаций в цикле Ае является недостаточной. характеристикой процесса нагружения, и для достоверной оценки долговечности необходимо еще измерять остаточную деформацию за цикл Аенак. Наличие этих двух величин позволяет иопользо вать деформационно-кинетический критерий в виде (5.51) для описания термической усталости. [c.134]

Наиболее интересными с практической точки зрения являются исследования, в которых определяются условия увеличения долговечности деталей в результате уменьшения скорости роста усталостных трещин. Увеличение прочностных и пластических характеристик материала (ств, стт, i ), уменьшение размера структурных составляющих, увеличение коэффициента асимметрии цикла нагружения, уменьшение жесткости двухосного напряженного состояния, понижение температуры испытания и наличие вакуума — вот далеко не полный перечень факторов, приводящих к уменьшению скорости роста трещины. Увеличение сопротивления усталости, связанное с затруднением роста трещины, происходит и при упрочнении границ зерен дробной механотермической обработкой, и при взрывном упрочнении, приводящем к замораживанию дислокаций [8]. Торможения развития трещин добиваются также применением композиционных материалов, в которых трещина либо вязнет в мягких слоях, либо не может разрушить более прочные армирующие волокна. [c.7]

В современных конструкциях сосудов высокого давления, энергетических установках и аппаратах широко применяются резьбовые соединения больших диаметров, работающие в условиях переменного теплового и механического воздействия. Такие условия внешнего нагружения приводят к упругопластическому циклическому деформированию с возможным выходом из строя при малом числе циклов нагружения. Из-за ограничений по компоновке увеличить размеры этих соединений не представляется возмонсным. Для изготовления элементов крепежа в энергетике и других отраслях техники применяются теплоустойчивые стали, обладающие высокими характеристиками сопротивления однократному нагружению и пониженными свойствами пластичности. Дальнейшее повышение механических свойств применяемых металлов не приводит к увеличению сопротивления циклическому разрушению резьбовых соединений из-за смены механизма разрушения усталостного на хрупкий). Повышения работоспособности резьбовых соединений можно достигнуть лишь совершенствованием конструкций и применением материалов, обладающих повышенной сопротивляемостью циклическому нагружению при наличии трещин [c.387]

Для оценки несущей способности резьбовых соединений, применяемых в энергетике, нами исследованы характеристики сопротивления деформированию и разрушению шпилечных сталей 25Х1МФ и 20Х1М1Ф1ТР. Параметры сопротивления однократному деформированию у этих сталей при нормализации и закалке с высоким отпуском близки по своим значениям. Анализ диаграмм циклического деформирования при симметричном цикле нагружения показал, что исследуемые стали являются циклически стабилизирующимися. Ширина петли циклического гистерезиса почти линейна от величины исходной деформации. Циклический предел пропорциональности не зависит от степени исходного деформирования. Для обеих сталей существует обобщенная диаграмма упругопластического циклического деформирования как для мягкого, так и для жесткого нагружения. Характер разрушения гладких образцов зависит от уровня исходного деформирования и вида нагружения. При жестком нагружении наблюдался усталостный вид разрушения, при мягком как усталостный, так и квазистатический, а также переходной. [c.389]

Прибор для регисграции развития трещин в материалах при механических испытаниях КРТ-2М. Применяется для определения характеристик трещиностойкости при механических испытаниях и предназначен для регистрации перемещения усталостной или медленно развивающейся статической трещины, имеющей выход на поверхность испытуемого образца или натурной детали. Прибор периодически определяет состояние фольговых датчиков (рис. 6, 7), наклеиваемых в местах прохождения трещины, и фиксирует при обрьше нити номера датчика и нити, количество циклов нагружения на табло гфибора и цифропечатающем устройстве МПУ-16-3. [c.139]

Воздействие коррозионной среды. Известно, что материалы одного класса, имеющие различные прочностные и усталостные характеристики на воздухе, почти не отличаются по коррозионной усталости в воде. Например, коррозионно-усталостная прочность мягких и высокопрочных перлитных сталей в пресной воде составляет 11—15 кгс/мм , а усталостная прочность этих сталей на воздухе находится в более широких пределах 22—77 кгс/мм . Испытания сталей 16ГНМ и 22К в условиях асимметричного цикла нагружения при 100° С показали [12], что при одинаковых относительных статических нагрузках Оо/Оп,2 сталь 16ГНМ имеет предел усталости на 10—15% меньше, чем сталь 22К. Относительная кор-розионно-усталостная прочность сталей 22К и 16ГНМ в условиях асимметричного цикла хорошо согласуется с данными повреждаемости барабанов, изготовленных из этих сталей. [c.15]

Абсолютные и относительные характеристики, полученные в коррозионно-усталостных испытаниях при асимметричном цикле нагружения образцов с надрезом в условиях стесненной деформации, свидетельствуют, что с повышением среднего напряжения цикла более интенсивное снижение предельных амплитуд напряжений наблюдается при одноосном растяжении, чем при двухосном. При среднем напряжении цикла Од < 0,8ст ,2 преимущество имеют более прочные стали 16ГНМ и 14ГНМА, а при больших значениях Oq — сталь 22К. [c.178]

Рассмотрим вопросы прочности и особенности условий разрушения. В общем случае процесс длительного малоциклового нагружения сопровождается накоплением односторонних деформаций, вызываемых циклической анизотропией свойств материалов, асимметрией цикла нагружения (по напряжениям, длительностям выдер-л<ек) и т. п. Когда процесс накопления односторонних деформаций выражен, наблюдается так называемый квазистатический тип малоциклового разрушения с характеристиками пластичности,, соответствующими условиями статического (однократного) нагружения до разрыва. Как правило, в конструкциях за пределами упругости работает материал только в зонах максимальных напряжений. За счет стесненности пластических деформаций в большинстве случаев нагружения накопление односторонних деформации подавлено или отсутствует. Под действием циклических деформаций развиваются иоврех дения, приводящие к малоцикловому усталостному разрушению, когда в зонах максимальных циклических деформаций образуются макротрещины усталостного типа. [c.95]

Усталостное разрушение наблюдается у таких деталей, как валы, оси, шатуны, пружины, рессоры и др., которые работают в условиях многократно повторяющихся переменных нагружений (растяжение—сжатие). Для того чтобы установить способность металлов работать в условиях многократных повторно или знакопеременных нагрузок, определяют их предел выносливости (или усталости). Пределов выносливости (усталости) называют максимальное напряжение, которое выдерживает материал, не разрушаясь, при достаточно большом числе повторно-переменных нагружений (циклов). Для стальных образцов эту характеристику устанавливают при 10 млн циклов, для цветных металлов — при 100 млн циклов. Предел Рис. 2.3. Излом усталост- ВЫНОСЛИВОСТИ обозначают греческой буквой ного образца И измеряют В паскалях. [c.20]

В параграфе 5 главы I было показано, что важной характеристикой кинетических диаграмм усталостного разрушения является пороговый коэффициент интенсивности напряжений. С практической точки зрения эта величина имеет большое значение, так как определяет по существу предел выносливости образца или детали с трещиной определенного размера. Как и предел выносливости гладких образцов, пороговый коэффициент интенсивности напряжений, который представляется в виде размаха или максимального значения за цикл [kKth, зависит от коэффициента асимметрии цикла нагружения, окружающей среды, частоты нагружения, температуры и т. п. В некоторых случаях эта характеристика зависит и от толщины образцов 146, 3061. При всех одинаковых условиях пороговый коэс х зициент интенсивности напряжений является постоянной величиной для данного материала при глубине трещины больше определенного размера 158, 233, 246, 258, 263, 280, 315, 336]. Этот размер для каждого материала свой, и чем ниже предел выносливости гладкого образца, тем больше этот критический размер. Для применяемых в практике материалов критическая глубина трещины может быть весьма различной — от 0,05 до 1 мм 1232]. Если глубина трещины ниже критического размера, то значение порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений снижается. Причину этого следует видеть в том, что для оценки напряженного состояния материала с трещиной и без нее применяют принципиально различные критерии. При использовании асимптотического распределения напряжений в вершине трещины (критерий — коэффициент интенсивности напрял<ений), длина которой стремится к нулю, коэффициент интенсивности напряжений, определяемый по формуле К — = УаУа, также стремится к нулю. Однако это не значит, что условия продвижения такой малой трещины отсутствуют. Известно, что прочность материала в частности определяется такими характеристиками, как ао,2, Од. В подходах, где пренебрегали трещинами, например в работе [142], интенсивность накопления усталостного повреждения связывается с размахом пластической деформации. [c.88]

При расчете усталостной долговечности необходимо иметь сведения о закономерностях накопления усталостных повреждений и о параметрах процесса, принимаемых за характеристики циклов нагружения. Будем использовать лине,йную гипотезу накопления повреждений. Для выбора амплитуды и среднего значения повреждений необходимо провести схематизацию процесса, основанную на рассмотрении экстремумов. В настоящее время в инженерной практике применяется более десятка таких схематизаций [12]. Рассмотрим главные из них (рис. 5.7). [c.179]

Для получения характеристик сопротивления усталости при асимметричных циклах нагружения проводят усталостные испытания при различных асимметриях и по их результатам строят диаграмму предельных напряжений (рис. 2.5), характеризующую зависимость между максимальными предельными напряжениями о гаах равными првделам выносливости прр асимметричных циклах Оц (откладываемыми по оси ординат) и средними напряжениями цикла (т (откладываемыми по оси абсцисс). [c.30]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...