Малоцикловая усталость материала

МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ МАТЕРИАЛА [c.360]

Коэффициенты запасов прочности принимают по числу циклов (ид ) и деформациям (и или и ). При этом расчетные кривые малоцикловой усталости материала и располагаемой пластичности выбирают из условия обеспечения минимальной долговечности, а следовательно, максимального запаса. Коэффициенты запаса назначают в зависимости от типа изделия и его эксплуатационных характеристик, точности определения нагрузок, деформаций, механических свойств и расчетных характеристик, влияния среды, технологии (в том числе свар- [c.23]

Кривые, приведенные на рис. 3.7, характеризуют сопротивление малоцикловой усталости материала при жестком нагружении в зависимости от режима термомеханического нагружения. Малоцикловую долговечность оценивают по кривым 1 н 2, если известна полная упругопластическая деформация в цикле деформирования, и по кривым 3 и4, если известна пластическая составляющая деформаций. [c.139]

При известной внешней максимальной нагрузке цикла (с учетом перекоса и эффекта перегрузки в рабочих условиях) в результате соответствующего анализа определяли распределенную нагрузку q в локальной зоне телескопического кольца при перекосе и по ней находили (точка 5 на рис. 3.13), усредненное (из полученных расчетом с помощью МКЭ и на основании модифицированного соотношения Нейбера) значение максимальной деформации в зоне переходной поверхности радиусом Ry . Затем по кривой малоцикловой усталости материала (см. рис. 3.7) определяли расчетное число циклов Л Р. Можно отметить, что и для телескопического кольца получено удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных значений долговечности. [c.150]

Таким образом, для оценки малоцикловой долговечности силь-фона необходимо иметь кривую малоцикловой усталости материала при длительном (с учетом частоты цикла и длительности нагружения) жестком малоцикловом нагружении. [c.163]

Нагрев образцов осуществляли в печи частоты нагружения при отсутствии выдержки составляли 10 и 56 мин . Длительную малоцикловую усталость материала исследовали в режимах, схемы которых показаны на рис. 3.20, в - д, причем продолжительность испытаний варьировали (путем изменения времени вьщержки) от 1 до 500 ч. При каждом уровне деформации испытывали в среднем пять — десять образцов. [c.163]

К числу основных факторов, ограничивающих маневренность и надежность оборудования на таких режимах, относятся нестационарные температурные и силовые воздействия рабочих сред на элементы установки, что вызывает изменение их теплового состояния, переменные напряжения и малоцикловую усталость материала конструкции, а также вибрацию, расцентровки и искривления частей машины, относительные перемещения роторов и корпусов и др. [20]. [c.117]

При быстрых пусках и изменениях нагрузки, сопровождаемых быстрыми изменениями температуры в проточной части, в деталях статора, в первую очередь в корпусах ЦВД возникают температурные напряжения, циклическое повторение которых вызывает малоцикловую усталость материала и появление трещин. [c.79]

I ч, охлаждение на воздухе 4-530° С, 6 ч, охлаждение на воздухе. После отжига по указанному режиму сварное соединение сплава ВТ9 имеет предел прочности ири 20 (104 кгс/мм ) и предел длительной прочности за 100 ч ири 500° С порядка 65 кгс/мм , близкие подобным характеристикам основного металла. Ударная вязкость сварного соединения снижается на 30—40% по сравнению с основным материалом и составляет 2,3 кгс-м/см . При этом удельная работа разрушения при ударе на изгиб на образцах с трещиной составляет 1,9—3 кгс-м/см . Предел усталости сварного соединения сплава ВТ9 равен 28—44 кгс/мм2 и составляет 0,7—0,9 от предела усталости основного материала. Сварка не снижает малоцикловую усталость материала, величина которой при 1000 циклах равна 100 кгс/мм . [c.356]

Кроме определения рассмотренных выше критериев многоцикловой выносливости, для некоторых специальных случаев применяют испытания на малоцикловую усталость. Их приводят при высоких напряжениях (выше <70 2) и малой частоте нагружения (обычно не более 5 Гц). Эти испытания имитируют условия работы конструкций (например, самолетных), которые воспринимают редкие, но значительные циклические нагрузки. База таких испытаний не превышает 5-10 циклов, поэтому малоцикловую усталость материала характеризует левая верхняя ветвь кривой усталости (см. рис. 2.8). [c.59]

А6.4.5. Моделирование роста трещины на основе моделей МЦУ. Связь между процессами роста трещины и малоцикловой усталости материала вполне объяснима. При циклическом нагружении тела с трещиной на пути ее продвижения имеется фронт Fp знакопеременного неупругого деформирования с затухающей по мере удаления от кромки трещины (точка С) амплитудой. С точки зрения наблюдателя, перемещающегося вместе с точкой С, процесс напоминает конвейер, где подающиеся к С новые элементарные объемы тела проходят этапы циклического деформирования с возрастающей амплитудой сначала упругого, затем неупругого, все большей интенсивности. В процессе этого движения материал повреждается и наконец разрушается, попа- [c.250]

Результаты исследований характеристик малоцикловой усталости материала корпуса реактора, необходимые для проведения прочностных расчетов и оценки его остаточного ресурса, в рамках данной работы не рассматриваются. О них сообщается в отдельной статье, которая также публикуется в настоящем сборнике. [c.94]

Получить дополнительные сведения о малоцикловой усталости материала, особенно в диапазоне средних и высоких температур. [c.141]

Малоцикловая усталость материала возникает и в лопатках компрессоров, работающих при невысоких температурах и при небольших их изменениях. Малоцикловая усталость возникает в зонах концентраций напряжений, на режимах резонансных колебаний лопаток, при возникновении автоколебаний. Уровень динамических напряжений, превышающий предел выносливости материала и тем более предел пропорциональности, создает условия потери малоцикловой усталости. [c.261]

Кроме отмеченных особенностей деформирования материала в условиях ОНС в области малоцикловой усталости встает вопрос о влиянии средних или максимальных напряжений на долговечность. Поясним, почему в подавляющем большинстве экспериментальных исследований этому вопросу не было уделено должного внимания. Дело в том, что при одно- и двухосных испытаниях в области малоцикловой усталости наибольшее различие максимальных в цикле напряжений Ощах реализуется при [c.132]

Поломка зубьев может вызываться большими перегрузками ударного или статического действия, повторными перегрузками, вызывающими малоцикловую усталость, или многократно повторяющимися нагрузками, вызывающими усталость материала. [c.158]

Перед построением кривой малоцикловой усталости для испытуемого материала строится кривая статического деформирования в координатах напряжение — деформация, с помощью которой находятся характеристики ов Опц=стт ао,2 5к (МПа) Р ф грв (в %). [c.368]

При испытании на малоцикловую усталость определяется ряд характеристик. Если испытания ведутся в мягком режиме нагружения, когда используется коэффициент асимметрии Га, то обычно строятся кривые усталости Оа — Ытр и ф — Ытр (рис. 21.3.7) е—Nтp и е — к (рис. 21.3.8), позволяющие судить о циклической прочности материала. [c.368]

Максвелла формула 397 Малоцикловая усталость 683 Масса приведенная 645 Масштабный фактор 668 Материал анизотропный 20 [c.771]

Усталостное разрушение. Происходит при циклическом (повторном) нагружении в результате накопления необратимых повреждений. Излом макроскопически хрупкий, однако, у поверхности излома материал существенно наклепан. Различают усталость и малоцикловую усталость. [c.18]

При требуемых величинах ресурса в десятки тысяч полетов условия работы дисков ГТД отвечают области малоциклового нагружения и характеризуются, в основном, регулярно повторяющимся от полета к полету воздействием на диски нагрузок в виде полетного цикла нагружения (ПЦН). Каждый ПЦН представляет собой сложный блок сочетающихся, накладывающихся друг на друга и изменяющихся во время полета силовых, температурных и вибрационных нагрузок. Диски современных ГТД проектируются с запасами прочности, при которых в процессе эксплуатации в их наиболее напряженных местах может происходить повторное упругопластическое деформирование их материала, а в зонах максимальных напряжений материал дисков может работать за пределами упругости. В этих местах с ростом наработки идет накопление повреждений материала, отвечающих области малоцикловой усталости (МЦУ). [c.38]

Представление о соотношении между периодом развития трещины и долговечностью материала в разных областях много- и малоцикловой усталости может быть получено при более детальном рассмотрении кривой усталостного разрушения материалов по стадиям накопления повреждений и роста трещин [27]. В ходе циклического нагружения при постоянном уровне переменного напряжения в материале протекает первоначально процесс накопления необратимой повреждаемости, и при достижении некоторого критического уровня плотности дефектов происходит возникновение начальной поверхности трещины или зоны очага [c.55]

Возрастание скорости деформации оказывает влияние на вязкость разрушения материала через изменение его предела текучести [32]. Работа пластической деформации перед вершиной трещины уменьшается с возрастанием скорости деформации. Предельное состояние достигается при наименее энергоемком квазихрупком разрушении, когда работа пластической деформации не реализуется. Косвенно сказанное подтверждают результаты испытаний материала в области малоцикловой усталости. [c.113]

В области малоцикловой усталости, когда уровень напряжения приближается к пределу текучести материала, а скорость деформации в цикле существенно мала, была выявлена еще одна зона перед вершиной трещины, названная зоной процесса (см. рис. 3.7) [32]. Исследования были выполнены на поликристаллическом сплаве u-Al с варьированием содержания А1. При возрастании содержания алюминия до 4,2 % размер зоны мало менялся — от 1,32 мкм до 1,51 мкм. Однако при содержании алюминия 6,3 % размер зоны процесса достиг 0,19 мм. [c.138]

Существуют два переходных участка с градиентом снижения твердости, непосредственно у излома и на некотором удалении от него (рис. 3.10). В пределах участка, непосредственно прилегающего к излому, имеет место зона процесса, которая по результатам измерения твердости не выделена в области многоцикловой усталости, поскольку ее размер очень мал. Однако в области малоцикловой усталости, когда объемы пластически деформированного материала существенно больше, она легко определяется, и первый градиент твердости, они- [c.138]

Перед вершиной растущей трещины формируются несколько зон пластической деформации, [42-48] (см. главу 3). Наибольший размер зоны соответствует восходящей ветви нагрузки в цикле нагружения, а внутри этой зоны существует меньшая по размеру и наиболее поврежденная зона пластической деформации, связанная с обратным течением материала на нисходящей ветви нагрузки. Этот факт был подтвержден измерениями твердости на разных сплавах в области много- и малоцикловой усталости [51-53]. Зона процесса наиболее упрочнена и ее вводят в уравнение, описывающее скорость роста трещины [54] [c.238]

Повышение требований к параметрам и стремление к снижению веса авиационных ГТД обусловили усиление термической и механической напряженности их деталей, в том числе и дисков турбин. Особенности применяемых на некоторых типах ГТД конструкций дисков турбин (наличие центрального отверстия, расположение крепежных отверстий в напряженной зоне ступицы) приводят к тому, что материал дисков — ЭИ698ВД в зонах концентрации напряжений у отверстий работает в упругопластической области. При этом температурный режим диска в зоне крепежных отверстий является относительно умеренным. В связи с этим для таких дисков влияние процесса ползучести в наиболее напряженных зонах невелико, а основным фактором, определяющим долговечность дисков, являются процессы малоцикловой усталости материала в районе крепежных отверстхп . [c.541]

Разрушение рычагов имело место от боковой поверхности по одному из оснований двутаврового сечения и указывало, что на рычаг действуют из-гибная и боковая нагрузки. Размер собственно усталостной трещины достаточно мал и составляет 5-7 мм на этапе ее стабильного роста. Выполненный анализ закономерности роста трещин показал, что в изломе детали разрушение связано с формированием типичного рельефа для области малоцикловой усталости материала ЗОХГСНА с пределом прочности около 1400 МПа (рис. 15.2). В качестве примера представлен рельеф излома и закономерность изменения шага усталостных бороздок в рычаге при наработке стойки на момент ее разрушения около 30700 посадок (рис. 15.3). [c.775]

Сформулированные выше основные закономерности малоциклового деформирования и разрушения необходимы в связи с разработкой методов оценки прочности элементов конструкций. Для обоснования расчетной процедуры и уточнения запасов прочности в инженерной практике проводятся мснытанвя моделей и натурных элементов. Основными задачами, которые решаются в таких испытаниях, являются сопоставление расчетного и экспериментального распределения деформаций и напряжений (особенно в зонах концентрации с учетом поциклового перераспределения), а также изучение условий достижения предельного состояния по разрушению (образованию трещины). При этом для оценки прочности в условиях циклического упругопластического деформирования необходимы данные о кинетике деформированного состояния конструкции, а также кривые малоцикловой усталости материала при однородном напряженном состоянии. [c.135]

В соответствии с условиями циклического упругопластического деформирования проведен комплекс испытаний на малоцикловую усталость материала кольца — стали 10Х11Н20ТЗР при жестком нагружении в изотермическом (650 С) и неизотермическом (150. .. 650 °С) режимах (см. рис. 3.5, а). Для неизотермического режима моделировали синфазное сочетание циклов механического и температурного нагружения. Испьггания выполняли на программных установках с независимым нагружением и нагревом по стандартной методике [ 2, 8 ]. [c.137]

На рис. 3.16 приведены также значения малоцикловой долговечности модели, рассчитанные по кривой малоцикловой усталости материала (кривая 1 на рис. 3.7) с использованием максимальных упругопластических деформаций, найденных с помощью метода фотоупру-госги (точки и и МКЭ (точки + и х). В общем случае расчетные данные (кривые 1 к 3) удовлетворительно согласуются с экспериментальными (кривые 2 а 4). При зтом лучшую сходимость дает МКЭ. [c.147]

В перспективе основной упор в области сплавов для турбинных дисков будет сделан на получение очень чистых материалов и их применение для изготовления деталей с очень однородной микроструктурой, что позволит повысить временное сопротивление и малоцикловую усталость материала, а также его сопротивление росту трещин до максимально возможного значения. Применение сверхвысокопрочных порошковых сплавов, таких как Rene 95 и Gatorized IN-100, для изготовления дисков стало возможным лишь в результате предпринятых усилий по сведению к минимуму размера самых больших дефектов, присутствующих в готовых деталях, что было необходимо из-за опасности относительно быстрого распространения трещин под действием высоких механических напряжений, возникающих в дисках [7]. Проявилась тенденция, которая в будущем станет еще сильнее, к использованию все более узко специализированных технологических процессов очистки для получения как можно более чистых исходных материалов для последующего изготовления из них порошка. Наиболее перспективным из известных в настоящее время процессов представляется рафинирование методом электронно-лучевого переплава на холодном поду (ЭЛПХП) [c.333]

З апасы прочности принимают по числу циклов и деформациям. При этом снижаются кривая малоцикловой усталости материала и значение располагаемой пластичности. Запасы прочности определяются типом изделия и опытом его эксплуатации, точностью определения нагрузок, деформаций, механических свойств и расчетных характеристик, влиянием среды, технологии (в том числе сварки), точностью контроля состояния детали в эксплуатации, разре- [c.189]

На основе зависимости (5.14) можно рассчитать кривые длительной малоцикловой усталости материала с учето.м изменення характеристик упругопластнческого деформирования за время предыдущего нагружения при наличии в циклах высокотемпературных выдержек. Снижение долговечности связывают с изменением во [c.227]

В настоящее время разработаны методы расчета элементов конструкций на малоцикловую усталость, которые с успехом при-меняютс в мач 1 1юстроенни. экергостроении и других областях и регламентированы соответствующими нормами Нормы американского общества инженеров-механиков [21 ] и Нормы расчета энергетического оборудования, разработанные в СССР [И]. Первый из этих документов основан на использовании кривой малоцикловой усталости материала при жестком нагружении, выражаемой зависимостью Мансона-Коффина, и значений упругих коэффициентов концентрации, характеризующих напряженное состояние рассчитываемого элемента. Во втором документе, являющемся дальнейшим развитием и совершенствованием метода расчета на малоцикловую усталость, учтены закономерности, связанные с особенностями деформирования при циклическом нагружении за пределом упругости накопление квазистатических повреждений, кинетика напряженного состояния в связи с циклическими упругопластическими свойствами материала и др. Однако использование упомянутых выше норм для оценки несущей 17 259 [c.259]

В настоящее время различают мпогоцикловую и малоцикловую усталость. Согласно ГОСТ 23207 - 78 (Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения) многоцикловая усталость - это усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение проштходит в основном при упругом деформировании, а малоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упруго-пластическом деформировании (по ГОС Т 25.502 - 79 "Методы испытаний па усталость" при малоцикловой усталости максимальная долговечность до разрушения составляет условное число 5Т0 циклов). [c.7]

Формулы (30.1)—(30.6) применяются как для малоциклово усталости, так и для обычной (миогоциклоЬой) усталости. Разумеется, это удобно, но в то же время необходимо проявлять осторожность при обращении с эмпирическими коэффициентами. Дело в том, что закономерности механизма усталостного явления) различны при малоцикловой и мпогоцикловой усталости. Эти различия могут даже привести к разрыву кривой Веллера (зависимость Отах цикла ОТ N) В области ограниченной выносливости.. При этом в одном случае трещина идет по телу зерна, в другом — по его границе. Отсюда также впдно, что характеристики усталостной прочности должны зависеть от структуры материала.. Поэтому надо учитывать возможную зависимость эмпирических коэффициентов от уровня максимальных напряжений цикла. [c.261]

Распространение усталостных трещин в любом материале происходит последовательно на разных масштабных уровнях. Принято разделять масштаб реализуемых процессов роста трещины, вводя представления о коротких, малых и длинных треп1инах [1-12]. Короткие трещины изучают при постоянной циклической нагрузке образца, тогда как малые трещины, как правило, изучают в области малоцикловой усталости при постоянной деформации (рис. 3.1). Важно подчеркнуть, что различие коротких и малых трещин состоит в первую очередь в том, что они относятся к разным процессам разрушения материала. Короткие трещины развиваются от поверхности при возможно самых низких уровнях коэффициента интенсивности напряжения, тогда как малые трещины развиваются в области малоцикловой усталости при высоком уровне номинального (или эквивалентного) напряжения (рис. 3.2). Существует предельная граница для уровня номинального напряжения, ниже которой возникающие усталостные (короткие) трещины не распространяются (рис. 3.2б). Переход от коротких к длинным трещинам при увеличении уровня номинальных напряжений сопровождается постепенным уменьшением скорости роста трещин, а далее происходит вновь увеличение скорости (рис. 3.2а). При малых размерах начальные трещины могут останавливаться и не распространяться в материале. После некоторого нарушения монотонности в изменении скорости коротких трещин по мере возрастания длины трещины происходит присое- [c.130]

Рис. 3.17. Схема (а) разрушения материала между ме-зотуннелями путем сдвига п(б) вид мезотуннелей с разрушенными перемычками путем сдвига между ними с поверхности образца из титанового сплава ВТЗ-1, ис-пьгганного в области малоцикловой усталости путем одноосного растяжения при асимметрии цикла Я = 0,1

Показатель деформационного упрочнения п, определяющий интенсивность протекания процесса пластической деформации материала, рассчитывают в соответствии с уравнением Коф-фина-Мэнсона (5.37). Он является основной константой, от которой зависит скорость роста усталостных трещин в области малоцикловой усталости при фиксированном уровне размаха пластических деформаций Ле ,/. Испытания, например, сплава 800Н при 700 °С со скоростью деформации 4-10 с показали, что соотношение (5.35) достаточно точно позволяет оценить распространение усталостных трещин [112]. В результате обобщения экспериментальных данных по различным маркам нержавеющих сталей (8 марок) и жаропрочным сплавам (6 марок) установлено, что показатель степени при размахе пластической деформации изменяется в интервале 1-2 [110]. [c.246]

В заключение необходимо заметить, что закономерность эволюции формирующейся субструктуры материала наиболее заметна в области малоцикловой усталости. Поэтому параметры субзерен (размеры ячеек дислокационной структуры) наиболее полно характеризуют кинетику процессов накопления повреждений. Испытания на растяжение-сжатие образцов из жаропрочного сплава In oloy-800 с размером зерна 130 мкм на воздухе при скорости деформации 4 10 и 4 10 " с показали следующее [43]. В зависимости от уровня пластической деформации размер субзерен 1сз определялся соотношениями [c.250]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...