Рост длинных трещин при постоянном напряжении цикла

Установлено, что измеряемые величины б, группируются относительно определенных уровней. Различие в средних значениях шага усталостных бороздок для каждой группы превышает в два и более раз предельное разрешение исследовательской аппаратуры. В различных испытаниях распределение шага усталостных бороздок по различным уровням не является строго закономерным — с ростом длины треш,ины выявляются уровни б,, чередующиеся между собой. Такое поведение металла, отражающее его способность тормозить усталостное разрушение, может быть следствием множества причин анизотропии свойств в направлении роста трещины нестационарности нагружения, вызывающего неравномерный рост трещины вдоль ее фронта различия остаточных напряжений на разных участках трещины после перехода от одного уровня внешних нагрузок к другому и т. д. Из данных рис. 93 видно, что в пределах блока приложения нагрузок каждым 25 циклам нагружения определенного уровня соответствует 25 циклов бороздок практически постоянного шага. Такие результаты показывают многочисленные измерения. Сопоставление величин 6, в соседних локальных участках также свидетельствует о том, что эти величины различаются, а в пределах рассматриваемых фасеток остаются практически постоянными Подобные наблюдения позволяют заключить, что в пределах нескольких десятков циклов нагружения с ростом длины трещины шаг усталостных бороздок остается постоянным. Далее необходимо установить, насколько значительной может быть длина трещины, на которой значение б/ остается постоянным. [c.217]

Рис. 6.12. Зависимость скорости роста усталостной трещины d /dN по длине трещины С при (а) постоянном уровне максимального напряжения, (б) постоянной асимметрии цикла и в случае (в) эквивалентного роста трещины при разном сочетании уровня максимального напряжения и асимметрии цикла, а также (г) поправочная функция на асимметрию цикла в образцах из титанового сплава ВТ8

Развитие трещины в пределах каждого этапа нагружения образца с постоянным соотношением происходило не за полное число циклов приложения внешней нагрузки. Переход к уровню Хд = 1,4 после Xf, = 1,0 вызвал существенное возрастание шага усталостных бороздок, однако резкого возрастания шага по длине не произошло. Аналогичный переход по интенсивности изменения напряженного состояния в случае одноосного нагружения в связи с изменением максимального уровня напряжения цикла приводит к резкому нарастанию шага бороздок, затем происходит его снижение но мере увеличения длины трещины, и далее — более резкое нарастание шага по длине излома, чем до перехода к большему уровню напряжения. Из всей описанной последовательности эффектов взаимодействия нагрузок в случае одноосного нагружения только постепенное возрастание шага усталостных бороздок имеет место в случае двухосного нагружения. В случае возрастания соотношения до 1,4 после соотношения = 1,0, при котором можно достичь существенного стеснения пластической деформации, а следовательно, и максимального снижения скорости роста трещины при < О, имеет место ускорение процесса разрушения. [c.416]

На основе многочисленных экспериментов процесс роста трещины усталости в геометрически подобных плоских образцах (ширина от 22,7 до 170 мм) в условиях постоянной амплитуды номинального напряжения Вейбулл делит на два периода [127]. В первый период, когда длина трещины мала по сравнению с размером образца, скорость роста трещины с увеличением числа циклов увеличивается, достигая определенного предела. Во втором периоде, при дальнейшем увеличении наработки, скорость распространения трещины (как функции длины трещины) остается постоянной даже при заметном уменьшении ширины образца. [c.42]

В общем случае зависимость шага усталостных бороздок от коэффициента интенсивности напряжений может быть трех типов (рис. 102). Первый тип характеризует рост трещины при значительном градиенте номинальных напряжений в оставшемся сечении образца в направлении роста трещины. Второй тип зависимости характеризует резкое увеличение шага усталостных бороздок в направлении роста трещины вблизи концентраторов напряжений и в переходных режимах после смены уровня напряжений. Третий тип соответствует сохранению постоянства величины шага усталостных бороздок на длине трещины при испытаниях с постоянным растягивающим усилием. Отсутствие зависимости шага усталостных бороздок от коэффициента интенсивности напряжений связывают с тем, что трещина развивается вдоль не всего фронта в отдельные рассматриваемые моменты времени, что приводит к формированию усталостных бороздок не в каждом цикле приложения нагрузки [244]. Этот вывод основывают на том, что фиксируемая скорость роста трещины возрастает на сравнимых длинах трещины. [c.213]

Если рассматривать постоянные величины скорости роста трещины и (или) шага усталостных бороздок как закономерность чередования скачков трещины в цикле нагружения, то можно провести их систематизацию через квант разрушения и универсальную постоянную А. Сохранение постоянства шага усталостных бороздок по длине трещины при возрастании коэффициента интенсивности напряжений позволяет рассматривать две ситуации либо шаг бороздок не зависит от коэффициента интенсивности напряжений либо его определение без учета чередования шага бороздок является неправомерным. [c.216]

Экспериментальная проверка этого положения была проведена на плоских образцах толщиной 8 мм из стали (ов = = 580 МПа, оо,2=400 МПа) с концентратором в виде центрального надреза (аа=10). Результаты замеров длин трещин при нагружении с различной асимметрией цикла приведены на рис. 11. При симметричном цикле напряжений (R = — 1) и при цикле со средними напряжениями сх<атия, когда максимальное напряжение цикла растягивающее, трещина постоянно растет. При отнулевом цикле напряжений сжатия рост трещины постепенно замедляется, а ее предельная длина стремится к длине пластически деформированной зоны. [c.27]

Мэнсон [2731 предложил выражения, связывающие скорость роста трещин с размахом номинальных упругопластических дс( юрмаций (выражения 17, 18). В аналогичной форме предложена связь между скоростью роста усталостной трещины и размахом раскрытия трещины АЛ 2281 (выражение 19), а также между скоростью развития трещины и размером пластической зоны г, [2641 (выражение 20). Результаты экспериментов показали, что коэффициенты в уравнениях 17—20 С н п зависят от уровня номинальных напряжений и деформаций, длины трещины, числа циклов, а также статических и циклических свойств металлов. Сами зависимости с постоянными коэффициентами Сип справедливы в диапазоне скоростей развития трещин от 10до 10 мм/цикл. [c.29]

Вейбул [49] провел испытания, в которых напряжение цикла оставалось постоянным на неразрушившейся части образца. Выражая длину трещины I как часть ширины пластины Ь, т. е. х = 1/Ь, он нашел, что для данных испытаний dxldN до значения л = 0,8, т. е. скорость роста трещины не зависит от относительной длины трещины. Таким образом, л должно линейно зависеть от N. Зависимость же скорости роста трещины от напряжения при постоянной нагрузке цикла дается по Вейбулу выражением [c.80]

Анализ экспериментальных данных о раскрытии вершины усталостной трещины при различной асимметрии цикла в образцах из алюминиевого сплава AU4G1-T3 [162] показывает, что в направлении роста трещины на отдельных интервалах длины, раскрытие остается постоянным (рис. 106). Происходит чередование величины раскрытия в вершине трещины. Раскрытие трещины пропорционально ее скорости при одноосном нагружении образца [279]. Следовательно, чередование скоростей роста трещины обеспечивается раскрытием трещины, которое зависит от процессов туннелирования трещины и остаточных напряжений, определяемых размером зоны пластической деформации. [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...