Форма цикла нагружения

Таким образом, основное положение подхода к расчетно-экспериментальному определению ресурса дисков ГТД заключено фактически в представлении реакций материала на разные формы цикла нагружения идентичными, что позволяет считать влияние на поведение материала эффекта взаимодействия нагрузок и выдержек при постоянной нагрузке несущественным. Это, в свою очередь, позволяет при составлении программ ЭЦИ дисков представлять типовые ПЦН дисков в виде циклов простой формы, в которых отсутствует большинство этапов смены режимов работы двигателя, и этапы работы двигателя на длительно используемых режимах. В результате этого при определении долговечности, например, титановых дисков компрессоров, по аналогии с определением [c.43]

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]

Форма цикла нагружения [c.354]

Помимо перечисленных элементов конструкции и материалов имеет место длительное воздействие во время стоянки воздушного судна на стойки шасси. Стойки изготавливают из титановых сплавов, средне- и высокопрочных сталей. Поэтому для указанной группы материалов проблема влияния формы цикла нагружения на скорость роста усталостных трещин является также актуальной. [c.354]

ФОРМА ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ [c.355]

Варьирование формы цикла нагружения активизирует процессы разрушения жаропрочных сплавов, но и может вызывать пластическое затупление вершины трещины. С возрастанием длительности выдержки пластическое затупление может доминировать, что и вызывает снижение скорости роста трещины. В общем случае процессы повреждения материала в цикле нагружения могут быть описаны с помощью модели (рис. 7.13), предложенной в работе [54]. Как следует из этой модели, выдержка под нагрузкой, как и форма цикла, влияет на активизацию процессов ползучести, которые служат ускоряющим фактором в развитии усталостной трещины и могут быть охарактеризованы, например, так, как это представлено в соотношении (7.17). [c.358]

Обобщая результаты этих и других экспериментальных исследований, например [56-59], влияния формы цикла нагружения и температуры на скорость роста усталостных трещин в никелевых и нержавеющих сплавах, следует рассматривать две различные ситуации, которые могут быть реализованы на практике. Ниже критической частоты и температуры нагружения происходит смена механизма разрушения, и трещина начинает все [c.358]

Рис. 7.13. Схема процессов деформации и разрушения материала в вершине усталостной трещины при (а), (6) треугольной и (в), (г) трапецеидальной форме цикла нагружения в случае (а), (в) меньшей и (б), (г) большей его длительности [54]

Отсюда следует, что материал с щ -I- Р )-структурой по объему дисков может проявлять разную чувствительность к росту трещин и при сочетании в зонах зарождения трещин отмеченной анизотропии свойств с глобулярной структурой живучесть при синусоидальной или треугольной формах цикла нагружения в области МЦУ может иметь более чем трехкратный разброс. [c.361]

Аналогичный результат был получен в работе [93] при исследовании сплавов Ti-6A1-4V и Ti-SAl-Mo-lV. В этой работе до величин КИН примерно в 30 МПа-м / при треугольной форме цикла нагружения и при выдержке т = от 1 до 5 мин значения СРТ были близкими. В интервале КИН от 30 до 40 МПа-м / при всех значениях т наблюдали резкое увеличение СРТ при выдержке под нагрузкой но сравнению с ее величиной при треугольной форме цикла нагружения. Такое положение отвечало и всем дальнейшим значениям КИН. Следует отметить, что указанному интервалу КИН, изменявшемуся незначительно, в работе [95] при выдержке т = 5 мин соответствовала почти вертикальная диаграмма СРТ. [c.367]

Исследования чувствительности титанового сплава ВТ8 к форме цикла нагружения осуществляли на образцах, вырезанных из дисков компрессоров в условиях изгиба [72]. Исследовали влияние на механизмы и кинетику разрушения материала в области малоцикловой усталости выдержки под нагрузкой в цикле нагружения в сравнении с треугольной формой цикла. Принципиальная особенность данного исследования влияния выдержки под нагрузкой на рост усталостных трещин состояла в том, что были исследованы три диска одной плавки. Методические детали изготовления образцов из дисков и испытания образцов представлены в работе [72]. [c.368]

Рис. 7.16. Фрактограммы разрушенных образцов из дисков компрессоров № I (а), (б), № II (в), (г) и № III (д), е) при треугольной (а), (в), (д) и трапецеидальной (б), (г), (е) формах цикла нагружения — сплав ВТ8

Рис. 7.17. Зависимость скорости роста da/dN усталостных трещин (а) и шага бороздок S (б) длины а в образцах из дисков компрессора (I, II, III), сплав ВТ8, имеющих разную чувствительность к форме цикла нагружения

Выполненные испытания показали, что при обеих формах цикла нагружения развитие усталостных трещин во всех образцах из сплавов ВТ8 и ВТЗ-1 шло по вязкому внутризеренному механизму и разрушения материала по границам фаз не наблюдали. Наряду с бороздчатым рельефом в изломах формировался так называемый волнистый рельеф, также указывающий на вязкое разрушение материала, и доля участков излома с усталостными бороздками не превышала 50 % от всей площади изломов. Выдержка при постоянной нагрузке в цикле не влияла на указанное соотношение долей участков излома с различными параметрами рельефа. [c.376]

При переходе от треугольной к трапецеидальной форме цикла нагружения происходило возрастание шага усталостных бороздок и скорости роста трещин (рис. 7.22). Принципиальное различие в поведении образцов из дисков обеих сплавов не было выявлено. [c.376]

Рис. 7.22. Зависимость (а) скорости роста поверхностной трещины d /dN, 6) шага усталостных бороздок 5 и (в) их соотношения от длины трещины с в образцах из сплава ВТ8 и (г) сопоставление скоростей роста трещин в сплавах ВТ8 и ВТЗ-1 при разной форме цикла нагружения

Длительность роста усталостных трещин в образцах из Ti-сплавов ВТ8 и ВТЗ-1 при различных формах цикла нагружения и уровнях напряжения, цикл Таблица 7.2 [c.380]

Сопоставление данных по испытаниям на КСТ с долей фасеточного рельефа излома при разной форме цикла нагружения и долговечности сплавов ВТЗ-1 и ВТ8 [c.382]

Форма цикла нагружения [c.382]

Реализованный процесс распространения усталостной трещины в диске компрессора может соответствовать произвольному состоянию материала. Но при этом по результатам выполняемых оценок должны быть даны рекомендации по введению периодичности осмотров дисков на всем парке эксплуатируемой техники. С учетом регулярности нагружения диска от полета к полету двигателя на первом этапе изучения первого случая разрушения диска можно дать нижнюю границу наименее продолжительного периода роста трещины. Она соответствует наихудшему случаю состояния материала, когда он проявляет чувствительность к любой форме цикла нагружения, в результате чего в изломе диска доминирует фасеточный рельеф излома. [c.470]

Коррозионная трещипостойкость металлов и сплавов при циклическом нагружении оценивается, как правило, на основании кинетических диаграмм усталости, на которых, как и в случае испытаний в инертных средах, скорость распространения трещины выражается как функция амплитудных значений коэффициента интенсивности напряжений АК (иногда максимального значения коэффициента интенсивности напряжений за цикл нагружения Kmmi). Из начального участка кинетической диаграммы определяют амплитудное пороговое значение исследуемой пары металл — среда для определенных условий испытания (коэффициент асимметрии, частота и форма цикла нагружения). [c.362]

Исследования жаропрочного сплава Waspaloy в широком диапазоне изменения формы цикла нагружения при 650 °С, что присуще рабочей температуре сплава в двигателе, показали следующее [52-54] наибольшее повреждение имеет материал в случае длительной его выдержки под нагрузкой и когда восходящая ветвь нагружения имеет максимальную продолжительность (рис. 7.12). Треугольная и трапецеидальная форма цикла при одинаковой частоте нагружения 0,25 Гц вызвали развитие трещины почти с одинаковой скоростью. Это означает, что с возрастанием частоты нагружения влияние формы цикла нагружения пренебрежимо мало. Следует подчеркнуть, что для различных форм цикла нагружения процесс роста трещины характеризуется почти эквидистантным смеще- [c.357]

Вместе с тем применительно к авиационным конструкциям проблема использования титановых сплавов для изготовления дисков компрессоров различных ступеней ГТД состоит в существовании чувствительности титановых сплавов к условиям их эксплуатационного нагружения [66-72]. Снижение скорости деформации и переход к трапецеидальной форме цикла нагружения сопровождаются увеличением скорости роста трещины и сменой механизма роста трещины. Это касается титановых сплавов типа Ti-Al-Mo с пластинчатой и глобулярной структурами в двухфазовом и однофазовом состоянии. [c.360]

Исследования при нормальной температуре Ti-сплавов IMI-685 [61] и Ti-6A1-4V показали, что по сравнению с непрерывным синусоидальным по форме циклом нагружения снижение частоты нагружения за счет введения выдержки т = 5 мин под нагрузкой вызвало 16-кратное снижение долговечности сплава IMI-685 и в 45 раз увеличило СРТ в сплаве Ti-6Al-4V [95]. В том же сплаве 1МГ685 с пластинчатой дв тсфазовой (а -ь Р ,)-струк-турой [96] выдержка х = 5 мин вызвала охрупчивание материала и привела к смене механизма его разрушения. При этом наблюдалось существенное увеличение СРТ во всем диапазоне КИН, отвечающих областям МНЦУ и МЦУ. Рельеф излома с усталостными бороздками сменился преимущественно фасеточным рельефом, отражающим двухфазовую структуру материала. Было также установлено, что на формирование рельефа может влиять термообработка. Закалка в 3 -области [c.363]

Разрушение материала трех исследованных дисков (условно далее — № I, № II и № III) одной плавки при одинаковых условиях нагружения принципиально отличалось друг от друга. В образцах из диска № I, разрушившегося в эксплуатации, развитие трещины при треугольной и трапецеидальной форме цикла нагружения шло преимущественно с формированием фасеточного рельефа излома, титанового сплава ВТ8 (рис. 7.16о, б). Усталостные бороздки в изломе формировались на локальных j a TKax в виде блоков из 15-20 бороздок. Площадь участков бороздчатого рельефа составляла менее 5 % от всей площади излома. [c.368]

В образцах из диска № II, который наработал в эксплуатации более 12000 ч без образования в нем усталостных трещин, процессы усталостного разрушения при разных формах цикла нагружения были различными. При треугольной форме цикла развитие трещины шло по вязкому внутризеренно-му механизму с формированием на изломе усталостных бороздок (см. рис. 7.16в). Бороздчатый рельеф доминировал в изломе. Фрагментов фасеточного рельефа не наблюдалось. Переход к трапецеидальной форме цикла нагружения сопровождался сменой механизма роста трещины, как в дисках из сплава ВТЗ-1 [68, 100, 101]. Доминирующим в изломе стал фасеточный рельеф с рассредоточенными по поверхности разрушения блоками усталостных бороздок (см. рис. 7.16г). Доля участков излома с усталостными бороздками не превышала 5 %, как и в случае развития трещин в образцах из диска № I при обеих формах цикла нагружения. В образцах из диска № III при обеих формах цикла нагружения развитие трещины шло по вязкому внутризерен- [c.368]

Рис. 7.18. Зависимость скорости роста da/dNусталостных трещин от (а), (в), (г) и шага бороздок S (б)-(г) от коэффициента интенсивности напряжения Kj в образцах из дисков компрессора (I, II, III), сплав ВТ8, имеющих разную чувствительность к форме цикла нагружения

Материал в состоянии I разрушается хрупко по границам фаз с формированием фасеточного рельефа излома при треугольной и трапецеидальной форме цикла его нагружения в малоцикловой области неизменно. Материал в состоянии II проявляет чувствительность к условиям нагружения, и переход от его нагружения по треугольной форме цикла к нагружению (типичному для условий работы дисков двигателя в эксплуатации) с выдержкой под максимальной нагрузкой вызывает смену механизма его разрушения с вязкого внутризерен-ного на хрупкий межсубзеренный. Материал в состоянии III при обеих формах цикла нагружения неизменно разрушается вязко внутризеренно с формированием в изломе преимущественно бороздчатого рельефа. [c.373]

Рис. 7.26. Зависимости скорости роста усталостной трещины da/dNот размаха коэффициента интенсивности напряжения в случае разной формы цикла нагружения при асимметрии цикла Д — 0,1 в образцах толщиной 50 мм из сплава Ti-6A1-4V с двухфазовой (а + Р)-етруктурой при разной термообработке. В случае (а) рекристаллизованная структура имеет 70 % равноосной а-фазы, а в случае б) — 40 % первичной а-фазы в матрице превращенной р-фазы [62]

Выполненные исследования Ti-сплава ВТЗ-1 дисков со средними значениями КСТ в 3,8 4,9 8,2 и 11,0 Дж/см показали, что при треугольной форме цикла нагружения только разрушение материала со значением КСТ = 8,2 Дж/см было смешанным (вязким внутризеренным и хрупким межсуб-зеренным) с примерным равенством доли обоих механизмов разрушения в изломах образцов. При остальных значениях КСТ разрушение материала происходило преимущественно по вязкому внут-ризеренному механизму с формированием в изломах усталостных бороздок. Переход к трапецеидальной форме цикла вызвал не однозначную по отношению к величине КСТ смену механизма [c.381]

Из исследуемого диска вырезают образцы и проводят испытания по треугольной и трапецеидальной формам цикла нагружения. По результатам испытаний этих образцов оценивают состояние материала диска (чувствительный или не чувствительный к условиям его нагружения) и определяют коэффициент PTi учитывающий расхождение СРТ в материале разрушенного диска и в материале, чувствительном к условиям нагружения в эксплуатации, и численно равный их отношению. Классификация типов материала титановых дисков представлена в главе 7. [c.470]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...