Рост усталостных трещин

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.189]

Зависимость (4.6) в принципе дает возможность описать влияние средних напряжений (или асимметрии нагружения), а также нестационарности нагружения на скорость роста усталостной трещины, так как эти факторы изменяют параметр и [289, 346, 354]. Но, к сожалению, следует отметить нарастание разногласий в отношении достоверности результатов измерений закрытия трещины разными методами [300, 324, 385, 418]. Одной из возможных причин большого разброса измерений закрытия трещины может быть различная протяженность фронта трещины (толщина образца) в разных экспериментальных исследованиях. Так, в работах [369, 408, 409] экспериментально показано, что доминирующее влияние на стор оказывает деформирование материала у вершины трещины в районе свободных боковых поверхностей образца. С увеличением толщины образца и соответственно протяженности фронта трещины влияние боковых поверхностей снижается и эффект закрытия трещины уменьшается, вплоть до его практически полного отсутствия в растягивающей части цикла. Для трещин с протяженным фронтом только при R — О (а не при / > 0) трещина перестает быть концентратором напряжений и в этом случае 1. [c.191]

Рисунок 4.30 - Дискретный рост усталостной трещины при <В.

Прерывистый характер роста усталостной трещины при затрудняет достоверное определение К из-за отсутствия подобия локального напряженного состояния при переходах устойчивость - неустойчивость - устойчивость трещины. Используем в качестве критерия подобия в автомодельных условиях константу А, и запишем условие подобия перехода от одной пороговой скорости к другой Uq В виде [c.306]

Рис. 59. Влияние параметров нагружения на скорость роста усталостной трещины

Из многих механических факторов, влияющих на скорость роста усталостных трещин, наибольшая роль принадлежит коэффициенту асимметрии цикла. Известно, что при постоянном ДЯ величина dl/dN растет с ростом R, причем тем в большей степени, чем в более хрупком состоянии находится материал (и чем меньше АК). [c.260]

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к данному элементу конструкции, решить одну из следующих задач прогнозирования роста усталостной трещины [c.273]

Интегрируя это уравнение, получим кривую I — N роста усталостной трещины [c.274]

Например, некоторыми исследователями установлено [1641, что скорость роста усталостной трещины зависит от ее длины. Есть примеры аналогичного подхода и к оценке скорости изнашивания сопряжений. [c.102]

Систематические исследования в области усталостного разрушения образцов позволили разработать стандарты на проведение испытаний материалов. Цель этих стандартов очевидна — унифицировать получаемые результаты оценки свойства материала сопротивляться росту усталостных трещин. Но в условиях эксплуатации эти свойства не могут быть реализованы. Этот тезис может показаться спорным и звучит несколько парадоксально, если иметь в виду огромное количество воздушных судов, обеспечивающих безопасные перевозки пассажиров. Однако возникающие усталостные трещины в условиях эксплуатации распространяются при одновременном отличии от тестовых условий, оговоренных стандартом, по геометрии элемента конструкции (толщина и ширина), состоянию (состав) окружающей среды, частоте нагружения, температуре, направлению и количеству действующих сил, наконец, не известны эффекты взаимного влияния на рост трещин одновременно изменяющихся нескольких параметров воздействия на материал. [c.19]

Подавляющее большинство исследований, в том числе и связанных с моделированием роста усталостных трещин, осуществлено в условиях [c.21]

Ниже последовательно рассмотрены общие закономерности поведения конструкционных материалов с развивающимися в них усталостными трещинами в условиях многопараметрического воздействия. Предложено единое кинетическое описание поведения материала на основе анализа параметров рельефа излома с введением представления об эквивалентном уровне напряжения. Обобщены количественные характеристики процесса роста усталостных трещин в элементах конструкций воздушных судов гражданской авиации, полученные в рамках проведения исследований причин их разрушения в условиях эксплуатации. Помимо того, рассмотрены вопросы эксплуатационного контроля с корректировкой периода осмотра конструкций на основе данных количественной фрактографии проведен обзор способов торможения или задержки роста усталостных трещин в элементах конструкций. [c.22]

В условиях циклического нагружения уменьшение эффективной скорости деформирования, обусловленное либо уменьшением частоты, либо выдержкой в цикле, либо формой цикла, может вызвать существенное снижение числа циклов Nf до разрушения, как показано на рис. 3.1,6 на примере нержавеющей стали типа 304, испытанной при 600 и 700 °С и размахе деформации Ае = 1 %. Аналогичные данные получены для бейнитной стали 2,25 Сг — 1 Мо [286] при Т = 575 °С и Ле = 0,5 % выдержка в циклах растяжения и сжатия до 6 мин приводит к снижению усталостной долговечности в три-четыре раза по сравнению с непрерывным циклированием со скоростью деформирования = 4-10- с-. Подобное влияние скорости деформирования на повреждаемость материала наблюдается и на стадии роста усталостной трещины. Например, для никелевого сплава 1псопе1718 уменьшение частоты нагружения до 0,1 Гц [c.151]

Одной из основных зависимостей, связывающих скорость роста усталостной трещины dL/dN с коэффициентом интенсивности напряжений К, является уравнение, предложенное П. Пэрисом и Ф. Эрдоганом [192], [c.189]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

Рис. 4.13. Зависимость скорости роста усталостной трещины dLfdN от размаха КИН Д/ i R =

Рис. 4.14. Зависимость ДА п от tsKu отвечающая пороговой скорости роста усталостной трещины, при различной асимметрии нагружения R

Использование ранее сформулированных представлений о влиянии деформационной субструктуры материала на критическое напряжение хрупкого разрушения S позволило дать физическую интерпретацию явления нестабильного (скачкообразного) роста усталостной трещины и соответственно разработат4> метод прогнозирования параметра Ки- Установлено, что скачкообразный рост усталостной трещины наступает в том случае, если микротрещины, нестабильно развивающиеся у ее вершины, не тормозятся деформационной субструктурой материала. [c.265]

При росте усталостной трещины переход через кризис фрактохрафически часто выяыгястся в образовании бороздчатого рельефа с шагом бороздки, увеличивающимся с увеличением длины трегцины [35]. При трещина растет прерывисто, с остановками (рисунок 4.30), а при за каждый цикл нагружения образуется одна бороздка. Размер бороздки в направлении движения трещины - это память о размере фрактального микрокластера минимальный размер его равен Й=В 1/цикл. [c.303]

Интегрируя это уравненпе, но.чучпм кривую 1 — N роста усталостной трещины [c.268]

В частности, если скорость роста усталостной трещины определяется формулой Париса (30.1) п коэффициентом интепсивностн напряжений в виде обобщенного соотношения АК = Aal/Ml, легко получить следующее выражение для циклической долговечности [c.268]

Период распространения усталостЕШх трещин, расположенгшй между кривой усталости (линия АБВ на рис. 7) и линией необратимой повреждаемости (линия КБ), обычно описывается кинетическими диаграммами усталостного разрушения (КДУР). Зависимость между скоростью роста усталостной трещины lgu и размахом коэффициента интенсивности напряжений lgДK (или 1 К ах). В этом периоде усталостного нагружения выделяют три основные стадии (рис. 8) [c.20]

Рис. 26. Схема роста усталостной трещины в образцах железа в первом периоде усталости (а) и фрактографическая картина зарождения усталостных трещин в малоперлитной стали Мп - N6 - V (б), в техническом железе (в) и молибденовом сплаве ЦМ - 10 (г)

Для оценки скорости роста усталостных трещин использовались эмпирические формулы, в которые не входили параметры механики разрушения. Однако только введеипе в число параметров (влияющих па распространение трещины) коэффициента интенсивности напряжений позволило судить об общих закономерностях роста трещины при повторном (циклическом) нагружении. И это естественно, так как рост трещины усталости происходит на фоне упругих деформаций, кдгда справедливы критерии линейной механики разрушения. [c.258]

Определение скорости роста усталостной трещины dljdN — САЮ, где N — число циклов нагружения, АК = й тах — min — размах коэффициента интенсивности напряжения, С и п — эмпирические величины [c.483]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...