Асимметрия и форма цикла нагружения

АСИММЕТРИЯ И ФОРМА ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ [c.126]

Анализ взаимодействия процессов накопления циклических и статических повреждений, проведенный для жаропрочного алюминиевого сплава АК4-1-Т1 в условиях мягкого и жесткого циклических нагружений с различной асимметрией и формой цикла, позволил также перейти к построению подобных схем, характеризующих предельные состояния сплава по условию малоциклового нагружения в связи с кинетикой накопления повреждений при различных уровнях температур, нагрузок и частот деформирования. [c.18]

Указанные механические характеристики малоциклового деформирования и разрушения устанавливаются в результате испытаний лабораторных образцов материала в условиях, обеспечивающих однородность полей напряжений и деформаций на расчетной длине при знакопеременном повторном нагружении на специальных установках. В связи с наличием значительного числа факторов, определяющих особенности сопротивления материалов деформированию и разрушению (степень исходного деформирования, число циклов нагружения, форма цикла нагружения), в настоящее время разработаны и используются методики и установки, отличающиеся автоматизацией процесса циклического нагружения, записи зависимости напряжений и деформаций, а также обеспечивающие возможность воспроизведения требуемой формы цикла нагружения (мягкое и жесткое нагружение, асимметрия). [c.210]

Амплитуда изгиба достигает 5 мм при любой асимметрии цикла нагружения, частота нагружения 24 с Формы и размеры образцов приведены на рис. 3.7. [c.34]

Используя вышеприведенные обоснования того, что некоторые профили усталостных бороздок характерны для финальной части стабильного роста трещины, а также другие признаки процессов деформации разрушения материала с разной интенсивностью, можно провести предварительную селекцию профилей бороздок (механизмов разрушения материала) и отнести к начальной или конечной фазе развития трещины на II стадии. Это вполне обосновано в том случае, когда точного профиля бороздки нет, а есть только морщинистая поверхность [135, 142], отвечающая процессу затупления вершины трещины. Вместе с тем, хотя пластическое затупление типично для нагружения материала при положительной асимметрии цикла, оно не наблюдается в слз ае циклов с высокой отрицательной асимметрией, когда минимальное напряжение цикла отрицательно по знаку и является сжимающим [140]. Переход от пульсирующего цикла нагружения к асимметричному циклу со сжимающим напряжением не меняет треугольной формы профиля бороздки с гладкой поверхностью, но сама величина шага возрастает при указанном переходе. Причем наиболее значительное возрастание имеет именно та часть профиля бороздки, которая обращена к предыдущей бороздке, сформированной при пульсирующем цикле нагружения. Такая ситуация при формировании усталостных бороздок может быть объяснена только в том случае, если принять во внимание возможность формирования части профиля усталостных бороздок на нисходящей ветви нагрузки (в полу-цикле разгрузки материала). [c.165]

Рис. 7.15. Зависимость скорости роста трещины d /dN от коэффициента интенсивности напряжения АКу в дисках компрессоров из сплава ВТЗ-1 при трапецеидальной форме цикла и при наличии малых амплитуд нагружения каждые 500 циклов с асимметрией 0,7-0,8, после чего имела место полная разгрузка

Для испытаний каждый диск в составе с промежуточным кольцом устанавливали на опорной плите (рис. 9.24). Нагрузку с помощью гидравлического устройства прикладывали к ступичной части диска. Испытания вели по двум программам. Одна из них предусматривала нагружение диска (условно № 1) с постоянной амплитудой перемещений по треугольной форме цикла с частотой 0,8 Гц и асимметрией 0,07. В этом случае была реализована постоянная деформация (в осевом перемещении) диска в ступичной его части. Другая программа предусматривала нагружение диска (условно № 2) чередующимися циклами треугольной и трапецеидальной формы. При обоих видах нагружения реализовывался прогиб полотна диска в 2,8 мм, и при трапецеидальной форме цикла время выдержки диска при таком прогибе его полотна составило 20 с. Частота приложения к диску циклов треугольной формы составляла 0,8 Гц. В соответствии с программой испытаний через каждые 500 циклов производили смену одного вида нагружения другим. [c.491]

Наряду со склонностью к саморазогреву частично кристаллические полимеры и многие композиты в определенной степени подвержены много- и малоцикловой усталости [43, 74], механизм которой, вероятно, имеет сходные черты с механизмом развития усталостных повреждений в металлах. Однако в полимерах никогда не возникает усталость, связанная только с циклическими сменами напряжений. Как и в случае циклического нагружения металлов при температурах, вызывающих ползучесть, процесс развития повреждений в полимерных материалах носит сложный комбинированный характер. Деструкция материала прогрессирует как номере накопления числа циклов нагружения, так и стечением времени выдержки под напряжениями различного уровня, причем существенное значение при данном коэффициенте асимметрии цикла приобретает его форма. Литературные данные по усталости полимерных материалов очень ограниченны. [c.36]

Электромагнитная резонансная установка для испьгганий образцов на усталость при регулярном или программном нагружении ЭД-ЮОМ. Предназначена для испытаний на многоцикловую усталость образцов с рабочим сечением 7,5 мм (ГОСТ 25.502-79) или образцов иной формы сечения из металлов или неметаллических материалов. Используется для получения характеристик сопротивления усталости и циклической трещиностойкости материалов. Испытания проводятся при консольном изгибе образца в одной плоскости с резонансным возбуждением нагрузки в двух режимах регулярного нагружения с коэффициентом асимметрии цикла от -1 до 1 и программного блочного нагружения с количеством ступеней от 7 до 6 (рис. 3). [c.137]

Роторы турбин и генераторов находятся под действием статических и повторно-статических (малоцикловых) напряжений, обусловленных центробежными силами и тепловыми нагрузками при испытаниях, эксплуатационных пусках и остановах, а также при изменении мощности. Число таких циклов может достигать 20—60 и более в год при общем числе за расчетный ресурс 500— 1000 и более. Повторяющаяся смена нагрузок вызывает в роторах (особенно в местах повышенной концентрации и значительных температурных напряжений) накопление малоцикловых повреждений. Сочетание повторных нагрузок с повышенными температурами в элементах конструкций высокого давления является причиной ускорения накопления повреждений за счет длительных статических повреждений. Кроме того, на низкочастотные (10- —10 Гц) циклы высоких напряжений накладываются высокочастотные (в диапазоне частот 10—150 Гц) циклы переменных напряжений, обусловленные действием нагрузок от силы тяжести на оборотных частотах , срывом масляного клина в подшипниках или вибрационных нагрузок за счет изгибных и крутильных колебаний роторов по соответствующим формам. Суммарное число циклов нагружения за расчетный ресурс достигает при этом 10 — 10 . Вибрационная составляющая циклических напряжений для роторов турбин и генераторов при современном уровне балансировки, предварительных доводочных работ и контроля вибраций при эксплуатации может быть снижена практически до безопасных уровней при нормальной эксплуатации. Но роль этой составляющей резко возрастает при изменении жесткости роторов на стадии развития в них макротрещин. Для роторов паровых турбин в интервале указанных низких и высоких частот могут иметь место циклы нагружения с промежуточными частотами (0,01 —10 Гц) в результате неравномерности давлений и температур потоков пара. Таким образом, фактический спектр механических и температурных напряжений для роторов турбин и турбогенераторов оказывается достаточно сложным. Сложность формы цикла возрастает по мере повышения температур (образуются деформации ползучести), а также за счет изменения асимметрии цикла при наличии остаточных напряжений. [c.7]

Уравнение Париса справедливо только при постоянном коэффициенте асимметрии цикла и поэтому не может объяснить влияние среднего напряжения цикла. Кроме того, параметры уравнения Париса зависят от окружающей атмосферы, частоты нагружения, формы цикла, природы сплава и т. д. Прим. ред.) [c.226]

Как было отмечено, при циклическом деформировании, в особенности при повышенных температурах, обычно происходит постепенное смещение петли пластического гистерезиса. В условиях мягкого цикла нагружения идет накопление односторонней деформации, которое обычно продолжается и после того, как изменение формы кривой циклического деформирования практически прекратилось. Этот процесс, получивший название циклической ползучести, при стабилизированной форме кривой деформирования характерен для асимметричных циклов нагружения (рис. А1.5). При значительных разма-хах напряжений достаточно самой небольшой асимметрии, которая практически всегда присутствует в опытах, чтобы началось накопление односторонней деформации. Последнее идет в сто- [c.25]

Таким образом, из анализа влияния второй составляющей цикла нагружения с учетом геометрии трещины (сквозная, несквозная), формы образца (пластина, сфера и др.) и асимметрии цикла можно заключить, что в уравнении Париса она может быть учтена таким же образом, как и в случае влияния асимметрии цикла при одноосном нагружении [c.158]

Результаты исследований сплавов ВТЗ-1 и ВТ5 также выявили существенное снижение долговечности образцов при разной длительности выдержки X [68, 100, 101]. Исследования сплава ВТЗ-1 были выполнены на полноразмерных дисках компрессоров, изготовленных по серийной технологии, путем их нагружения на специальном стенде, имитировавшем многоосное растяжение диска в эксплуатации через зоны установки лопаток. Были исследованы циклы треугольной, трапецеидальной формы и блок нагружения с наложением циклов малых амплитуд в период выдержки материала под нагрузкой с асимметрией 0,7-0,8. Постепенное снижение частоты нагружения с переходом к выдержке под нагрузкой привело последовательно к возрастанию СРТ и снижению долговечности и живучести дисков (табл. 7.1). [c.364]

Испытания материалов на повторное нагружение в зависимости от назначения получаемых характеристик проводят в различных условиях на обычных гладких образцах, образцах с концентрацией напряжений при различной форме и асимметрии цикла и температурных условиях [102, 115, 130]. На рис. 4.17 показаны кривые усталости в полулогарифмических координатах До—Ig JVf для сплава ВТ-8 здесь Да — размах напряжений Да = 2а , где [c.134]

Повторные знакопеременные и знакопостоянные нагрузки при нормальной температуре. При полной оценке усталостной прочности материала, несмотря на несомненную условность испытаний гладких образцов на усталость, эти испытания следует проводить. Результаты этих испытаний указывают тот предел, к которому должен стремиться предел выносливости конструкции (надрезанного образца) в зависимости от условий нагружения (степень асимметрии цикла, частота циклов и т. п.). Необходимо также оценивать чувствительность к надрезу при соответствующих режимах и условиях нагружения при этом способ изготовления надреза и его форма должны как можно больше соответствовать применяемым при изготовлении реальных деталей из изучаемого металла. [c.331]

Предел усталости не является постоянной, присущей данному материалу характеристикой и подвержен гораздо большим колебаниям, чем механические характеристики при статическом нагружении. Величина этого предела зависит от условий нагружения, типа цикла, в частности от степени его асимметрии, методики испытания, формы и абсолютных размеров детали, технологии ее изготовления, состояния поверхности и других факторов. [c.277]

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]

Итак, анализ особенностей разрушения дисков, используемых в разных ступенях компрессора двигателя Д-30, показывает, что в зависимости от состояния материала диска, условий его нагружения и зон зарождения трещин разрушение материала может определяться механизмами МНЦУ, МЦУ или их сочетанием. Наименьшая продолжительность периода роста трещины была отмечена у чувствительного к форме цикла нагружения материала в сл Д1ае его нагружения в области МЦУ с высокой асимметрией цикла порядка 0,95. В этом случае имеет место наибольшая степень повреждения материала за ПЦН и продвижение трещины за один полет может достигать в центральной части полотна диска 10 мм. [c.505]

Для фиксирования последовательности событий в цикле нагружения при формировании усталостных бороздок на образце прямоугольного сечения из алюминиевого сплава Д1Т с пределом прочности 450 МПа была выращена усталостная трещина полуэллинтической формы при уровне напряжения 190 МПа и уровне асимметрии цикла 0,1. Выращивание трещины было прекращено при достижении скорости ее роста около 1 мкм (10 м). Далее в каждом последующем цикле нагружения при частоте 0,1 Гц осуществляли последовательно увеличение максимального уровня напряжения при сохранении минимального уровня напряжения неизменным (рис. 3.31). Всего было реализовано 37 циклов с возрастающей амплитудой, после чего произошло разрушение образца. [c.174]

При установленных по уравнению (1.8) значениях Ка и по уравнению (1.7) определяются местные напряжения и деформации д.чя исходного (статического) и циклического нагружений эти данные позволяют охарактеризовать амплитуды ёц местных упругопластических деформаций и соответствующие им значения коэффициентов асимметрии цикла. Для заданной формы цикла с использованием деформационных критериев разрушения определяется число циклов Мд до образования макротрещины (рис. 1.3, а). При нормальных и умеренных температурах, когда температурно-временные эффекты не проявляются (кривая Тд на рис. 1.3, а, соответствующая кратковременным испытаниям со временем т ), разрушающие амплитуды деформаций ёа получаются выше, чем при возникновении статических и циклических деформаций ползучести при высоких температурах (кривая т на рис. 1.3, а, соответствующая эксплуатационному времени нагружения т ). Введение запасов по числу циклов и по разручнаю-щим амплитудам деформаций позволяет построить кривые допускаемых амплитуд деформаций [ва] и чисел циклов [Л ц]. Для построения кривых на рис. 1.3, а в первом приближении молено использовать результаты базовых экспериментов (см. рис. 1.2) при длительном статическом нагружении — предельные разрушающие напряжения a(,t и пластичность (определяемую через относительное сужение ф(,т)- При этолг следует учитывать (рис. 1.3, в), что изменение во времени величины о т зависит от типа металла и степени его легирования (например, никелем, хромом, молибденом и другими элементами) в меньшей степени, чем величины ё г- [c.14]

Более блестящая (наименее шероховатая) поверхность получается при малых перегрузках, когда скорость распространения трещины мала, а время ее развития велико. Гладкий и блестящий вид поверхности усталостной трещины объясняется не трением и наклепом, возникающими вследствие притирания смежных поверхностей трещины, как полагали некоторые исследователи, а связан с микроизбирательностью распространения усталостной трещины. Это подтверждается, например, блестящим видом поверхности усталостной трещины в шпильках, работающих на знакопостоянное растяжение с большой асимметрией цикла, при которой надавливание одной плоскости трещины на другую нёвозможно [61]. В зоне избирательного развития обычно видны характерные усталостные линии, волнообразно расходящиеся от очага разрушения, как из центра. Усталостные линии — это следы фронта продвижения трещины. Появление этих линий часто связано с некоторым изменением направления развития трещин, вследствие чего образуется небольшой уступ, выявляемый только при профилографировании. Другой причиной появления усталостных линий является изменение шероховатости поверхности излома при изменении степени перегрузки в процессе эксплуатации или вследствие других причин. Форма усталостных линий зависит от формы детали и характера ее нагружения. [c.123]

Испытания лопаток. В настоящее время получили широкое распространение испытания лопаток ГТД при симметричном цикле нагружения или при колебаниях лопаток на собственных частотах по одной из изгибных или крутильных форм при нормальной или при, повышенных температурах. Влияние асимметрии цикла, вызванной действием центробежных сил и газовых нагрузок, обычно определяют либо по результатам испытаний образцов — моделей лопаток, при растяжении с переменным изгибом, либо по результатам испытаний стандартных образцов при асимметричном растяжении—сжатии и соответсгвующей температуре. [c.119]

Заданная соотношением (275) и в табличной форме диаграмма полностью определена. Ее строят при пульсирующем цикле нагружения. Полученные по ней порогобые коэффициенты интенсивности напряжений K i являются константами материала. Изменение асимметрии цикла, масштабов объекта и пр. ведут к изменению уровня напряжений аэ, являющегося эквивалентом действующего одноосного напряжения, которое определяется выражением (239). [c.261]

Несинфазное нагружение крестообразных образцов из алюминиевого сплава Д16Т было реализовано при уровне первого главного напряжения = 130 МПа при асимметрии цикла R = 0,3 и соотношении главных напряжений 0,3 и 0,5 [92]. Исследованы углы смещения компонент двухосного нагружения (п/6), (п/3), (п/2), п, (Зп/2), (11л/6) в сопоставлении с синфазным нагружением 0° (360°). Выбор асимметрии цикла обусловлен необходимостью вывода ответных берегов усталостной трещины из возможного контакта при создании дополнительного продольного перемещения берегов трещины в условиях несинфазного нагружения. Значения углов сдвига фаз выбраны таким образом, чтобы охватить весь диапазон возможных смещений берегов усталостной трещины при двухосном нагружении плоских элементов авиационных конструкций. В рассматриваемом случае зона пластической деформации в вершине трещины наиболее полно может менять свою форму. [c.331]

Основные зaкoнo epнo ти, описывающие кинетику циклической и односторонне накапливаемой деформаций основаны на принципе обобщенной диаграммы циклического деформирования, а их форма в виде уравнений (2.10) и (2.18) относится к случаю сим.метричного нагружения. Вместе с этим известно, что изменение асимметрии нагружения приводит к тому, что равные с сим-метричны.м нагружением амплитуды напряжений снижают сопротивление деформированию материала в этих условиях [1]. Если для циклически упрочняющихся материалов этот эффект выражен незначительно и в первом приближении для оценки кинетики де-фор.маций могут быть использованы лишь амплитудные значения действующих напряжений и деформаций, то для циклически стабильных, а тем более разупрочняющихся материалов существенное значение имеют и средние напряжения цикла. В этой связи расчет кинетики деформаций основывается на приведенных значениях напряженихг и деформаций [1], причем последняя в виде ёщ, определяется по диаграмме статического разрушения, как соответствующая напряжению Одр = Пд хст , где х — коэффициент чувствительности к асимметрии, определяемый экспериментально и имеющий различные значения для полуциклов растяжения и сжатия. В этом случае приведенные напряжения для нечетных полуциклов определятся как Одр = о [1 Х1(1 -(- г)/ [c.65]

При циклах с выдержкой достаточно надежное влияние асимметрии может быть выявлено только специальными экспериментами по термоциклическому нагружению с постоянной составляющей, результаты которых иногда обрабатывают в форме зависимости разрушающего размаха деформаций Авр от среднего напряжения цикла От при различных значениях ччсла циклов N и выдержки 4 (рис. 3.5) [1, 14, 16]. [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...