Процессы нагружения и разрушения в условиях эксплуатации

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Рассмотрим накопление повреждений, определяемое механическими факторами и напряженно-деформированным состоянием тела. Основное внимание уделим разрушению в условиях ползучести при больших длительностях, низких напряжениях и повышенных температурах. Именно в этих условиях работают нагруженные элементы конструкций в условиях эксплуатации. Известно, что повреждения можно подразделить на рассеянные дефекты — малые по размерам и встречающиеся во множестве в единице объема, и крупные магистральные трещины, появляющиеся обычно в финале процесса разрушения. Рассмотрим только рассеянные повреждения. [c.270]

За последние годы в СССР и за рубежом опубликован ряд работ по металловедению и технологии титановых сплавов, отражены современные подходы к проблеме их разрушения. Вопросы же циклической прочности и долговечности титановых сплавов с учетом влияния агрессивных сред освещены мало. Авторы попытались на основании собственных исследований и обобщения имеющихся отечественных и зарубежных материалов установить основные закономерности изменения свойств титановых сплавов при циклических нагружениях. Особое внимание при этом обращено на рассмотрение природы процессов накопления циклических повреждений в условиях агрессивных сред и на выявление факторов, отрицательно сказывающихся на надежности и эксплуатации при циклических нагрузках. [c.4]

Конечная цель всех исследований закономерностей усталостного разрушения управлять процессом распространения трещин путем его моделирования, вводя обоснованный контроль в зонах распространения трещин, сопоставляя прогноз с реализуемым процессом. По результатам контроля уточняются данные моделирования и обосновывается периодичность осмотров деталей по критерию роста трещин, а также разрабатывается система воздействия на деталь с трещиной в условиях эксплуатации или при ремонте с целью уменьшения скорости роста трещины вплоть до ее полной остановки. С точки зрения организационной структуры несомненно, что полностью система управления может быть реализована при взаимодействии многих организаций и научных направлений. Вместе с тем следует выделить решение задачи, являющейся основной, связанной с представлением о том, как ведет себя металл с развивающейся усталостной трещиной при эксплуатационном нагружении. В этом направлении выполнено множество исследований, которые обобщены, например в [6-11]. Из рассмотрения в качестве характеристики процесса разрушения скорости роста трещины и коэффициента интенсивности напряжения изучены различные внешние воздействия для множества конструкционных материалов. Однако все попытки ввести единообразное описание кинетического процесса до настоящего времени не дали положительного результата. [c.21]

Фрактографические исследования связаны с установлением соответствия между рельефом поверхности разрушения и видом силового воздействия, а также условиями нагружения. Считают [7], что критерием правильной расшифровки информации о процессе разрушения в результате анализа эксплуатационного излома является воспроизведение подобного рельефа излома в лабораторных условиях. Такое представление о подобии разрушения в лабораторном опыте и в условиях эксплуатации достоверно только с точки зрения подобия реакции материала на воздействие в опыте и в эксплуатации. Как будет показано далее, развитие разрушения с формированием того или иного рельефа излома является автомодельным процессом, который может быть реализован в различных условиях нагружения. [c.81]

На поверхности образца отклонение траектории трещины от горизонтальной плоскости является следствием формирования скосов от пластической деформации. В условиях эксплуатации вариация внешнего воздействия при неизменности процессов разрушения не влияет на ориентировку плоскости трещины в срединных слоях детали. По поверхности траектория трещины постепенно удаляется от срединной плоскости излома, однако в срединной части образца плоскость излома остается неизменной. Вот почему на масштабном макроскопическом уровне рассмотрение нормального раскрытия трещины для описания ее роста правомерно только в очень узком интервале длин трещин или при низком уровне напряжения применительно к пластичным материалам, когда величина скосов от пластической деформации пренебрежимо мала. В отношении малопластичных материалов допущение о нормальном раскрытии берегов трещины правомерно в широком диапазоне длин трещин и применимо к нагружению при любом уровне напряжения. [c.234]

Во втором слз ае нагружения материала в области выше критических условий влияние изменения частоты нагружения, выдержки под нагрузкой и температуры не изменяет механизма формирования усталостных бороздок. С увеличением температуры их шаг нарастает в связи с различными процессами разрастания затупления вершины или нарастанием пор перед вершиной (см. рис. 7.12). Однако их количество полностью характеризует количество циклов нагружения образца, а следовательно, и разрушенного в эксплуатации элемента конструкции. Поэтому оценка длительности роста усталостных трещин по числу усталостных бороздок является корректной для практики. В этом случае может быть проведена оценка уровня эквивалентной деформации или напряжения по соотношениям, представленным в главе 4 настоящей книги. Решение прямой задачи моделирования роста трещин в условиях многофакторного воздействия оказывается более сложной проблемой. Необходимо использовать вид уравнения с различной величиной показателя степени у длины трещины на основе испытания образцов для различных материалов. [c.359]

Без разработки ускоренных методов испытаний на надежность не может проводиться оценка перспективности и экономичности новых образцов машин, их модификаций и конструктивных усовершенствований. Обычно при проектировании и изготовлении опытных образцов не всегда располагают данными о поведении изделий в условиях эксплуатации, в то же время воспользоваться информацией о надежности аналогичных изделий не всегда представляется возможным. Расчетные инженерные методы определения надежности механических систем пока еще не разработаны, они могут быть созданы и внедрены только после накопления достаточного количества статистических данных о механических свойствах материалов, о спектрах и режимах нагружения и полного изучения физических процессов разрушения. Проблема усложняется еще и тем, что случайные величины наработки отдельных деталей и узлов машин не являются независимыми и, как правило, не представляют собой простейший поток отказов. [c.3]

Ответственные элементы многих современных машин и аппаратов подвергаются при эксплуатации интенсивным воздействиям переменных (часто циклических) температурных полей и механических нагрузок. Число циклов за срок службы может быть невелико (до 5 10 ), и тогда долговечность лимитируется условиями малоциклового разрушения. При чередовании переходных режимов работы, для которых характерно быстрое изменение нагрузок и температур, со стационарными длительными нагружениями существенное влияние на процессы деформирования и разрушения оказывает ползучесть. В таких условиях работает разнообразное технологическое оборудование металлургической и химической промышленности (засыпные устройства и колосники печей, кристаллизаторы, валки прокатных станов и машин для непрерывного литья заготовок, чаши, химические реакторы и др.), а также элементы газовых и паровых турбин (диски, лопатки, камеры сгорания), космических аппаратов и сверхзвуковых самолетов, активной зоны ядерных реакторов. Обеспечение их прочности и долговечности — сложная научно-техническая проблема, актуальность которой возрастает в связи с непрерывным повышением требований к технико-экономическим показателям и надежности машин и аппаратов. [c.3]

Пульсирующий цикл стационарного режима нагружения часто используется при исследовании кинетики усталостного разрушения. Однако в условиях эксплуатации рост усталостных трещин происходит при различных комбинациях асимметрии цикла, количества и направления действия сил и пр. Поэтому необходимо выяснить роль основных параметров цикла нагружения в развитии усталостных трещин. Наиболее изученной является асимметрия цикла нагружения, с которой целесообразнее всего начать рассмотрение влияния различных параметров цикла нагружения на процесс роста усталостных трещин. [c.158]

В целом, проведенные исследования показывают, что процесс шлифования титановых сплавов сопровождается существенными изменениями структуры материала поверхностных слоев, обработанных по разным технологическим режимам. Структурное состояние, формируемое в поверхностном слое при конкретных режимах шлифования, является наиболее важным в комплексе параметров, определяющих эксплуатационные характеристики промышленных изделий. Особую роль в формировании структуры металлических систем при поверхностной обработке и сопротивлении разрушению деталей при нагружении в условиях эксплуатации отводят диффузионным процессам. Диффузия легирующих элементов в зоне металла, подвергнутого поверхностной обработке, как показали приведенные результаты, в наибольшей степени влияет на долговечность изделий в целом. В связи с этим контроль структурного состояния поверхностных слоев с точки зрения диффузионного перераспределения основных легирующих элементов сплава и изменения фазового состава, а также развивающейся пластической деформации в этих слоях, накопления различного рода нарушений структуры-является важным в решении задачи повышения качества материала после поверхностной технологической обработки деталей. [c.150]

Между тем для реальных условий работы изделий, характеризующихся высокой и неоднородной напряженностью, значительной неравновесностью, закритические характеристики материала могут резко отличаться от таковых, полученных для гладкого образца. Длительность процесса разрушения может быть больше, а прочность существенно ниже при неравномерных условиях нагружения. Этим объясняются многие несоответствия, иногда очень резкие, между результатами лабораторных механических испытаний гладких образцов и поведением материала в деталях сложной формы в условиях эксплуатации. [c.72]

Процессы, происходящие в металле сварных соединений, могут привести к хрупким разрушениям сварных конструкций. Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть конструктивные недостатки — наличие макроскопических концентраторов напряжений, дефекты сварных соединений — раковины, поры, шлаковые включения, подрезы по краю швов, а также различного вида несовершенства кристаллического строения металлов, микротрещины и полости, роль которых как концентраторов напряжений резко возрастает в условиях эксплуатации. В зависимости от материалов, применяемых в конструкциях, окружающей среды и вида нагружения исходные дефекты могут развиваться в трещины очень медленно или, наоборот, катастрофически быстро. [c.84]

Таким образом, проведенные исследования позволили отклонить предположения о разрушении металла коллектора в результате снижения малоцикловой прочности или коррозионного растрескивания. Необходимо подчеркнуть, что и по другим характеристикам, таким, как хрупкая прочность, сопротивление усталостным разрушениям на стадии зарождения и развития трещин на воздухе и в коррозионной среде, были подтверждены высокие показатели, при которых преждевременное разрушение коллектора не должно было бы произойти. Вместе с тем, эксперименты по замедленному деформированию (растяжение гладких образцов с малой скоростью деформирования) в коррозионной среде показали, что при составе среды, соответствующей отклонениям, имевшим место в процессе эксплуатации разрушившихся коллекторов (низкий водородный показатель pH, присутствие кислорода), может происходить значительное снижение пластичности стали, причем тем большее, чем ниже скорость деформирования. Такая закономерность соответствует зависимости критической деформации от скорости деформирования в условиях ползучести материала (см. гл. 3). Данное обстоятельство привело к необходимости изучения возможных временных процессов деформирования материала коллектора при стационарном нагружении. Выполненные эксперименты, ре-з льтаты которых будут представлены ниже, показали, что [c.328]

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа возникновение трещины, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. В зависимости от материала, геометрии изделия и условий нагружения продолжительность стадии медленного развития может быть различной либо совсем отсутствовать, либо быть весьма длительной. В последнем случае отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии контроля за их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. Для этого необходимо знание скорости медленного развития и критического размера трещины, свыше которого начинается ее нестабильное распространение. [c.545]

Таким образом, методы прогнозирования ресурса должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле. В качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов нагружения до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации аппаратов вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т.е. временного сопротивления и предела текучести металла. Для конструктивных элементов оборудования из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, работающих при нормальных условиях эксплуатации, значение предела текучести может возрастать до 20%. Заметим, что временное сопротивление Gb является расчетной характеристикой при выполнении прочностных расчетов по действующим НТД. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы аппарата можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим отраслевым нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы аппарата его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности К в, снижение пластичности и вязкости, которые определяют ресурс длительной прочно- [c.366]

Многие детали узлов трення машин в определенных условиях эксплуатации подвергаются воздействию одновременно коррозии и механического нагружения. В этих случаях усиливается интенсивность разрушения поверхностей трения и развиваются процессы коррозионно- [c.136]

Таким образом, инфраструктура методического обеспечения неразрушающего контроля элементов ВС, а также и сами средства контроля позволяют вводить в эксплуатацию принцип безопасного повреждения конструкций по критерию появления и возникновения, например, усталостных трещин. Однако решение проблемы перехода к эксплуатации по безопасному повреждению не может быть связано только с совершенствованием инфраструктуры средств и методов контроля. Важнейшее значение при введении контроля имеет обоснованность его периодичности. Она может быть оценена с достаточной точностью на основе методов анализа закономерностей распространения усталостных трещин, как на основании испытания образцов, так и на основе изучения поверхностей разрушения (изломов) элементов конструкций, в которых уже был реализован частично или полностью процесс распространения усталостной трещины в эксплуатации. Перенесение данных о закономерностях роста трещины, выявленных в лабораторном опыте, на элементы конструкций связано с использованием критериев подобия или соответствия закономерностей роста трещины в образце и детали при различных условиях нагружения. [c.72]

Скорость роста длинных усталостных трещин зависит от коэффициента интенсивности напряжения (КИН), и между ними установлена S-образная зависимость при неизменном уровне напряжения, которая аналогична зависимости, представленной на рис. 3.1а. Вид и положение кинетической кривой существенно зависят от условий нагружения и геометрии детали. Поэтому далее, рассматривая процесс развития разрушения, мы будем разделять нагружение материала (образец) в тестовых условиях и при многопараметрическом воздействии на деталь в лаборатории, на стенде или в эксплуатации. Тестовые условия используют для определения механических характеристик материала, когда применительно к испытаниям стандартных образцов оговорены их размеры, частота нагружения, температура, степень агрессивного воздействия окружающей среды и прочее. Элементы конструкций, в большинстве случаев, существенно отличаются по геометрии от стандартных образцов, и условия их нагружения, как правило, не соответствуют тестовым условиям опыта. [c.132]

Процесс разрушения элемента конструкции в эксплуатации отражен в реакции материала на все многообразие условий его нагружения, выраженное в формировании определенной морфологии рельефа излома в направлении развития усталостной трещины. По параметрам рельефа излома, таким, например, как усталостные бороздки, может быть восстановлена кинетика распространения усталостной трещины в терминах — скорость процесса разрушения по длине трещины. Если исходить из того, что каждому диапазону воздействия или условиям нагружения, или их сочетанию соответствует своя реакция материала, приводящая к реализации определенного механизма разрушения, то тогда по параметрам рельефа излома легко определить, в каком диапазоне воздействия работал материал. Но в таком случае для каждого диапазона или условий нагружения должна быть построена своя базовая или тестовая кинетическая кривая, и уже она может быть использована для описания процесса роста усталостных трещин в строго установленных границах ее использования. При рассмотрении реализованного процесса роста трещины на основе изучения, например, параметров рельефа излома или слежения за ростом трещины в ходе периодического эксплуатационного контроля получаемой информации достаточно, чтобы по данным эксплуатационного контроля решать вопросы об обеспечении [c.187]

Подавляющее большинство разрушений элементов конструкций в эксплуатации, в том числе и авиационных, происходит в условиях макроскопической ориентации плоскости треш ины нормально к поверхности детали. Одновременно с этим доминирует нормальное раскрытие берегов трещины при разнообразном многопараметрическом внешнем воздействии, о чем свидетельствуют параметры рельефа излома, формируемые в направлении роста трещины. Следует подчеркнуть, что речь идет не только о подобии ориентировки трещины, но и о подобии между последовательностью реализуемых механизмов разрушения при распространении трещины в эксплуатации в случае многоосного нагружения и в лабораторном опыте, когда осуществлено одноосное циклическое растяжение образца с различной асимметрией. Указанное геометрическое и физическое подобие позволяет ввести универсальное описание процесса роста усталостных трещин по стадиям при многопараметрическом внешнем воздействии. [c.233]

При любом виде разрушения, даже когда материал диска и не проявил своей чувствительности к условиям нагружения, можно перейти от реализованного процесса роста трещины, оцененного по параметрам рельефа излома количественно, к случаю с наименьшей продолжительностью периода разрушения. Для этого вводят периодичность осмотров дисков через минимальное число полетов. Ее определяют в результате исследования излома диска, разрушенного в эксплуатации, определения ведущего механизма разрушения материала и по- [c.470]

Приведенные результаты оценок длительности процесса роста трещины, общей длительности зарождения и роста трещины, сопоставления оценок нагруженности лопаток в сечении разрушения с уровнем эквивалентного напряжения показывают, что анализируемое разрушение было реализовано в нормальных условиях эксплуатации двигателя. Разрушение лопаток имело характер МЦУ, [c.587]

Стойки шасси ВС имеют разнообразные конструктивные элементы, разрушение каждого из которых может приводить к серьезным последствиям в процессе выпуска или уборки шасси, совершения посадки и руления. В зависимости от зоны расположения детали, вида ВС и условий нагружения элемента конструкции усталостные трещины могут возникать на разных стадиях эксплуатации, и период развития треш ины может существенно различаться не только количественно, но сама природа развития трещин может соответствовать разным процессам разрушения. В связи с этим представляет интерес оценка и сопоставление между собой процесса распространения трещин в одноименных деталях, но по разным сечениям (зонам), а также по разным элементам конструкций, но в одной зоне узла. Применительно к разным типам ВС и зонам стоек шасси повреждения деталей могут происходить за полетный цикл нагружения на разных этапах полета — в процессе руления, на разворотах или при уборке или выпуске шасси. В результате этого накопление повреждений в детали происходит в разных зонах с различной длительностью для стадии зарождения и периода роста трещины, что приводит к необходимости введения дифференцированной периодичности осмотров детали для разных ее зон. [c.773]

Наиболее распространены и более соответствуют массовым условиям службы деталей конструкций в эксплуатации испытания с заданным размахом нагрузки. Однако имеются практически важные случаи, когда процесс усталостного разрушения определяется условиями постоянства амплитуды деформаций (шатунно-кривошипные механизмы, подкладки рельсовых скреплений, деформация которых ограничена высотой пазухи в железобетонной шпале, термические напряжения в защемленных деталях тепловых агрегатов и др.). Также возможен промежуточный тип нагружения, когда ограничение деформации наступает после более или менее длительной работы при заданном размахе нагрузки, например после появления трещины, или же при непостоянном циклическом режиме, когда имеются ограничители деформаций (например, ограничители деформаций в автомобильных рессорах и др.). [c.18]

При проведении анализа отказов необходимо одновременно учитывать все факторы, приводящие к тому или иному виду разрушения, так как один и тот же дефект в одних случаях может вызвать разрушение, а в других — нет. Так, например, все машиностроительные материалы содержат дефекты (неоднородность структуры и состава, остаточные напряжения, трещины в сварных швах и т. п.), многие из которых настолько малы, что их трудно обнаружить обычными методами исследования материалов без разрушения образца. При неблагоприятных условиях нагружения и эксплуатации дефекты могут увеличиваться, приводя к отказам. Типичным примером этого является процесс роста микроскопической трещины при переменных нагрузках или под действием коррозионной среды. [c.30]

Ползучесть, т, е. необратимое деформирование материгша под действием постоянной нагрузки или постоянного напряжения, и обусловленное им разрушение конструкций уже в течение длительного времени привлекают внимание широкого круга специалистов-материаловедов. Интерес к исследо-ванию процессов деформирования и разрушения, развивающихся при таком нагружении, связан прежде всего с требованиями практики, поскольку многие конструкции и материалы в условиях эксплуатации подвергаются действию постоянной нагрузки. Для разработки новых конструкционных материалов, выдерживающих такие условия эксплуатации, необходимо иметь детальную информацию об эволюции структуры материала в течение всего периода времени р момента его нагружения до полного разрушения. Получение такой информации является важнейшей задачей современной физики прочности и пластичности, поскольку именно она лежит в основе научного подхода к решению центральной задачи материаловедения - созданию материалов с за-, данными механическими свойствами, а также прогнозированию их долговечности под нагрузкой. [c.5]

Исследование первоначально отказавшей детали с целью установления причин появления в ней трещины, выявленной при техническом обслуживании ВС в условиях эксплуатации или при его ремонте, подразумевает проведение комплекса лабораторных исследований. Собственно фрактографическому анализу — изучению излома — предшествует анализ условий работы детали, ее нагруженности, повторяемости аналогичных разрушений и пр [6-13]. В задачу анализа излома элемента конструкции входит первоначальная оценка природы возникновения трещины, получение информации о процессе ее распространения и условиях перехода к окончательному разрушению. Указанные три этапа накопления повреждения в конструкции до ее окончательного разрушения могут оказаться невзаимосвязанными. Зарождение трещины может быть следствием высокой концентрации напряжений, вызванной наличием производственного дефекта материала (поры, раковины и пр.). При этом развитие трепцт-ны может быть обусловлено, например, высоким уровнем напряжения, не соответствующим заложенной конструктором в расчете величине напряжения. Наконец, окончательное разрушение может быть результатом кратковременной перегрузки [c.79]

Разрушение материала в условиях сдвига связано не только с процессом роста трещины по плоскостям скольжения. Даже при циклическом нагружении путем скручивания образцов развитие разрушения может происходить путем первоначального разрушения отрывом в направлении по касательной к границе фронта трещины [37, 38]. Такая ситуация имела место в условиях эксплуатации при разрушении шарнирного устройства в результате его заклинивания и повторного скручивания. Плоскость разрушения располагалась по галтельному переходу и была макроскопи- [c.92]

Переход к разрушению элементов авиационных конструкций на заключительной фазе развития усталостной трещины может быть осуществлен в широком диапазоне температурно-скоростных условий нагружения. Возможны разнообразные ситуации по интенсивности напряженного состояния материала в зоне страгивания трещины применительно к широкому классу конструкционных материалов на основе железа, титана, алюминия, магния и никеля. Поэтому в условиях эксплуатации могут быть достигнуты ситуации с минимально реализованной вязкостью разрушения вплоть до межзеренного проскальзывания или, напротив, может произойти высокопластичное разрушение, в котором сочетаются процессы внутризе-ренного скольжения и межзеренной ползучести. Вся совокупность реализуемых таким образом ситуаций в условиях эксплуатации должна рассматриваться с единых энергетических позиций с привлечением карт или диаграмм областей устойчивого поведения материала [40-42]. [c.97]

Из приведенных выше данных об условиях эксплуатационного нагружения и разрушения конструкций следует, что большое число несущих элементов конструкций и деталей машин в процессе эксплуатации подвергается действию циклических нагрузок (механических, электромагнитных и тепловых) с числом циклов от 1 до 10 при температурах от -250°С до -Ь600°С. При этом время одного цикла нагр> жения может измеряться от секунд до тысяч часов. Применяемые кон-стр>т<ционные металлические материалы и.ме-ют пределы текучести от 150 до 1500 МПа, пределы прочности от 400 до 2000 МПа, относительное сужение от 5 до 70%. [c.77]

Для вероятностной оценки сроков службы по критерию сопротивления усталостному разрушению и для описания надежности элементов конструкций в условиях эксплуатации Я. Сед-лачек [75] предложил использовать статистическое описание процесса усталости при стационарном переменном нагружении, позволяющее охарактеризовать рассеяние сроков службы элементов конструкций. Для нестационарной нагруженности, описываемой фиксированной функцией распределения величин измеренных напряжений Б. Лундберг [66] предложил определять допустимые сроки службы элементов авиационных конструкций в зависимости от требований к их надежности, используя линейное суммирование повреждения и кривые усталости с вероятностной оценкой разрушающего числа циклов. [c.255]

В практике лабораторных испытаний наиболее распространенным методом испытаний на усталость является метод Велера [133—137], связанный с испытанием большого числа образцов при различных напряжениях и определением предела выносливости. Как правило, число образцов, необходимых для получения кривой Велера, составляет не менее 10. Кривые усталости, построенные по методу Велфа, определяют предел выносливости в зоне ограниченной долговечности, число циклРв которое выдерживает образец до разрушения при данном номиналы ом напряжении. Они совсем не учитывают влияния трещин (нарушений салонности), образующихся и развивающихся в процессе испытаний, на общее сопротивление усталости. Однако в условиях эксплуатации в нагруженных узлах и деталях это номинальное напряжение (предел выносливости) может быть значительно превышено в местах образования трещин или в местах расположения концентраторов напряжений. Очевидно, что, используя результаты испытаний на усталость, полученные по методике Велера, можно существенно превысить безопасное допустимое напряжение при расчете нагруженных узлов деталей. [c.136]

Свойства металлов после заверщения технологических операций, установленные при испытании образцов в лабораторных условиях. характеризуют качество металла, правильность 1Н соответстчие режимов проведенной обработки и, в известной мере, пригодность металла к службе. Однако численные значения этих свойств могут не соответствовать фактическим свойствам и поведению металла в конструкциях в различных условиях службы. Конструкция изделий (их размеры, форма, наличие ослаблений), ус-Товия нагружения (характер напряженного состояния, скорость и длительность приложения нагрузки, повторность ее приложения и т. д.), условия эксплуатации (температура службы, воздействие окружающей среды), а также протекающие в известных условиях в процессе хранения или службы явления старения оказывают значительное влияние на механические и, в особенности, ударные свойства стали. Рассмотрим влияние некоторых из этих факторов на ударную вязкость стали и возможные пути повышения стойкости изделий против ударного разрушения. [c.36]

Б процессе эксплуатации изменения нагрузки и температуры во времени нередко имеют циклический характер. Испытания материалов до разрушения в условиях многократно повторяющихся циклов изменения температуры и нагрузки обычно называют щюграммными, и они представляют собой большую самостоятельную область исследований. Б настоящем параграфе рассмотрены лишь примеры, связанные с технологией изготовления сварных конструкций, когда необходимо проводить испытания по заданной программе нагружения в условиях изменяющихся температур. Наиболее типичными случаями являются [c.461]

Высокая коррозионная стойкость алюминия и его сплавов в условиях агрессивных сред, характерных для нефтедобывающей промышленности, делает перспективным их использование в качестве конструкционного материала для изготовления буровых, насоснокомпрессорных труб и деталей газопромыслового оборудования. Известно, что алюминий и его сплавы подвергаются коррозионному разрушению в результате общего растворения, питтинга, межкристаллит-ной коррозии, коррозии под напряжением, расслаивающейся коррозии. Вид коррозионного разрушения определяется составом алюминиевого сплава, зависит от состава коррозионной среды и условий эксплуатации. Так, при использовании бурильных труб из алюминиевых сплавов возможно развитие контактной коррозии за счет соединения их с остальными замками. В зазорах резьбовых соединений происходят процессы щелевой коррозии, а при нагружении таких соединений пере-меннылА нагрузками возникают процессы фреттинг-коррозии. Значительное влияние на характер коррозионного разрушения оказывает pH коррозионно-активной среды. Практика эксплуатации алюминиевых труб показывает, что с увеличением pH от 1 до 13 меняется характер коррозионного поражения равномерная коррозия — в сильнощелочной, щелевая - в сильно кислой областях, питтинговая - при pH = 3-11. [c.120]

Скорость деформации и температура аналогичным образом влияют на параметры процесса разрушения через изменение жесткости напряженного состояния, не меняя самого процесса в определенном диапазоне изменения указанных факторов. Сочетание низкой скорости деформации и высокой степени стеснения пластической деформации может изменить механизм вязкого разрушения, например от преимущественного формирования ямочного рельефа в условиях отрыва до вязкого внутризеренного, путем сдвига при нарушении сплошности по одной из кристаллографических плоскостей. Указанный переход в развитии процесса разрушения был выявлен при испытании круглых образцов диаметром 5 мм с надрезом из жаропрочного сплава ЭИ437БУВД при температуре 650 °С. Медленный рост трещины характеризовался следующими элементами рельефа гладкие фасетки со следами внутризеренного множественного скольжения по взаимно пересекающимся кристаллографическим плоскостям, вышедшим в плоскость разрушения, и волнистый рельеф в виде пересекающихся ступенек, которые также отражают процесс кристаллографического скольжения (рис. 2.6а). Аналогичный характер формирования поверхности разрушения был выявлен в изломе на участке ускоренного роста трещины при эксплуатационном разрушении диска турбины двигателя (рис. 2.66). Диск был изготовлен из того же жаропрочного сплава ЭИ437БУВД. Разрушение диска было усталостным. Сопоставление описываемых. элементов рельефа в ситуации монотонного растяжения с низкой скоростью деформации и повторное циклическое нагружение дисрса в эксплуатации привели к идентичному процессу разрушения. В отличие от разрушения образца в диске развитие трещины происходило при медленном возрастании нагрузки в момент за- [c.91]

Протекающие в материале процессы в случае эксплуатационных разрушений могут протекать не в строгом соответствии с диаграммами или картами Эшби. Это обусловлено существованием критических условий по масштабному уровню протекания процесса эволюции открытых систем в соответствии с принципами синергетики [43-46]. При различном сочетании одновременно действующих нескольких факторов в результате эффекта их суммарного воздействия, взаимного влияния друг на друга может измениться критическая величина используемого (одного) параметра, который применяется для определения границы смены механизма разрушения. Многофакторная оценка поведения материала при различном сочетании параметров внешнего воздействия подразумевает комплексное изучение границ перехода от одних протекаемых процессов разрушения материала к другим с использоваттем интегральных характеристик эволюции поведения материала и рельефа излома в оценке условий его нагружения в эксплуатации. [c.99]

Выполненные расчеты периода роста усталостной трещины относились к начальной зоне разрушения в пределах формирования усталостных бороздок. Вместе с тем, как показывает анализ закономерности формирования усталостных бороздок, в процессе эксп.яуатации нагружение диска было реализовано но условию создания постоянной деформации. На это указывала и значительная протяженность участков излома, сформированных на этане нестабильного роста трещины. В связи со значительной протяженностью зон II и III на указанном этапе подрастания трещины и необходимостью решения вопроса о периодичности контроля дисков с наибольшей продолжительностью эксплуатации двигателя между двумя соседними осмотрами имелась необходимость оценки периода роста трещин по этим двум зонам. Она была выполнена на основе известных представлений о закономерности роста усталостных трещин при следующих допущениях [c.551]

В представленном соотношении указана связь между определяемым фрактографически уровнем эквивалентного напряжения <7 и уровнем одноосного циклического напряжения с нулевой асимметрией цикла через поправочную функцию с параметрами X,. Каждый параметр характеризует условия циклического нагружения элемента конструкции в эксплуатации. Поскольку после разрушения любого элемента конструкции, в том числе и лопаток ГТД, никогда не известны условия его нагружения в полной мере, то всегда определяемая фрактографически величина эквивалентного уровня напряжения не позволяет дать оценку значимости в разрушении того или иного фактора внешнего воздействия. Однако она указывает на интегральную роль условий нагружения на затраты энергии при циклическом нагружении материала в процессе роста трещины. [c.581]

В изломах по всем исследованным трещинам были выявлены мезолинпи усталостного разрушения, шаг которых возрастал в направлении развития процесса разрушения (рис. 13.45). Во всех трещинах шаг мезолиний монотонно нарастал в направлении роста трещины, что свидетельствовало о регулярном нагружении шпангоута от полета к полету вертолета. Блоки мезолиний усталостного разрушения характеризуют развитие трещины в каждом полете вертолета, как это было продемонстрировано выше применительно к вертолету Ми-2. Поэтому они были использованы для оценки длительности роста трещины в полетах и часах из условия средней продолжительности полета вертолета 30 мин (см. табл. 13.4). Сопоставление длительности роста усталостных трещин в разных зонах для каждого вертолета свидетельствует о том, что первыми зародились трещины А1 и Б1 при реализованной ими длительности 950 и 1550 ч соответственно. Каждая из указанных трещин не достигла своего предельного размера, и ее стабильный рост в эксплуатации еще мог продолжаться значительный период времени. Полученная оценка длительности роста трещин, с учетом того факта, что трещины были далеки еще от предельного размера, позволила сделать следующий вывод. В пределах существующего межремонтного ресурса в 1000 летных часов зародившаяся первой усталостная трещина непосредственно после ремонта не достигнет своего предельного состояния до поступления вертолета в следующий ремонт. [c.729]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...