Сопротивление деформированию и разрушению при циклическом нагружении

Изучение механического поведения материалов при циклическом деформировании в условиях нормальных, повышенных и высоких температур в изотермических и неизотермических случаях нагружения. Это направление охватывает сопротивление деформированию и разрушению (по моменту образования трещины) с разработкой критериев накопления квазистатических и усталостных повреждений при однородном напряженном состоянии и уравнений, описывающих закономерности деформирования без учета и с учетом реологических свойств. [c.4]

Для проведения испытаний с целью изучения закономерностей неизотермической малоцикловой прочности, а также неизотермического деформирования используются установки растяжения — сжатия, снабженные системами программного регулирования. В этих установках основные решения вопросов управления режимами неизотермического нагружения, измерения процесса деформирования и нагрева, регистрации параметров соответствуют использованным в исследованиях сопротивления деформированию и разрушению в условиях длительного малоциклового нагружения, а также в описанной выше крутильной установке. Применены системы слежения с обратными связями по нагрузкам (деформациям) и температурам, отличающиеся непрерывным измерением и регистрацией основных характеристик процесса (напряжение, деформация, температура) в форме диаграмм циклического деформирования, развертки изменения параметров во времени, а также кривых ползучести и релаксации при однократном и циклическом нагружении. [c.253]

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что изложенный в книге материал в ряде случаев базируется на ограниченном объеме данных и потребуется дальнейшее обоснование вопросов сопротивления деформированию и разрушению, например, при нестационарном, в том числе II случайном, режимах, в условиях высоких температур и неизотермического деформирования, а также для случаев сложного малоциклового и длительного циклического нагружения. [c.276]

При циклическом нагружении, как известно [1—4], сопротивление деформированию и разрушению определяется пластическими свойствами материала. При этом предельное состояние, опреде-ляюш,ее условие разрушения (возникновение треш,ин), в том числе при больших долговечностях > 10 циклов), может быть записано в виде [5] [c.65]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ ЖАРОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ И ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.69]

Разрушение при циклическом упруго-пластическом деформировании. Сопротивление разрушению при циклическом деформировании существенно зависит от характера нагружения (мягкое или жесткое) и циклических деформационных свойств материала. [c.623]

В процессе эксплуатации сильфонные компенсаторы в зависимости от особенностей технологического процесса испытывают От нескольких сот до тысяч циклов нагружения (до 10 ). При исследовании сопротивления материала циклическому деформированию и разрушению нагрузки и деформации выбирались исходя из указанного диапазона чисел циклов нагружения. [c.181]

Отмеченное непостоянство сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к необходимости осуществлять исследование прочности при малом числе циклов нагружения с непрерывным контролем и фиксацией изменения напряженного и деформированного состояния в процессе циклических нагружений. При этом методы определения механических свойств должны включать в равной степени исследование как деформационных, так и прочностных характеристик. [c.209]

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]

В процессе испытаний при длительном малоцикловом нагружении осуществляется сочетание процессов ползучести (релаксации) и накопления длительных статических повреждений, с одной стороны, и процессов циклического пластического деформирования и накопления усталостных повреждений, с другой, причем эти процессы могут влиять друг на друга. Поэтому изучение сопротивления длительному малоцикловому деформированию и разрушению (длительной малоцикловой прочности) должно основываться на закономерностях ползучести и длительной статической прочности и на закономерностях малоцикловой усталости и сводится к установлению закономерностей этого взаимного влияния. [c.211]

Сопротивление неизотермическому малоцикловому деформированию практически пе изучено, хотя существует ряд предложений по уравнениям состояния, подлежащих экспериментальной проверке. Сопротивление разрушению в этом случае изучалось весьма подробно при испытаниях на термическую усталость. Основная особенность таких испытаний состоит в создании нагрузок на образец за счет температурного расширения его при циклическом нагреве (охлаждении) в заданном диапазоне температур. При этом не обеспечивается идентичность деформирования на разных уровнях деформаций и в зависимости от числа циклов и, самое главное, нагружение может быть осуществлено только по одной схеме, не выявляющей всех особенностей циклического деформирования и разрушения. [c.212]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

В монографии систематически изложены вопросы сопротивления деформированию и разрушению при малоцикловом высокотемпературном нагружении. Разработаны способы интерпретации связи циклических напряжений и деформаций на основе изоциклических и изохронных диаграмм циклической ползучести и свойств подобия. Для определения предельных состояний по моменту образования разрушения используется деформационно-кинетический критерий длительной малоцикловой прочности. Закономерности деформирования и разрушения использованы для разработки основ методов оценки малоцикловой прочности элементов конструкций при нормальной и высоких температурах. [c.2]

Серенсен С. В., Шнейдерович Р. М. Исследование процессов дефориирова-ния и критериев разрушения металла при циклическом нагружении в упругопластической области,— В кн. Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения. Наука , 1967, с. 5— [c.50]

Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения определяется структурным состоянием материала и условиями нагружения. По циклическим свойствам принято различать циклически упрочняющиеся материалы, у которых ширина петли пластического гистерезиса с ростом числа циклов нагружения уменьшается разупрочняющиеся, деформирование которых сопровождается прогрессирующим увеличением ширины петли гистерезиса вплоть до разрушения, а также циклически стабилизирующиеся, для которых характерна неизменность ширины петли гистерезиса за исключением начального и конечного участков нагружения [1]. Один и тот же материал в зависимости от исходного структурного состояния может быть либо упрочняющимся, либо разупрочняющимся, либо циклически стабилизирующимся. О характере поведения материала при малоцикловом нагружении можно судить по его статическим свойствам материалы, у которых отношение величины равномерной деформации и общей при статическом разрушении больше 0,5, являются упрочняющимися, при 8в/8< 0,5 они разупрочняются, апри8в/е = 0,5 — стабилизируются [2]. Сопротивление конструкционных материалов малоцикловому разрушению определяется их исходной пластичностью и темпом ее исчерпания [3, 4]. Для упрочняющихся материалов характерен затухаюший темп накопления повреждений (рис. 1, кривая 1, алюминиевый сплав АД-33), для разупрочняющихся — прогрессирующий (кривая 3, сталь ТС) и для циклически стабилизирую щихся материалов — равномерный (кривая -2, сталь 22К) темп накопления повреждений. В последнем случае это накопление сравнительно равномерно в связи с тем, что петля гистерезиса не изменяется с ростом числа циклов нагружения, и неравномерность наблюдается лишь при квази-статическом разрушении, когда интенсивно накапливается односторонняя деформация, определяющая уровень квазистатического повреждения. [c.51]

Описываемые ниже методика и аппаратура обеспечивают возможность регистрации диаграмм циклического деформирования с соответствующими измерениями деформаций, наблюдения за испытываемым объектом с целью анализа условий возникновения и развития трещин и за структурными изменениями материала, определяющими его сопротивление деформированию и разрушению. Для реализации методики к испытательной установке серии МИР [ 1 ] разработаны и изготовлены система двухчастотного силовозбужде-ния с низкочастотным нагружением в области малоцикловой усталости и регистрацией при этом диаграммы циклического деформирования и система нагрева образца для осуществления данных испытаний в области высоких температур. Внешний вид модернизированной установки с пультом управления ее системами представлен на рис. 1. [c.15]

Для оценки несущей способности резьбовых соединений, применяемых в энергетике, нами исследованы характеристики сопротивления деформированию и разрушению шпилечных сталей 25Х1МФ и 20Х1М1Ф1ТР. Параметры сопротивления однократному деформированию у этих сталей при нормализации и закалке с высоким отпуском близки по своим значениям. Анализ диаграмм циклического деформирования при симметричном цикле нагружения показал, что исследуемые стали являются циклически стабилизирующимися. Ширина петли циклического гистерезиса почти линейна от величины исходной деформации. Циклический предел пропорциональности не зависит от степени исходного деформирования. Для обеих сталей существует обобщенная диаграмма упругопластического циклического деформирования как для мягкого, так и для жесткого нагружения. Характер разрушения гладких образцов зависит от уровня исходного деформирования и вида нагружения. При жестком нагружении наблюдался усталостный вид разрушения, при мягком как усталостный, так и квазистатический, а также переходной. [c.389]

Существенными при этом являются определение НДС в результате решения физической нелинейной задачи в температурно-циклической постановке, введение в расчет механических характеристик сопротивления деформированию и разрушению для рассматриваемого на каждой ступени нагружения температурного состояния в исследуемой зоне конструктивного элемента, учет влияния фазности циклов нагружения и нагрева. [c.151]

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются линейная и нелинейная механика разрушения де-формациогн1ые и энергетические критерии разрушения модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения процессы длительного циклического деформирования и разрушения сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях микромеханика процессов статического и циклического разрушений. [c.18]

Для уточненной] оценки прочности и долговечности элементов резьбовых соединений необходимо располагать расчетными или экспериментальными данными по изменению усилий, номинальных напряжений, деформаций и температуры в шпильках и по кривым малоциклового разрушения натурных соединений или их моделей. Кроме того, проводят исследование основных механических и циклических свойств применяемых материалов с установлением соответствующих параметров деформирования и разрушения [8, 14]. Ниже приведены результаты экспериментальных исследований сопротивления деформированию и разрушению сталей 25Х1МФ и ХН35ВТ, используемых для изготовления натурных шпилек основного разъема энергетических аппаратов [8]. Испытания проводились при мягком и жестком нагружениях на гладких цилиндрических образцах 011 мм в условиях комнатной температуры на программной испытательной установке фирмы [c.201]

Существенное снижение характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов при наличии дефектов типа грещин известно давно. Однако особенн большой интерес к влиянию трещин на прочность материалов и деталей машин проявляется в последние годы. Эго вызвано интенсивным развитием относительно нового> раздела механики твердого деформируемого тела — механики разрушения, рас сматривающей условия разрушения на основе анализа напряженно-деформированного сосгояния в вершине трещины. В этом направлении выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований, позволивших установить общие закономерности начала развития трещин, их стабильного развития и окончательного разрушения при циклическом нагружении с учетом влияния технологических,, конструкционных и эксплуатационных факторов. Эти исследования позволили еде-лагь следующие основные выводы. [c.3]

Снижение запасов прочности Hq, Hn и Пе по сравнению с указанными выше значениями (как и при расчетах сопротивления хрупкому разрушению) должно основываться на результатах тензометрических определений действительных нагрузок на моделях или натурных конструкциях, а также на экспериментальном изучении характеристик деформирования и разрушения применяемых конструкционных материалов в условиях, приближающихся к эксплуатационным. В некоторых случаях снижение запасов прочности основано на результатах натурных испытаний конструкций при циклическом нагружении. Однако и при проведении указанных выше испытаний материалов и конструкций запасы riQ, Пе и tiff должны быть соответственно не ниже 1,2—1,3 1,2— 1,5 и 3—5. [c.98]

Непостоянство сопротивления деформированию при циклическом нагружении да [пределами упругости материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к кеобходимости изучения при малоцикловом, длительном цикли- [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...