Распространение трещины при многоцикловой усталости

Распространение трещины при многоцикловой усталости [c.207]

Обычно результаты испытаний на распространение трещины при многоцикловой усталости представляют в двойных логарифмических координатах в виде соотношения между dl/dN и АК, причем в довольно широком интервале dl/dN наблюдается прямолинейная зависимость. Результаты экспериментов, приведенные на рис. 6.19, б, представлены в двойных логарифмических координатах на рис. 6.20. Видно, что экспериментальные данные могут быть выражены одной прямой линией, уравнение которой. [c.209]

Наблюдаемые усталостные линии в зоне № 3 1 меют регулярность формирования, хотя и уменьшается их шаг в направлении развития трещины. Их число составило около 70. К моменту обнаружения каскада несплошностей вал имел наработку с начала эксплуатации 481 циклов запуска и остановки агрегата. Получаем относительный период роста трещины около 30 %, что для области многоцикловой усталости, которая соответствует процессу распространения трещины при формировании усталостных линий, не противоречит общим представлениям о развитии усталостных трещин. [c.702]

Далее следует рассмотреть особенности распространения трещины при высокотемпературной многоцикловой усталости. [c.210]

В результате исследования было, таким образом, подтверждено, что поверхностный наклеп является эффективным средством повышения сопротивления малоцикловой усталости всех исследованных материалов. Показано, что влияние наклепа в большей степени сказывается на увеличении ограниченного предела выносливости по разрушению. Предел выносливости по трещинообразованию изменяется значительно меньше. Полученные закономерности показывают, что как и при обычной многоцикловой усталости, остаточные сжимающие напряжения, возникающие при поверхностном наклепе, тормозят распространение трещин малоцикловой усталости. [c.168]

Термин усталость применяется для обозначения разрушения в виде неожиданного внезапного разделения детали или элемента машины на две или более части в результате действия в течение некоторого времени циклических нагрузок или деформаций. Разрушение происходит путем зарождения и распространения трещины, которая после достижения некоторого критического размера становится неустойчивой и быстро увеличивается, вызывая разрушение. Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях. Когда величины нагрузок и перемещений таковы, что разрушение происходит более чем через 10 ООО циклов, явление обычно называется многоцикловой усталостью. Когда же величины нагрузок и перемещений таковы, что разрушение происходит менее чем через 10 ООО циклов, явление называется малоцикловой усталостью. [c.17]

Дальнейшее развитие представлений о периодичности и стадийности процессов накоплений повреждений в области многоцикловой усталости в работах [20, 21], показало, что весь процесс усталости металлических материалов по аналогии с деформированием при статическом растяжении можно разделить на два периода зарождения усталостных трещин и распространения усталостных трещин. Впоследствии мы будем рассматривать закономерности усталостного разрушения в основном в области многоцикловой усталости, хотя при рассмотрении многих аспектов проблемы многоцикловой и малоцикловой усталости бывает разделить трудно. [c.49]

Обобщенная диаграмма многоцикловой усталости, представленная на рис. 2.10 [23, 24], отражает основные закономерности накопления повреждаемости в основных периодах и стадиях процесса усталостного разрушения металлических материалов, имеющих на кривой статического растяжения физический предел текучести. В диапазоне циклических напряжений от O /e до 0 весь процесс усталости в зависимости от числа циклов нагружения можно разделить на два основных периода (по аналогии со стадийностью процессов пластической деформации и разрушения при статическом нагружении [22]) зарождения усталостных трещин и распространения усталостных трещин (заштрихованная область на рис. 2.10). [c.49]

Сравнения приведенных выше теоретических результатов с различными экспериментами свидетельствуют о том, что предложенная в [109] и приведенная выше теория циклического роста трещины в тонкой пластине пригодна для описания многоцикловой усталости. В этом случае она позволяет сделать правильные выводы относительно длины нераспространяющейся трещины, скорости распространения трещины в различные этапы ее роста, влияния асимметрии цикла. При слишком малой начальной длине трещины, когда амплитуда напряжений, при которых она растет, приближается к пределу текучести (в результате чего происходит сильное увеличение начальной длины пластической зоны), характер процесса изменяется локализованные пластические деформации уступают место пластическим деформациям в относительно больших объемах материала. Это выражается в переходе к малоцикловой усталости, для которой указанная теория непригодна. [c.172]

Прежде всего следует рассмотреть проблему распространения Трещины при многоцикловой усталости при комнатной температуре. На рис. 6.19, а приведено экспериментально установленное соотношение между скоростью распространения трещины dlldN I — длина трещины, N — число циклов нагружения) и размахом коэффициента интенсивности напряжений. Эксперименты провели в вакууме, используя образцы в виде двухконсольной балки размером 150x60 мм. Подробная характеристика исследованных сплавов приведена в табл. 6.1. [c.207]

Влияние температуры кривых) на скорость распространения трещины при многоцикловой усталости в сплаве Hastelloy Х-280 (R =0,05, v = = 40 цикл/мин) [31 ] [c.210]

Распространение трещины при многоцикловой усталости, удовлетворяющее условиям микротечения даже при высоких температурах, описывается законом, в соответствии с которым скорость трещины зависит от числа циклов нагружения при определенном А/С, практически одинаковом при комнатной и- низкой температурах. Зависимость от частоты нагружения (и связанная с ней зависимость от температуры) вызвана не влиянием ползучести, а во многих случаях связана со структурой металлов или хрупкостью, [c.214]

Известно, что расстояние между полосами определяет перемещение трещины за один цикл. Следовательно, подрастание усталостной треш.ииы в данном случае происходит нелинейно и ускоряется перед дорывом. Результаты фрактографического анализа показывают, что усталостная трещина при малоцикловой усталости зарождается в теле зерен и характер ее распространения является внутризеренным. Следовательно, при малоцикловом нагружении конструкционной стали 15Г2АФДпс изменение характера макроразрушения связано с изменением характера микроразрушения на структурном уровне статическому разрушению соответствует внутризеренное распространение трещины, квазистатическому — смешанное, малоцикловому усталостному — внутризеренное. При этом следует отметить, что нет принципиального различия в характере разрушения стали 15Г2АФДпс при испытаниях в условиях малоцикловой и классической многоцикловой усталости в одном и другом случае при развитии усталостной трещины происходит внутризеренное разрушение [4]. [c.138]

На рис. 5.41 приведены микрофотографии, иллюстрирующие распространение трещины от основания надреза при испытаниях на ползучесть плоских образцов с двусторонним надрезом из стали 1Сг — 1Мо — 0,25V для роторов турбин. В подобных материалах с низкой пластичностью раскрытие трещины незначительно. В некоторых случаях трещины распространяются зигзагообразно (рис. 5.41, а), соединяясь с зернограничными трещинами, образовавшимися перед основной трещиной. Однако величина пластической зоны у вершины трещины (области большой деформации ползучести), как показано в правой части этого рисунка, довольно велика по сравнению с длиной трещины. Оэстояние микротекучести, подобного состоянию при многоцикловой усталости, Б данном случае не возникает. [c.166]

Рис. 6.19. Соотношение между скоростью распространения трещины в различных материалах при многоцикловой усталости г]ри комнатной температуре и размахом коэффициента интенсивности напряжений Д/С (а) и KKJE (б) синусоидальный цикл напряжений й, R 0 температура 21—24 °С V = 1-=-5 Гц

Рис. 6.22. Соотношение между скоростью распространения трещины в сплаве 1псоие1 Х-750 при многоцикловой усталости на воздухе при 5 38 °С (R = 0,05, V = 40 цикл/мин) и размахом коэффициента интенсивности напряжений [30]

На рис. 6.23 приведены экспериментально определенные зависимости скорости распространения трещины в сплаве Hastelloy Х-280 при многоцикловой усталости от температуры. Хотя в этом случае по оси абсцисс отложены величины KKIE, одной кривой тем не менее не получается. Можно предположить, что помимо температурной зависимости модуля упругости Е скорость распространения трещины увеличивается под влиянием высокотемпературного окисления. [c.211]

Описаны также результаты испытаний на распространение трещины при высокотемпературной многоцикловой усталости в нержавеющей стали 18-8 [32—34] и в сплаве In onel 800 [35]. Эти испытания проведены при довольно высокой частоте нагружения. Следует отметить, что во многих случаях при высоких температурах обнаружена зависимость dlldN от частоты нагружения. Такая [c.211]

На рис. 6.35 приведены результаты испытаний на распространение трещины в стали с 0,04 % С при многоцикловой усталости с заданным напряжением (/ = 0) и при малоцикловой усталости с заданной деформацией (знакопеременная деформация R = —1). На рис. 6.35, а скорость распространения трещины ll/dN представлена в зависимости от эффективного коэффициента интенсивности напряжений При многоцикловой усталости, в частности, имеется период, когда вершина трещины в течение одного цикла закрывается, поэтому АК Ктах Ктш не является определяющим параметром механики разрушения. Параметр AKeff определяется [43] как амплитуда изменения величины К от Kopening> при котором трещинз раскрывается, до [c.219]

Применение /-интеграла для анализа распространения трещины в условиях упруго-пластической деформации отличается от определения /-интеграла в условиях полной деформационной пластичности или нелинейной упругости. Следовательно, параметр Д/, связанный с К уравнением (5.44) или уравнением (6.11), — это только механический параметр, с помощью которого можно так преобразовать данные, чтобы согласовать их с законом распространения усталостной трещины в условиях упругого нагружения (при многоцикловой усталости). Таким образом, чтобы исследовать поведение трещины, удовлетворяющей условиям микротечения при многоцикловой усталости, как и при испытаниях на вязкость разрушения [46 ] Ki и необходимы образцы большого размера. Если же применить образцы малого размера, то можно рассчитать [47 J соотношение dl/dN — К для больших образцов или элементов конструкций с помощью вышеописанного параметра А/, хотя условия в этом случае соответствуют макротечению или течению по всей поверхности. [c.223]

Это противоречие, очевидно, можно объяснить тем, что исследовали [364j область малоцикловой усталости, когда при высоких нагрузках возникают большие пластические Деформации, которь(е существенно влияют на условия распространения трещины при последующем снижении нагрузки. В нашем случае изучали область многоцикловой усталости, при которой даже наиболее высокая амплитуда напряжения цикла, равная 500 МПа, была существенно ниже предела текучести исследуемых сталей. В этих условиях в вершине развивающейся трещины, очевидно, имеют место пластические сдвиги, однако преобладЫщей будет упругая деформация. Можно также предположить, что взаимное влияние чередований нагрузки в нашем случае было кратковременно и не могло быть обнаружено принятой методикой определения скорости роста трещины. Действитель- [c.286]

Выше было показано, что в процессе циклического деформирования металлы и сплавы испытывают сложные изменения дислокационных структур, которые ведут к локализации пластической деформации и в результате которых зарождаются малые (короткие) усталостные трещины. Период зарождения усталостных микротрещин составляет более 80% от общей долговечности до разрушения как при малоцикловой, так и при многоцикловой усталости. Часто наблюдается множественное трещино-образование, обусловленное наличием высокой плотности возможных мест зарождения трещин и наличием границ раздела (границ зерен, двойников или фаз), которые действуют как ми-кроструктурные барьеры для распространения трещины. Из [c.100]

Последовательность распространения трещины характеризуется блоками усталостных микролиний (рис. 15.15). Подрастание трещины, как и в предыдущих случаях применительно к осям и зонам сварки стоек, происходило при последовательном воздействии на материал серии нагрузок разного уровня, повторяющихся по характеру воздействия от полета к полету ВС (от посадки к посадке). Поэтому длительность роста трещины была оценена в количестве около 2000 посадок (см. рис. 15.14). Причем следует подчеркнуть, что сам процесс развития разрушения относится к области многоцикловой усталости, когда доминирующим является повреждение материала от низкоамплитудных нагрузок. Усталостные микролинии в этом случае характеризуют переходы от одного уровня переменных нагрузок к другому в пределах всего цикла нагружения детали за одну посадку. [c.788]

Для материалов, работающих в условиях граничной смазки, самосмазывающихся материалов, в ряде других случаев фрикционного взаимодействия твердость поверхностного слоя не является определяющим параметром износостойкости. Большое значение приобретают способность поверхностных слоев многократно передеформироваться, не испытывая сильного наклепа, химическая активность поверхности в отношении окружающей среды и контртела, возможность образования поверхностных слоев с развитой анизотропией механических свойств. С точки зрения структуры, сопротивление материала усталостному изнашиванию определяется прежде всего энергией, необходимой для зарождения трещин, и скоростью их распространения. Положительное влияние ионной имплантации на прочность при малоцикловой усталости связано прежде всего с появлением радиационных дефектов, улучшающих гомогенность деформации (измельчение полос скольжения), и снижением энергии дефектов упаковки при образовании поверхностных сплавов. В условиях многоцикловой усталости большое значение приобретают остаточные напряжения, возникающие при легировании поверхности. В большинстве случаев глубина зарождения усталостных трещин при изнашивании значительно превосходит глубину имплантированного слоя. Исходя из этого, можно предположить, что имплантация влияет не на зарождение трещин, а на их развитие и выход на поверхность. В табл. 3.4 суммированы некоторые результаты исследования износостойкости ионно-легированных слоев в условиях граничной смазки и усталостного изнашивания [26]. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...