Диаграмма роста усталостных трещин

Диаграмма роста усталостных трещин [c.25]

Температура. Температура испытаний по-разному влияет на закономерности стабильного развития усталостных трещин в конструкционных сплавах на всех трех участках диаграммы роста усталостных трещин и на условия перехода от усталостного к хрупкому разрушению в различных температурных диапазонах. Стабильное развитие усталостных трещин характеризуется длительностью периодов развития, скоростью распространения усталостных трещин, величиной порогового коэффициента интенсивности напряжений Kth и т. п., а условия перехода от усталостного к хрупкому разрушению характеризуются температурой хрупкости площадью стабильного развития усталостных трещин на поверхности излома разрушенных образцов критической скоростью стабильного развития усталостных тре- [c.146]

Вид обобщающих диаграмм роста усталостных трещин (на втором участке) исследуемых сплавов на сопротивление стабильному развитию усталостных трещин в различных температурных диапазонах с учетом данных, имеющихся в литературе [32, 66, 72, 85, 96, 98, 245, 254, 318, 326], приведен на рис. 91. [c.156]

В главе V было показано (см. рис. 113), что при постоянной максимальной нагрузке цикла скорость развития трещины между ее хрупкими скачками описывается уравнением Пэриса со значениями коэффициентов С и т, соответствующими второму участку диаграммы роста усталостных трещин и материала. [c.232]

Рис. 54. Полная диаграмма роста усталостной трещины в логарифмическом масштабе.

Рис. 4.24. Влияние коэффициента асимметрии цикла Я на диаграмму роста усталостной трещины

Рис. 3.37. Диаграмма последовательных бифуркаций, возникающих в процессе роста усталостной трещины при возрастании скорости роста трещины da/dN в связи с возрастанием коэффициента интенсивности напряжения

Таким образом, точка пересечения кинетических кривых близка к среднему размеру максимальной ячейки дислокационной структуры 2-10 м, формирующейся перед вершиной усталостной трещины в зоне пластической деформации, с точностью разброса экспериментальных данных. Эта величина разделяет два масштабных подуровня — мезо I и мезо II. Поэтому существование в середине кинетической диаграммы особой точки для сплавов на различной основе является общим синергетическим признаком нарушения принципа однозначного соответствия, когда происходит усложнение механизма поглощения энергии у вершины усталостной трещины, и это вызывает изменение кинетического процесса в случае реализуемого нагружения материала с постоянной нагрузкой. Именно в этот момент происходит изменение в закономерности роста усталостной трещины, которое определяется изменением формирования параметров рельефа излома и переходом от линейной к нелинейной зависимости скорости роста трещины или шага усталостных бороздок от длины трещины. Многочисленные измерения кинетических параметров роста трещины в виде шага уста- [c.195]

ДИАГРАММА ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНОГО РОСТА УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ [c.219]

Для построения диаграммы стабильного дискретного роста усталостных трещин в алюминиевых сплавах были использованы выявленные величины шага усталостных бороздок на основе Фурье-фрактографии, а также были проанализированы представленные в научной литературе результаты исследований скорости роста усталостных трещин в припороговой области. [c.225]

Окончательно диаграмма дискретного роста усталостных трещин в сплавах на основе алюминия представляется в виде последовательности величин прироста трещины и соотношений между предыдущей и послед) ющей величиной шага уста- [c.227]

Выше было показано, что в различных сечениях по длине лопасти рост усталостных трещин происходит в течение разного числа полетов. Это должно соответствовать различиям в уровне эквивалентного напряжения в разных сечениях лонжерона. Поэтому было проведено сопоставление уровня эквивалентных напряжений в различных сечениях лонжерона в соответствии с единой кинетической диаграммой. Сопоставлялись между собой уровни напряжений на сравнимой длине трещины для относительных радиусов разрушений 0,5 0,7 и 0,71. Величины коэффициентов интенсивности напряжений были взяты с единой кинетической кривой и вычислялись для дискретных уровней шага бороздок с зачетом связи предыдущего и последующего КИН через универсальную постоянную разрушения материала, А. Результаты выполненных расчетов представлены в табл. 12.6. [c.656]

Ярема С. Я. Исследование роста усталостных трещин и кинетические диаграммы усталостного разрушения.— Фи.з.-хим. механика материалов, 1978, Ki 4, с. 3—22. [c.222]

При изменении частоты нагружения в широком диапазоне частот можно наблюдать постепенный переход от одной рассмотренной выше диаграммы роста усталостных трещин в коррозионной среде к другой применительно к титановому сплаву Ti-8Al-lMo-lV [149] (рис. 7.37). Пороговая величина Kis рассматривается при этом неизменной характеристикой влияния агрессивной среды на материал. В связи с этим безразмерная поправка на скорость роста трещины при изменении частоты нагружения также представляет собой поверхность, аналогичную тем, что были рассмотрены в главе 6 применительно к роли двухосного нагружения и асимметрии цикла. В частности, применительно к различным маркам сталей при фиксированном значении коэффициента интенсивности может быть получена поправочная функция F(pH) на влияние агрессивной среды, аналогично соотношению (7.25). Один из вариантов такой поправки, предложенной в работе [150], представлен на рис. 7.38 в сопоставлении с экспериментальными данными для трех марок сталей. [c.394]

Таблица 2. Параметры кипетическол диаграммы роста усталостной трещины

В настоящее время диаграмма роста усталостных трещин в координатах gdatdn — Ig АЛ[ (/(max) большинством исследователей представляется в виде S-образной кривой (рис. 14), ограниченной слева пороговым коэффициентом интенсивности напряжений Ki>, ниже значений которого daldn —> О, а справа критическим значением коэффициента интенсивности напряжений при циклическом нагружении К/с- Диаграмма состоит из трех участков участок / соответствует диапазону скорости развития усталостных трещин менее 1 X X 10 м/цикл, на котором имеет место резкое увеличение скорости роста усталостной трещины при незначительном изменении (/(max) [c.27]

Зависимость 5 справедлива тoл JKO для участка /У диаграммы роста усталостных трещин. Хотя эта зависимость не учитывает влияния вида иаиряжениого состояния, значения коэ( )фициента асимметрии цикла и некоторых других факторов, благодаря своей простоте она получила широкое распространение. [c.28]

По полученным данным строили диаграммы роста усталостных трещин исследуемых сплавов в координатах Ig da/dn — Ig/ imax или gdatdn — Ig A/ i, описываемые уравнением Париса, коэффициенты т и С которого определяли методом наименьших квадратов на ЭВМ с использованием стандартной подпрограммы musr [133]. [c.137]

На втором участке диаграммы роста усталостных трещин повышение температуры испытаний в указанном выше диапазоне температур- по-разному влияет на сопротивление развитию усталостных трещин в зависимости от скорости развития усталостных трещин и исследуемых сплавов. Например (см. рис. 88), повышение температуры испытаний от 293 до 623 К и до 724 К теплоустойчивой стали 15Х2МФА(1) [c.149]

Рис. 92. Диаграммы роста усталостных трещин при различных значениях R (образцы толщиной 150 мм испытывались на внеиентренпое растяжение)

На третьем участке диаграммы роста усталостных трещин некоторых сталей (см. рис. 92, а) имеются участки, на которых скорость роста усталостных трещин остается постоянной, несмотря на значительное увеличение значений / imax или AKi. Увеличение значений R не сказывается на размерах этих участков, но приводит к уменьшению скорости роста усталостной трещины, при которой появляются эти участки. Этот факт можно объяснить тем, что при высоких уровнях Klmax, вызывающих появление у вершины трещины достаточно больших зон пластических деформаш й, коэффициент интенсивности напряжений не определяет реальное напряженно-деформированное состояние материала, когда становится существенным влияние остаточных напряжений, возникающих при снятии нагрузки, на распределение напряжений и деформаций у вершины трещины при последующем нагружении. [c.158]

На рис. 97 приведены диаграммы роста усталостных трещин сталей 15Х2МФА (I) и 15Х2МФА (II) при одночастотном и двухчастотном режимах нагружения с указанными выше амплитудно-частотными соотношениями и формами низкочастотного цикла. [c.164]

Влияние соотношения частот Р на закономерности роста трещин может быть проиллюстрировано на примере сопоставления диаграмм роста усталостных трещин стали 15Х2МФА (I), полученных для одинаковых значений да (рис. 97, б). Как видно, увеличение соотношения частот от 100 до 1000 оказывает существенное влияние на скорость роста трещин при увеличении уровня q . Так, если при соотношении амплитуд равном 0,05, увеличение Рц от 100 до 1000 приводит к 4-кратному относительному увеличению скорости роста усталостных трещин (точки 2), то при соотношении амплитуд <7 , равном 0,75, наблюдается относительное увеличение скорости роста усталостных трещин в 8 раз (точки 4, 6). Очевидно, что при q 1 относительное увеличение скорости роста усталостных трещин достигнет 100 раз при изменении соотношения частот в указанных выше пределах (точка 7) соответственно. Сравнительный анализ диаграмм, полученных при двухчастотном нагружении с треугольной и трапецеидальной формами низкочастотного цикла, указывает на то, что влияние формы цикла на скорость роста трещин проявляется при низких уровнях соотношения амплитуд. Как видно из рис. 97, а, при двухчастотном нагружении с = 0,05 и треугольной формой цикла (точки 2) скорость роста усталостных трещин в 2 раза больше скорости роста усталостных трещиЛ [c.165]

Как было показано в работе [1001, различным участкам полученной при одночастотном нагружении диаграммы роста усталостных трещин стали 15Х2МФА ([) соответствуют определенные доминирующие механизмы разрушения. При этом по мере увеличения коэффициента интенсивности напряжений от порогового до критического имеет место следующая трансформация механизмов роста усталостных трещин на низкоамплитудном участке диаграммы наблюдается стро-чечность и растет процент в изломе межзеренного разрушения, которое исчезает при К imax 33 МПа Vм далее наблюдаются усталостные бороздки, ямки, вторичные микротрещины. [c.171]

Интересные результаты были получены в работе [277], в которой в качестве параметра, определяющего скорость роста усталостных трещин, был принят эффективный коэффициент интенсивности напряжений /Сэф. рассчитанный с учетом трехмерности напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и эффекта закрытия усталостной трещины. Однако величина /Сэф является параметром линейной механики разрушения и применима только при наличии ограниченной по размерам зоны пластической деформации у вершины трещины, что соответствует второму участку диаграммы роста усталостных трещин. Влияние же размеров образцов на скорость роста усталостных трещин наиболее существенно на первом и третьем участках диаграммы. Третий участок диаграммы соответствует высоким значениям коэффициентов интенсивности напряжений, когда для многих сплавов средней и низкой прочности характерно появление у вершины зон пластических деформаций значительных размеров. Поэтому для описания кинетики роста усталостных трещин в образцах различных размеров в высокоамплитудной области требуется применение параметров нелинейной механики разрушения. При этом необходимо выбрать такой из них, который бы в условиях упругопластического нагружения отображал реальное напряженно-деформированное состояние в вершине трещины. [c.184]

Х2МФА (II). Это связано с тем, что чувствительностьтензометри-ческой скобы (0,5 мкм) и разрешающая способность оптического микроскопа (400-кратное увеличение) не позволяли с достаточной степенью точности измерить раскрытие вершины треш.ины в околопороговой области, поскольку в этом случае усталостная треш,ииа или была практически закрыта, или раскрытие,ее вершины составляло доли микрона. Как видно из рис. 111, для всех исследованных сталей диаграммы роста усталостных трещин на втором и третьем участках имеют вид прямых линий, а диаграммы в координатах da dn — Аб совпадают во всем диапазоне изменения от 0,1 до 0,75 и могут быть описаны зависимостью [c.190]

До последнего времени большинство исследователей не связывали вид третьего участка диаграмм роста усталостных трещин (см. рис. 14) с характером разрушения конструкционных сплавов при переходе от усталостного развития трещины к окончательному разрушеник> образцов или конструктивных элементов. Однако последние исследования показали, что вид третьего участка диаграммы и закономерности развития усталостных трещин на этом участке диаграммы могут быть различлыми [162]. [c.191]

Вид третьего участка диаграммы роста усталостных трещин при хрупком характере разрушения материала зависит от способа ее построения. На рис. 1 3 приведен такой участок диаграммы роста усталостных трещин, построенной по результатам испытаний при консольном изгибе плоских образцов с боковой трещиной толщиной 25 мм из стали 15Х2НМФА (II) при температуре 183 К, обеспечивающей хрупкий характер разрушения этой стали [153]. [c.192]

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]

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]

Соотношение для начального этапа роста усталостной трещины без усталостных бороздок использовано как верхняя граница для максимальной скорости роста трещины в соответствии с единой кинетической диаграммой для сплавов на основе А1. Выражения (12.1)-(12.3) относят к случаю разбиения всей зависимости на интервалы с прямолинейными j a TKaMH с их последующим суммированием для определения полного периода роста трещины. Результаты выполненных расчетов представлены в табл. 12.3. [c.639]

Диаграммы усталостного разрушения, показывающие зависимость скорости роста усталостной трещины у от наибольшего значения Кщ1х или размаха АК коэффициента интенсивности напряжений, содержат большой объем информации о сопротивлении материала усталостному разрушению и играют роль, аналогичную диаграммам растяжения при изучении процессов деформации [1]. Полная типичная диаграмма (рис. 1) в логарифмической шкале (lg V — lg Ктях) представляет собой монотонно возрастающую З-об-разную кривую, ограниченную пороговым коэффициентом интенсивности напряжений Кщ, ниже которого трещина не растет, и критическим его значением К с, при достижении которого наступает долом образца. Диаграмма состоит из трех участков двух крайних криволинейных и среднего, аппроксимируемого прямой. Для хрупких материалов имеется тенденция к понижению верхней границы среднего участка, как это видно из результатов работы [3], [c.214]

Уравнение (1) послужило в дальнейшем основой для представления результатов экспериментальных исследований в виде диаграмм усталостного разрушения [7], на которых графически показаны зависимости скорости роста усталостной трещины от размаха или максимального значения коэффициента интенсивности напряжений цикла в логарифмической системе координат (рис. 1). В настоящее время на основании таких диаграмм проведено обобщение многочисленных экспериментальных данных о скорости роста усталостной трещины в зависимости от различных физико-механических и структурных факторов (см., например, [8]). Поскольку коэффициент интенсивности напрнжений является характеристикой напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и зависит [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...