Виды разрушения и зарождение трещин при циклическом нагружении

Соотношение (1.21) указывает на уменьшение доли периода роста трещины в долговечности сварного соединения по мере возрастания числа циклов нагружения до разрушения соединения. Относительная доля периода роста трещины в периоде нагружения элемента конструкции до ра.зру-шения существенно зависит от условий нагружения элемента конструкции, вида материала и состояния поверхности, а также концентрации напряжений. При ВЫСОКО концентрации напряжений доля периода роста трещины в общей долговечности образца или элемента конструкции может оказаться значительной. Возникает естественный вопрос о том, в какой мере соотношение между периодами зарождения и роста трещины может быть использовано для характеристики поведения материала при циклическом нагружении. Указанная информация позволяет установить, насколько эти два разных способа накопления повреждений материала взаимосвязаны или зависимы между собой для разных условий нагружения и их концентрации в районе очага разрушения. [c.61]

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией расслоения [13, в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в полезных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность N (в циклах) приближенно определяется выражением [c.583]

ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ И ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИН ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.32]

Разрушение металлических материалов при всех видах нагружения (статическое, динамическое, циклическое и др.) связано с процессами пластической деформации, зарождения и распространения трещин, которые в свою очередь характеризуются рядом стадий. Прежде чем рассмотреть периодичность и стадийность процесса усталостного разрушения, целесообразно это сделать для статического деформирования, поскольку закономерности процессов пластической деформации и разрушения при различных видах деформирования имеют много общего [1, 2]. В работе [3] предлагается рассматривать стадийность процессов деформации при статическом и циклическом деформировании с общих позиций, [c.37]

Коррозийная усталость также относится к типу коррозийного растрескивания под напряжением. Однако в этом случае напряжения не статические, а переменные. Коррозийно-усталостное разрушение начинается при одновременном воздействии на металл циклических напряжений и коррозийных повреждений в виде язв, каверн и межкристаллитной коррозии. Эти повреждения являются очагами зарождения многочисленных трещин, разветвляющихся по мере роста и заканчивающихся пучками (напоминающими корневую систему растений), ориентированными в разные стороны. Коррозийно-усталостное повреждение металла проявляется понижением предела его выносливости, который при этом непрерывно понижается с увеличением числа циклов нагружений. Другими словами, четко выраженный горизонтальный участок, соответствующий пределу неограниченной выносливости, на кривой усталости металла с коррозийно-усталостными трещинами отсутствует. [c.181]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Первая попытка совместного рассмотрения инкубациоиной стадии и процесса развития макроскопических трещин была предпринята, по-видимому, автором (1959 г.), который предложил двухстадийную модель усталостного разрушения. Эта модель основана на введении двух мер повреждения, одна из которых характеризует разрыхление (степень подготовки материала к образованию усталостной трещины), вторая —размер магистральной усталостной трещины. Этот подход был предложен для объяснения и описания отклонений от линейного закона суммирования повреждений при изменении порядка приложения нагрузок различной интенсивности. В статьях [7, 14 ] концепция двух стадий разрушения получила дальнейшее развитие и доведена до соотношений, позволяющих прогнозировать показатели долговечности в условиях длительного и циклического нагружения. Основой для объединенной теории послужила модель зарождения макроскопических трещин, которая позволяет сформулировать начальные условия для второй стадии разрушения. Вторая стадия состоит в развитии макроскопической трещины либо до критического размера при котором трещина становится неустойчивой, -либо до предельно допустимого значения, после достижения которого данный элемент конструкции или деталь машины условно рассматриваются как разрушенные. Общее соотношение для размера I (длины краевой трещины, полудлины центральной трещины, радиуса дисковой трещины и т. п.) имеет вид [c.115]

Было показано, что сопротивление усталости образцов в воздухе при чистом изгибе выше, чем при растяжении — сжатии. Предел выносливости при изгибе составил а =495 МПа, в то время как при растяжении — сжатии о 1р (. =410 МПа. При воздействии 3 %-ного раствора Na I эта закономерность изменяется в противоположном направлении. Условный предел выносливости при изгибе и растяжении — сжатии соответственно составил 200 и 340 МПа. Такой характер влияния вида нагружения на сопротивление коррозионно-усталостному разрушению связан с тем, что среда сильно разупрочняет приповерхностный слой металла образца, который несет основную нагрузку при циклическом изгибе. При циклическом же растяжений — сжатии значение напряжений по сечению образца выравнивается и роль приповерхностного слоя значительно меньше. На основании обобщения имеющихся данных можно сделать заключение, что основными напряжениями, способствующими зарождению и особенно развитию коррозионно-усталостных трещин, являются Нормальные напряжения. [c.115]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...