Разрушение при среднем числе циклов

РАЗРУШЕНИЕ ПРИ СРЕДНЕМ ЧИСЛЕ ЦИКЛОВ [c.183]

Предыдущие замечания свидетельствуют о том, что анализ поведения образца с учетом пластического течения, вероятно, слишком сложен для использования в качестве типовой инженерной методики. Тот факт, что для разрушения при среднем числе циклов обнаруживается до некоторой степени совпадение с экспериментом, дает основание полагать, что на поведение надрезанных образцов в значительной мере влияют эффекты пластического течения, однако необходимы дополнительные факты и упрощение методики. [c.185]

Выносливость при наличии концентраторов оценивается на основе экспериментальных данных для гладких образцов при суммарном действии переменной составляющей нагрузки постоянной амплитуды и средней растягивающей нагрузки с разрушением при произвольном числе циклов. [c.207]

При действии периодических нагрузок, меняющихся очень большое число раз (тысячи и миллионы раз), материалы, разрушающиеся в обычных статических условиях вязко, обнаруживают картину разрушения, совершенно подобную хрупкому разрушению. После некоторого числа циклов на поверхности изделия или образца появляется трещина, которая прорастает все далее и далее до момента разрушения. Ограничиваясь пока случаем простого растяжения — сжатия, будем обозначать среднее напряжение цикла От, амплитуду переменной составляющей а . Таким образом, например, [c.678]

Число N ok) является средней долговечностью при нагружении Ок-Затем группа из образцов испытывается по ступенчатой программе сначала на малом уровне сГн до накопления N н циклов, а затем на уровне сТк до разрушения, и подсчитывается среднее число циклов нагружения [c.33]

При нулевом среднем напряжении усталостные характеристики определяются по уравнению (3.2). При подстановке в него типичных значений пределов прочности и числа циклов до разрушения получается такой характер протекания усталостных характеристик, какой показан на рис. 3.3. и 3.4. На первом из них представлен характер изменения усталостного коэффициента в зависимости от числа циклов до разрушения. Эти кривые показывают, что при заданном числе циклов до разрушения усталостный коэффициент уменьшается с увеличением предела прочности материала. Таким образом, имеется тенденция к тому, чтобы получать один и тот же ограниченный предел выносливости при всех значениях предела прочности. Одиако, как видно из рис. 3.4, наиболее прочные сплавы в действительности имеют наибольшую усталостную прочность. Усталостные характеристики алюминиевых сплавов с различными пределами прочности, рассчитанные по приведенным выше уравнениям для случая разрушения при 10 циклов, представлены кривыми на рис. 3.2. Они могут быть сопоставлены с экспериментально найденными усталостными характеристиками, приведенными на рис. 3.1, и такое сопоставление показывает, что достигнуто посредственное совпадение типичных характеристик. [c.66]

В части II настоящей главы проводится математический анализ чувствительности материала к концентрации напряжений для случая, когда к детали с концентратором прикладывается как среднее напряжение, так и переменная составляющая, и разрушение наступает при некотором числе циклов. Будет показано, что чувствительность к концентрации напряжений зависит от среднего значения напряжения и от его амплитуды. По существу дела необходимы два коэффициента уменьшения предела выносливости — один для переменной составляющей напряжения, другой — для среднего напряжения при этом их совместное действие делает материал более чувствительным к концентрациям напряжений. [c.193]

Минимальная величина эффективного коэффициента концентрации напряжений, получаемая из этих уравнений, может быть очень малой. Для определенного типа нагружения, например, для повторяющейся нагрузки, в области концентрации напряжений может иметь место значительная местная текучесть. Это дает в результате величину максимума среднего напряжения фактически меньшую, чем номинальное среднее напряжение, т. е. величина Кт может стать меньше единицы. Разрушение все же могло бы наступать в такой точке, поскольку в ней имеет место наибольшая величина амплитуды напряжения. Все другие формулы, рассмотренные до этого, дают минимум величины эффективного коэффициента концентрации напряжений Кт = К8 при статическом разрушении и, если Ks меньше единицы, эффективный коэффициент концентрации напряжений при разрушении за число циклов больше одного может стать меньше единицы- Однако величины эффективных коэффициентов концентрации напряжений, найденные из уравнений (7.21) и (7.22), могут оказаться даже ниже, чем величина Кз, которая может быть получена для среднего числа циклов. Это хорошо видно из уравнения (7.22) при отрицательном втором члене, т. е. при [c.207]

Рис. 2.74. Зависимость между средним напряжением и его амплитудным значением при постоянных числах циклов до разрушения для полиэфирных листовых пресс-композиций на основе стекломатов (препрегов) (пунктиром показано статическое разрушение при растяжении [81])

Л/сум — суммарное число циклов до разрушения детали Nix, — среднее число циклов при напряжении и общее в про- [c.85]

Xi по -пор. Кратность хромирования Среднее число циклов до разрушения при Стах = 1000 МПа [c.52]

Число циклов до разрушения N при постоянных напряжениях и температуре имеет существенное рассеяние (в 2—5 раз), связанное со статистической природой усталости. В равенстве (99) под N следует понимать среднее число циклов до разрушения. [c.569]

Кривая выносливости (рис. 15.5) показывает, что с увеличением числа циклов уменьшается максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала. Кривая усталости для мало- или средне- [c.549]

Ni — средняя усталостная долговечность при напряжении сГг, Т. е. число циклов нагружений, необходимое для разрушения образца при напряжении oi. [c.84]

В результате экспериментов установлено, что наиболее неблагоприятным режимом является режим, соответствующий запуску — останову двигателя. При испытании на этом режиме трещины появлялись в среднем через 300 циклов. На режиме запуска — опробования — останова число циклов до разрушения составляло 612, на режиме запуска — взлета — останова — 725. [c.208]

Усталостную прочность композитов можно представить в виде зависимости амплитуды действующего напряжения от числа циклов напряжения, при котором наступает разрушение. Эта зависимость носит название диаграммы S—N. Следует иметь в виду, что диаграмма S—N может изменяться под влиянием среднего напряжения. Поэтому необходимо указывать среднее напряжение. Обычно при построении диаграммы по оси абсцисс в логарифмическом масштабе откладывают число циклов, а по оси ординат — напряжение, кото- [c.176]

Целью испытаний на выносливость является обычно определение предела выносливости материала (образца, детали) — наибольшего значения максимального напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца после Л/ циклов изменения напряжений (Л/ —заданное техническими условиями число, например 10 , 10 , 10 , называемое базой усталостных испытаний). Иногда испытания на усталость производят при постоянном среднем напряжении цикла а , (в этом случае циклы напряжений отдельных образцов не являются подобными). Предел выносливости при этом определяется не по максимальному напряжению а по амплитуде цикла Од. [c.467]

При испытаниях без выдержки, когда влиянием длительности нагружения можно пренебречь, учет асим.метрии может производиться-по аналогии с обычной (многоцикловой) усталостью. Если среднее напряжение От равно нулю, разрушение при данном числе циклов N произойдет при амплитуде симметричного цикла (5ар)-ъ При больших значениях среднего растягивающего напряжения разрушающая амплитуда а р будет уменьшаться и при = 0д станет равной нулю. Если максимальной температуре Т ах соответствует растяжение, то 0ДЛ равно пределу длительной прочности, если сжатие, то в качестве 0дд следует принимать предел прочности на сжатие при Тгаах- По вналогии С УСЛОВИЯМИ усталостного разрушения при асимметричных циклах принимают [c.116]

Четырнадцать образцов при напряжении Он = 26,7 кгс мм испытывали до накопления N = 6000 циклов, а затем при напряжении ак = 30 кгс мм все образцы доводились до разруц ния. Среднее число циклов, при которых произошло разрушение, равно = 75810. [c.34]

Вторую группу из 14 образцов при напряжении Он = 26,7 кгс1мм испытывали до накопления 12400 циклов, а затем при напряжении (Тк = 30 K2 jMM все образцы доводились до разрушения. Среднее число циклов при напряжении вц = 30 Ke juM - равно 75588. [c.35]

Процесс накопления повреждений в материале при его циклическом нагружении, завершающийся разрушением после некоторою числа циклов Мр, назьшают усталостью. При Л/р>10 (многоцикловая усталость) ширина петли пластического гистерезиса обычно мала и ее трудно измерить [48]. Поэтому критерий многоцикловой усталости строится на основе сравнения амплитуды изменения рабочего напряжения (при симметричном цикле изменения напряжения) с предельной амплитудой для данного материала и заданного числа циклов М Для асимметричных циклов предельное состояние материала при заданном Л зависит от соотношения между амплитудой изменения рабочего напряжения и его средним значением [88]. [c.179]

Предел выносливости сг может быть определен по результатам испытаний нескольких деталей при высоких напряжениях в области левой ветви кривой.- Этот метод может быть примеиен также для ускоренного контроля усталостной прочности серийных деталей при наличии для них кривой усталости, построенной обычным методом. В этом случае необходимо испытать при заданном уровне напряжений сг,- несколько деталей и, определив среднее число циклов до разрушения NI, подставить его в выражение (83), в котором для данной детали известны параметры В, Л и р, и найти для испытываемой партии предел выносливости. Параметр В для приведенных в табл. 15 данных равен нулю. [c.181]

При малом числе циклов в образце из пластичных материалов образуется шейка, и разрыв происходит по минимальному сечению — статическое разрушение (рис. 1). При числе циклов 0 —Ю появляется сетка треш,ин и заметные пластические деформации — наступает разрушение от малоцикловой усталости. Разрушение имеет смешанный характер, в изломе видны отдельные участки усталостных разрушений. Наконец, при числе циклов N > 10 наблюдается типичное усталостное разрушение без заметных следов пластических деформаций. При уменьшении знакопеременного (разрушающего) напряжения а число циклов нагружений N возраетает. Число циклов до разрушения имеет статистический разброс и обычно под N понимают среднее число циклов до разрушения. [c.597]

Мы привели пример, когда весьма малая пластическая деформация, не учитываемая законом Гука, приводит к весьма существенному изменению напряжённого состояния тела, вследствие продолжительности действия нагрузки. Можно привести аналогичный по результатам пример изменения напряжённого состояния тела и даже его разрушения, вследствие большого числа циклов периодически меняющейся во времени нагрузки. Такое йроявление пластических свойств называется усталостью. Затухание свободных упругих колебаний тел, связанное с внутренним трением или с явлением гистерезиса, также является результатом неточности закона Гука и проявления пластических свойств материала. Но при средней продолжительности времени действия нагрузок, средних скоростях деформаций, среднем числе циклов колебаний и нормальной температуре твёрдые тела с достаточной точностью можно считать упругими до тех пор, пока возникающие в них напряжения и деформации не превосходят определённых значений. В области, где напряжения и деформации выше этих пределов, твёрдые тела получают ббльшую или меньшую пластическую деформацию можно добиться значительного роста пластических деформаций от нагрузки, прибегая либо к чисто механическим воздействиям (давление), либо к нагреванию. Поэтому следует говорить не столько об упругом или пластическом теле, сколько об упругом и пластическом состояниях твёрдого тела. Эти понятия в отличие от общепринятых, например, в отличие от приведённого выше определения пластичности, являются вполне определёнными и строгими. [c.8]

Кинетика изменения максимальных напряжений зависит от свойств материала и находится в соответствии с поведением различных групп материалов при мягком нагружении. Так, в испытаниях циклически упрочняющихся материалов при жестком нагружении амплитуда напряжения вначале возрастает. Интенсивность возрастания с увеличением числа циклов уменьшается. После сравнительно небольшого числа циклов амплитуда напряжений становится практически постоянной на большей части долговечности вплоть до разрушения. Размах установившегося напряжения иногда называют шсимптотическим размахом или размахом насыщения . Предполагают, что каждому размаху деформации соответствует определенный асимптотический размах напряжения. Он берется при числе циклов, равном половине разрушающего, т. е. при средней долговечности. [c.622]

Поэтому кривая Вёлера представляет собою лишь некоторую среднюю линию. Если число опытов достаточно велико, их можно обработать методами математической статистики и построить кривые, соответствующие данной вероятности разрушения. На рис. 19.10.4 показаны кривые, соответствующие вероятности разрушения 1% и 99%. Теперь предел выносливости следует определять как напряжение, при котором вероятность усталостного разрушения при достаточно большом числе циклов не превышает некоторую заданную величину. В действительности для получения достаточно полной статистической информации нужен очень большой экспериментальный материал, поэтому под 0-1 понимают среднее значение предела выносливости и производят расчет на прочность при симметричном цикле по формуле [c.680]

При определении влияния предварительной термообработки для образцов № 2, 3 нс удалось установить однозначной зависимости характеристик ползучести от числа циклов термообработки. Так, один цикл нагрева образца с покрытием № 3 увеличивает долговечность в 1.5 раза, в то время как та же термообработка у покрытия № 2 вызывает резкое разупрочнение. 5 и 10 циклов предварительного нагрева образцов № 3 вызывают уменьшение времени до разрушения в среднем в 1.5 и 2 раза соответственно, а один цикл с медленпы.м нагревом — в 10 раз. У образцов с покрытием № 4 явно выражено повышение сопротивления ползучести с увеличением времени дополнительной термообработки. Д.ля 50 мин минимальная скорость ползучести уменьшилась в 1.5 раза, а для 500 мин — в 3 раза по сравнению с образцами без термообработки. [c.49]

Кривые контактной усталости при пульсирующем контакте строятся для партии одинаковых образцов, испытанных при одинаковых средних напряжениях цикла (агтах)т- За критерий разрушения при испытаниях по схеме пульсирующий контакт принимается интервал времени до образования микротрещин в зоне контакта. Но так как фиксация первой микротрещины затруднительна и при исследовательских испытаниях допустимы иные критерии разрушения, то нами рекомендуется использовать момент образования пит-тингов по контуру пятна контакта. Для более точного определения числа циклов нагружения, при котором образуются первые питтин-ги, в процессе испытания образца строится график Нц = /(Л ц)> где Нп — диаметр пятна контакта (мкм), измеряемый с помощью микроскопа, Мц — число циклов нагружения (рис. 3.16). В момент ускорения питтингообразования (начало третьей стадии развития разрушения) происходит резкое увеличение пятна контакта, что означает начало разрушения при заданном уровне напряжения цикла. Определив таким образом количество циклов нагружения, при которых происходит контактно-усталостное разрушение на различных уровнях напряжений, строится график контактной усталости в координатах а тах = [c.47]

Из сопроводительной документации следовало, что вертолетом Ми-8МТВ-1 в предыдущий день перед разрушением лопасти в полете было осуществлено 18 полетов со средней продолжительностью 20 мин. Это означает, что число полетов по результатам измерения шага усталостных бороздок составляет 7-10. Очевидна близость длителт.-ыости и кинетики роста сквозной усталостной трещины по результатам макроскопической оценки числа сформированных блоков усталостных линий и по результатам измерений шага усталостных бороздок. Следует подчеркнуть, что эти оценки занижены по отношению к полному периоду распространения сквозной трещины в пределах одного-двух полетов. При формировании блоков усталостных линий происходило частичное торможение трещины, что выражается в снижении шага усталостных бороздок. Поскольку при переходе от несквозной трещины к сквозной величина измеренного шага мала, снижение скорости роста трещины при формировании усталостных линий на этой стадии роста могло быть таким, что некоторый период времени трещина вообще не распространялась после возникавшей перегрузки. Поэтому оцененное число циклов не охватывает всей полноты информации и закономерности продвижения и частичной остановки трещины после кратковременных перегрузок. [c.661]

Гидрофильтры не всегда подвергаются строго упорядоченному числу единичных актов их нагружения в течение полета. Однако нагружение, реализуемое при работе агрегата в эксплуатации, может быть оценено на основе данных испытаний гидрофильтров на стенде. Для такого сравнения был использован один из изломов испытанных фильтров, в котором разрушение произошло по входному отверстию (длинная трещина). По характеру изменения шага усталостных бороздок распространение трещины на стенде и в эксплуатации было качественно весьма близким. Обнаруженная на стенде течь гидрожидкости соответствовала достижению трещиной длины около 25 мм, что совпало с критической длиной трещины, которая была выявлена в эксплуатации. Вместе с тем расчеты длительности роста трещины в испытаниях на стенде показали, что она составляет около 58000 циклов. Это в 2 раза меньше того числа циклов, что реализуются в эксплуатации по рассматриваемому месту распространения усталостной трещины. Из этого следует, что уровень напряженности гидрофильтра на стенде был несколько выше, чем при нагружении внутренним давлением в эксплуатации. Поэтому оцениваемый ресурс гидроагрегата по результатам стендовых испытаний с воспроизведением расчетного уровня внутреннего давления идет в запас располагаемой долговечности агрегата при его нагружении внутренним давлением в реальных условиях эксплуатации. Разница в длительности роста трещин в 2 раза отражает различие в средней скорости роста трещины почти в 2 раза. Поэтому можно считать, что при линейной связи шага бороздок с длиной трещины на большей части излома различие в длительности в 2 раза отражает различие в уровне эквивалентного напряжения в 1,4 раза, поскольку при линейной связи шага усталостных бороздок с длиной трещины реализуется квадратическая степенная зависи- [c.763]

Для того чтобы охарактеризовать сопротивляемость металла действию переменных напряжений с различной асимметрией цикла, строят так называемую диаграмму Смита или диаграмму предельных напряжений при асимметричных циклах (рис. 6). По оси ординат откладывают наибольшее напряжение цикла Omai, а по оси абсцисс — среднее напряжение цикла От- Линия САВ на этой диаграмме соответствует предельным по разрушению условиям. Точки, лежащие ниже этой линии, характеризуют те сочетания От и Ошах, которые не вызывают разрушения при числе циклов до Л б Точки, лежащие выше линии САВ, характеризуют те сочетания напряжений От и Ятах. при которых разрушение происходит при числе циклов A [c.22]

Разрушения при усталости в области невысоких средних растягивающих напряжений, т. е. когда в течение цикла возникают и растягиваюпще, и сжимающие напряжения, обнаруживают некоторые характерные черты разрушения при сжатии, однако сопровождаются большим числом продольных расщеплений. Возможное объяснение состоит в том, что разрушения воз- [c.383]

Так, в первой стадии развития разрушения различие между шириной полоски и макроскоростью (или между количеством полосок и числом циклов, пошедших на их образование) для высокопрочных алюминиевых сплавов меньше, чем для сплавов средней прочности. Наблюдалось, что на расстоянии 6 мм от центра щелевого надреза при максимальном напряжении цикла 0,1 ГН/м2 Ra =0,2 одна микрополоска образовывалась в сплаве В95 — за 1 цикл, в сплавах Д16Т1 и АК4-1Т1 — за 2, а в сплаве Д16Т — за 3 цикла. [c.106]

Как видно из рис. 1.3.5, в зонах разрушения максимальная температура при термоусталостных испытаниях оказывается в пределах 850—870° G при температуре в средней части образца 900° С. При атом в случае выраженного формоизменения возможно лерераспределение с числом циклов полей температур образца из-за трансформации поперечного сечения и изменения в результате тепловыделения в различных зонах рабочей длины образца. В наших испытаниях указанные явления не приводили к существенному перераспределению температур, и в зоне разрушения в шейке наблюдалось незначительное повышение уровня максимальной температуры цикла, не превышающее 870° С. Таким образом, в настоящем исследовании при задании термического цикла в середине рабочей длины образца 200 900° С в зоне раз- [c.52]

За время расчетного срока службы трубопровода (20 лет) суммарное число циклов нагружения внутренним давлением может составить в среднем порядка 7000—9000 циклов, что согласуется с цифрой, приведенной в справочной книге [147] и в обзорной работе [10]. Если ранее для целого ряда конструкций, в том числе и для трубопроводов, эксплуатгруемых при относительно редких подъемах и спадах нагрузки, общее число которых за весь срок службы не превышало 10 —10 циклов, циклическое разрушение считалось маловероятным, то в настоящее время имеется ряд работ, которые показали несостоятельность такого мнения. В качестве основных работ в этой области могут быть названы работы те- [c.137]

Поскольку процесс взаимного контактирования микронеровностей двух сопряженных поверхностей носит случайный характер, выявление определенных закономерностей, связанных с изменением состояния поверхностного слоя в процессе фрикционно-контактного воздействия, возможно лишь при обработке достаточного количества экспериментальных данных. Так, было установлено, что частичная релаксация микронапряжений происходит после некоторого (отличного от единицы) числа воздействий, что является подтверждением усталостной природы процесса в смысле необходимости многократного воздействия для нарушения сплошности исследуемого материала — образования микротрещин. Таким образом, среднее для каждой нагрузки расстояние между минимальными значениями ширины линии (220) a-Fe является числом циклов до разрушения по критерию образования микротрещин. Число циклов до разрушения существенно зависит от внешних условий трения. С увеличением нагрузки на иБдентор оно уменьшается (рис. 29). [c.54]

Выявленное методом рентгеновского анализа и измерения электросопротивления существование интегральной характеристики поверхностного слоя в каждый момент времени обусловило необходимость выбора нагрузки на пирамиду, при которой отпечаток характеризует среднеагрегатное состояние исследуемого сплава. В противном случае разброс значений, связанный с раздельным измерением микротвердости феррита и перлита, делает невозможным анализ закономерностей структурных изменений методом микротвердости. Известно, что твердость феррита по Бри-неллю в зависимости от величины зерна колеблется в пределах 65—130 кгс/мм в то время как твердость перлита (также в зависимости от величины зерна) составляет 160—250 кгс/мм при средней твердости стали 45 160—180 кгс/мм [ИЗ]. Опробование нагрузок на пирамиду от 10 до 200 го показало, что минимальной нагрузкой, характеризующей среднеагрегатную твердость стали-45, является Р = 50 гс, при этом глубина отпечатка составляет 3—4 мкм. Результаты измерения микротвердости представлены на рис. 32. Условия трения аналогичны тем, при которых проводились исследования методом рентгеновского анализа и измерения электросопротивления. Из приведенных результатов следует, что изменение микротвердости аналогично изменению ширины дифракционной линии (220)a-Fe и электросопротивления. С увеличением нагрузки число циклов до разрушения уменьшается, а среднее максимальное значение микротвердости, пропорциональное величине действующей деформации, увеличивается (рис. 33). Количественная оценка числа циклов до разрушения по результатам измерения микротвердости совпадает со значениями, полученными двумя предыдущими методами (рис. 34). [c.59]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...