Поведение при циклических нагрузках

Поведение при циклических нагрузках [c.105]

Поведение при циклических нагрузках металлов с другими кристаллическими решетками (алмазной, ромбической, тетрагональной и др.) изучено далеко не полно. [c.164]

Большое влияние на поведение изделий с покрытиями при циклических нагрузках оказывает предварительная обработка поверхности перед напылением. В книге [61 ] для различных сталей и покрытий рассмотрено воздействие предварительной подготовки по- [c.32]

Для объяснения барьерного эффекта поверхностного слоя предложены механизмы, рассмотренные в [541]. К ним относят наличие поверхностных концентраторов напряжений, действия сил изображения, а также возможность самой поверхности генерировать дислокации. Все эти факторы можно объединить в один — особую роль поверхности в обмене энергией с окружающей средой. Это обусловливает тот факт, что аномальное поведение поверхности проявляется при различных видах напряженно-деформированного состояния, в том числе и при одноосном растяжении, однако наличие градиента напряжений усиливает этот эффект, в особенности в области низких напряжений при циклических нагрузках [8]. [c.337]

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений имеют меньшие значения, чем теоретические коэффициенты концентрации а , определяемые в предположении упругого поведения материала. Снижение эффекта концентрации напряжений за счет реальных свойств материалов при циклических нагрузках учитывается коэффициентом чувствительности [c.305]

Рис. 7. Характеристика поведения при циклическом нагреве с сохранением постоянной нагрузки. 1 — упругость, 2 — приспособляемость, 3 — разрыхление, 4 — знакопеременная пластичность.

Эффект обратимости пластической деформации, особенно характерный для знакопеременного нагружения, важен как для понимания механизма поведения материала при циклических нагрузках в целом, так и для исследования механизма образования нарушений сплошности или, иными словами, развития в деформированном материале деструкции. В связи с этим рассмотрим некоторые результаты специальных исследований, свидетельствующих об обратимости пластической деформации и связанных с ней микроразрушений материала. [c.19]

В дальнейшем будет подробно рассмотрен расчетный путь предсказания поведения РТИ при циклических нагрузках, позволяющий обойти трудоемкий эксперимент для подбора параметров деталей, заменяя его менее трудоемким и главным образом более быстрым расчетным способом. При этом в качестве исходных данных необходимы только численные значения постоянных самого материала, которые легко табулируются или, в крайнем случае, определяются из простейшего эксперимента на образцах стандартной формы [65]. [c.170]

Если ориентироваться на известные пороговые значения для сталей в пределах 200-300 Н/мм , то локальные пределы вьшосливости в диапазоне чисел циклов от 10 до 5 10 должны также находиться в пределах от 200 до 300 МПа. Данные, представленные на рис.9.6.3, дают значения от 224 до 315 МПа в диапазоне чисел циклов 10 —5 10, что указывает на их близость трещинам по o ,o, хотя последние получены на сварных образцах с угловыми швами, которые имели острые естественные концентраторы, но, конечно, не являлись трещинами. Данное сравнение не может рассматриваться как доказательство полной тождественности поведения металла при циклических нагрузках у вершин трещин и острых концентраторов у обычных угловых швов, но оно указывает на правомерность использования рассматриваемого подхода для определения номинальных пределов вьшосливости сварных соединений по единому для многих из них значению локального предела вьшосливости o ,o. Процедура и примеры практического использования этого подхода для расчета сварных соединений на прочность даны в главе 14. [c.355]

Реальные материалы, даже металлы при напряжениях, не превыщающих их предела текучести, не являются идеально упругими, но тем не менее проявляют гистерезисное поведение при циклическом изменении напряженного состояния. Такой упругий гистерезис или внутреннее затухание обусловливает некоторую необратимость при циклическом изменении контактных напряжений. Из предположения о малости отклонений поведения от идеально упругого следует, что влияние эффектов неупругости на > распределение контактных напряжений также мало. В рамках этого допущения можно оценить количество энергии, диссипированной за один цикл изменения внещней нагрузки. [c.208]

Задача испытаний натурных образцов (рис. 5.1, г) включает определение конструктивной прочности и исследование особенности поведения сварных соединений при статической и циклической нагрузках с учетом наличия различного конструктивного расположения контрольных швов продольном кольцевом продольном и кольцевом врезки штуцера. [c.280]

Традиционно поведение материала под нагрузкой оценивают с точки зрения того, как долго при том или ином внешнем воздействии материал будет сохранять свою способность сопротивляться наступлению этапа быстрого развития трещины. В момент наступления критического состояния происходит дискретный переход от ситуации, когда развитием трещины можно было управлять, к ситуации самопроизвольного, быстрого разделения на части элемента конструкции. Достижение предельного состояния в естественных и контролируемых условиях эксплуатации недопустимо. Поэтому в качестве свойства материала сопротивляться усталостному разрушению, помимо всего прочего, необходимо рассматривать не текущую или предельную величину параметра, описывающего процесс разрушения, а последовательность механизмов разрушения, реализуя которые, материал имеет возможность длительное время сопротивляться действию циклической нагрузки, не достигая предельного состояния. [c.20]

Представленная в табличной форме (табл. 5.4), ЕКД характеризует поведение сплавов не только в условиях проведения испытаний, которые являются лабораторными с заданными (тестовыми) условиями опыта. Она является характеристикой свойства материала сопротивляться внешней циклической нагрузке при многообразии условий внешнего воздействия, поскольку реализация одного и того же кинетического процесса между двумя соседними точками бифуркации характеризуется одинаковыми величинами КИН при достижении одинаковых величин скорости роста усталостной трещины. Корректное определение величины эквивалентного КИН для условий многофакторного воздействия приводит к представленной выше в табличной форме ЕКД. Вместе с тем сама ЕКД может быть использована в качестве эталона, к которому могут быть приведены получаемые в испытаниях кинетические кривые. В случае постоянного влияния параметра воздействия [c.253]

Особую остроту приобретает вопрос о критериях оценки поведения чугуна с шаровидным графитом в условиях ударной нагрузки. Можно считать очевидным, что ударная вязкость — сила сопротивлению разрушению при однократно приложенной ударной нагрузке — не выявляет особенностей чугуна и не дает количественной характеристики, которую можно было бы использовать при расчетах на прочность. Между тем повышенная циклическая вязкость дает основание считать, что циклическая нагрузка воспринимается большим объемом металла, в результате чего повышается надежность работы чугуна но сравнению со сталью. Эти положения проверены и подтверждены ЦНИИТМАШем на установке для испытаний ударно-циклической прочности материалов [261]. [c.208]

Поведение чугуна при ударных нагрузках в реальных условиях следует оценивать не по ударной вязкости, а по показателям ударно-циклической прочности. [c.210]

Характеристики цикла упругопластических деформаций можно определить по экспериментальным кривым циклического деформирования, полученным при малоцикловых испытаниях образцов из конструкционного материала в жестком или мягком режиме нагружения. Использование реальных диаграмм циклического деформирования для всего рассчитываемого диапазона чисел циклов нагружения позволяет учесть действительное поведение материала в условиях малоциклового термомеханического нагружения кинетику циклического деформирования, нелинейные эффекты при разгрузке-нагрузке в упругой области (упругий гистерезис), циклическое упрочнение, разупрочнение, стабилизацию эффект Баушингера в исходном (нулевом) полу-цикле нагружения и его изменение в процессе повторных нагружений циклическую анизотропию свойств материала. [c.79]

В общем случае в трехкомпонентных сплавах на основе Си — 2п напряжение начала движения дислокаций низкое, позтому деформация скольжением осуществляется легко. Однако в сплавах Си — А1 — N1 напряжение сдвига почти в три раза превышает таковое в сплавах Си — 2п — А1. Можно считать, что из-за этого сплавы Си — А1 — N1 являются стабильными по отношению к циклической деформации. На рис. 2.5В показаны кривые напряжение — деформация при циклическом нагружении поликристаллических образцов из сплава Си — А1 — N1 [58] при Т > М . Отклонение от упругого поведения характеризует деформацию, сопровождающую возникновение напряжений мартенситной фазы. Остаточная деформация, появляющаяся при снятии нагрузки, полностью исчезает в результате нагрева, затем осуществляется последующая деформация. Изменение кривых напряжение — деформация незначительно по сравнению с соответствующим изменением у сплава Си — 2п — 5п. Свойства сплава Си — А1 — N1 стабильны. Это обусловлено тем, что деформация скольжением в сплавах Си — А1 — N1 затруднена. Однако образцы из этого сплава разрушались при 9-кратном нагружении. Это обусловлено тем, что релаксация поля упругих напряжений, возникающих для обеспечения аккомодации деформации на границах зерен путем деформации скольжением, затруднена. На границах [c.114]

Книга посвящена анализу и оценке разрушения металлов. Автор подробно рассматривает его виды, дает классификацию 23 типов механического разрушения. При анализе пластического поведения металлов он описывает дислокационные представления. Важное место в книге занимают вопросы многоцикловой и малоцикловой усталости привлекаются различные линейные и нелинейные представления о накоплении усталостных повреждений. Заметное место отведено статистическому анализу разрушения в условиях усталостного нагружения. Формулируется феноменологический взгляд на процессы ползучести, представлены данные по опытам на ползучесть, в том числе и при циклическом законе изменения температуры и внешней нагрузки. [c.5]

В разд. 7.1. были определены две области циклического нагружения. В одной области циклические нагрузки относительно невысоки циклически изменяющиеся деформации почти полностью упруги. Эта область характеризуется большими значениями долговечности т. е. большим числом циклов до разрушения. Поведение материалов в этой области, достаточно подробно рассмотренное в предыдущих главах, традиционно называется многоцикловой усталостью. В другой области циклические нагрузки относительно высоки, при этом в каждом цикле возникают значительные пластические деформации и долговечности малы, т. е. разрушение при повторных нагружениях этими относительно высокими нагрузками происходит через малое число циклов. Такой тип поведения обычно называется малоцикловой усталостью, или в последнее время его иногда называют циклической деформационной усталостью. Переходная область от малоцикловой усталости к многоцикловой находится в районе 10 —10 циклов, и многие исследователи считают, что причиной разрушения является малоцикловая усталость, если оно происходит через 50 000 циклов или менее [1]. [c.377]

Исследования свойств модифицированного чугуна показали, что графит не ухудшает его свойств, но придает ему ряд новых специфических свойств. В работах В. С. Мильмапа, Н. Г. Гиршовича, К. И. Вап ,енко, А. Ф. Ланда и других выявлен ряд весьма важных положительных особенностей людифи-цированного чугуна, определяемых именно наличием графита. Такие его свойства, как циклическая вязкость и связанное с пей поведение материала при циклических нагрузках, выдвинули чугун на видное jm to среди конструкционных материалов, обеспечив получение из него деталей сложной конфигурации гораздо более доступными и дешевыми средствами, чем при старых технологических приемах (обработке давлением, резанием и т. п.). [c.206]

К настоящему времени разработаны эффективные методы защиты поверхности, копирующие в, том или ином виде естественные процессы самозащиты. Однако для повышения эффективности поверхностного упрочнения необходимо используемые методы и технологические режимы обработки увязать с механизмом диссипации энергии, контролирующим поведение системы в эксплуатационньгх условиях. Особенно велика роль поверхности в сопротивлении разрушению при циклических нагрузках. [c.337]

Экспериментальных данных о поведении композиций с короткими волокнами при циклических нагрузках очень мало. По данным, полученным в работе [75], установлено, что предел усталостной выносливости поликарбоната при 10 циклов возрастает в 7 раз при введении 40% стекловолокон длиной 6,4 мм. В работе [76] определено число циклов до разрушения эпоксидных смол, наполненных короткими борными волокнами, и установлено, что при циклических нагрузках с амплитудой, составляющей любую долю от разрушающего напряжения, число циклов до разрушения быстро возрастает с увеличением характеристического отношения волокон, достигая постоянных значений при Ijd около 200. Эту величину можно считать критическим характеристическим отношением, выше которого усталостная прочность постоянна и пропорциональна статической прочности при изгибе (рис. 2.48). В этой же работе исследованы свойства эпоксидных смол с ориентированными асбестовыми волокнами. При этом установлено, что их поведение мало отличается от поведения эпоксидных смол с борными волокнами длиной 25 мм. Оуэн с сотр. [77] показали, что усталостная прочность при 10 циклах полиэфирной смолы, наполненной стекломатом с хаотическим распределением волокон, колеблется между 15 и 45% от разрушающего напряжения при статическом растяжении. В работе [78] изучали поведение при циклическом растяжении и изгибе эпоксидной смолы, содержащей 44% (об.) ориентированных стеклянных волокон длиной 12,5 мм. Полученные результаты показывают, что этот материал является перспективным для изделий, работающих при циклических нагрузках, так как предел его усталостной выносливости составляет более 40% от разрушающего напряжения при растяжении. Эти результаты необычны для стеклопластиков, для которых, очевидно, нет истинно безопасного нижнего предела при циклических нагрузках даже в случае непрерывных волокон [79]. Недавно были исследованы свойства при циклических нагрузках промышленных полиэфирных премиксов [80]. Полученные кривые зависимости амплитудного напряжения от числа циклов до разрушения для литьевых премиксов с хаотическим в плоскости распределением волокон (рис. 2.49) можно сравнить с кривыми, полученными Оуэном с сотр. [81] для композиционных материалов с однонаправленными непрерывными волокнами и для слоистых пла- [c.106]

Поведение слоистых композиций с перекрестной укладкой волокон при циклических нагрузках отличается от поведения однонаправленных композиций вследствие различий полей напряжений вокруг волокон. Трещины начинают развиваться преимущественно в слоях, в которых волокна ориентированы перпендикулярно прикладываемому напряжению. Напряжения концентрируются в местах контакта соседних волокон. [c.277]

Большинство современных машин для испытания на усталость работает при циклическом нагружении образца нагрузкой с неизменным размахом, однако некоторые из машин допускают изменение, размаха нагрузки в ходе испытания. Большинство испытаний с изменением нагрузки, т. е. испытаний, 1сопровождающих-ся нестационарным накоплением повреждения, производилось с целью исследования поведения материалов при циклической нагрузке изменяющейся величины. Было проведено только небольшое число испытаний такого [c.28]

Многочисленные исследования дислокационной структуры материала при циклическом нагружении [103-105] свидетельствуют об упорядоченности и самоорганизованности накопления повреждений в процессе действия циклической нагрузки. Разные способы и условия циклического нагружения могут быть охарактеризованы одинаковым уровнем или плотностью дефектов материала в момент достижения критической ситуации, связанной с зарождением усталостной трещины. Все это позволяет рассматривать поведение материала на всех стадиях накопления повреждений при циклическом нагружении с единых позиций на основе синергетики [26, 43-45]. [c.119]

Аналогичные испытания были проведены на титановом сплаве ВТЗ-1 с двухфазовой пластинчатой структурой и на алюминиевом сплаве Д1Т при двух указанных частотах нагружения. В испытаниях не было выявлено различий в поведении материала в исследованном диапазоне скоростей изменения циклической нагрузки. Испытания проводили путем фиксирования положения фронта трещины при снижении уровня максимального напряжения для скорости вращения образца 980 об/мин и путем регулярного изменения уровня напряжения через каждые 25 циклов нагружения (рис. 7.2). Во всех случаях число сформированных усталостных бороздок соответствовало числу циклов приложепия нагрузки. [c.343]

Помимо статических напряжений (радиационных и вызванных взаимодействием с канальной трубой) на поведение графитовых блоков могли- оказать воздействие циклические напряжения, связанные с циклированием температуры, вызванным остановками реактора. Качественно это влияние можно представить следующим образом. Поскольку температурные напряжения в блоках полностью релаксируют, снятие градиента температуры в материале при остановках реактора эквивалентно появлению того же градиента температуры, но с противоположным знаком. Напряжения, возникающие при этом, уже не смогут релаксиро-вать из-за низкой температуры и отсутствия облучения. Так как внутренняя поверхность блока имеет температуру облучения ниже температуры наружных областей, ее тепловое расширение будет меньше и при остывании блока во внутренних областях возникнут сжимающие напряжения, частично компенсирующие растягивающие радиационные напряжения, которые при тепло-сменах остаются практически неизменными. Следовательно, циклические нагрузки в результате остановок реактора также не смогли стать причиной образования трещин в блоках графитовой колонны. [c.259]

Усложнение геометрии исследуемых элементов конструкций по мере снижения их материалоемкости, нелинейное поведение материалов в зонах конструктивной неоднородности, в вершинах исходных технологических дефектов (трещин, пор, включений, подрезов и т. д.), особенно при длительных статических и циклических нагрузках в условиях повышенных температур, ведут наряду с применением традиционных в практике проектирования аналитических методов к существенному развитию и совершенствованию численных методов и самих критериев прочности и разрушения, ориентированных на использование ЭВМ [1]. При этом вместе с нормативными подходами д.ля оценки ма.лоцикловой прочности и долговечности по условным упругим напряжениям (равным произведению местных упругих или упругопластических деформаций на модуль упругости при соответствующей температуре [2]) разрабатываются уточненные методы расчетов, основанные на деформационных критериях разрушения поцикловой кинетики местных упругопластических деформаций и учитывающие температурно-временные эффекты, частоту нагружения, форму циклов [3—7]. [c.253]

Малоциклоеая усталость. Чтобы рассчитать долговечность материала в условиях малоцикловой усталости конструктору деталей турбины нужна модель поведения материала, связывающая какие-то легко наблюдаемые условия с количеством рабочих циклов, не приводящих к отказу детали. Результаты расчетов по первой из таких моделей, разработанной с позиций физики твердого тела, при сопоставлении с результатами испытаний оказались чрезвычайно обнадеживающими. Чтобы улучшить согласие, ввели представление об изначально присутствующих микротрещинах, а свойства материала выразили через энергию единицы поверхности трещины. Эта концепция была распространена Гриффитсом [Ю] на разрушение вообще, хотя родилась она при экспериментировании на хрупких материалах. Этот фундамент механики разрушения был заложен в 1920 г., однако вплоть до недавнего времени большинство оценок усталостной долговечности для каждого конкретного материала основывали на эмпирической зависимости между величиной циклической нагрузки и числом циклов до разрушения. [c.68]

Поскольку в армированных пластмассах волокна укладываются параллельными рядами, то прочность зависит от направления действия нагрузки. На рис. 4.12 изображены результаты исследований Веррена [779], изучавшего поведение пластмасс при циклическом нагружении. Использовалась эпоксидная пластмасса, содержащая 38% смолы и армированная восьмирядной ремизной стеклянной тканью (181 УЫап А). Удельный вес ее 1,8. Анализ результатов показывает, что пластмасса обладает высокой чувствительностью к направлению действия нагрузки эта чувствительность даже выше при [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...