О характере кривых усталости

О ХАРАКТЕРЕ КРИВЫХ УСТАЛОСТИ [c.104]

Для выяснения вопроса о характере кривых коррозионной усталости и выяснения возможности получения действительного предела коррозионной усталости мы провели испытания ряда марок стали различной термической обработки на коррозионную усталость. Эти исследования показали, что в пределах до 20 млн. циклов нагружения в воде происходит для различных сортов стали различное по интенсивности снижение кривой усталости, характеризующееся тангенсом угла наклона кривых к оси абсцисс, что видно на фиг. 50. Это свидетельствует о том, что выносливость стали в коррозионных средах в первую очередь является функцией времени нахождения металла в агрессивной среде. [c.105]

Изучение влияния деформационного старения на форму кривых усталости позволило выявить и ряд закономерностей. В частности, можно утверждать, что статическое и динамическое деформационное старение способствует повышению значения предела выносливости. Наклон кривых усталости в результате предварительного статического деформационного старения возрастает, а точка перегиба кривой усталости при выходе на горизонтальный участок смещается в сторону меньших циклов нагружения [73]. Однако такой характер изменения кривых усталости наблюдается при степенях предварительной пластической деформации, не превышающих 10% (статическое растяжение). При больших степенях предварительной деформации имеются противоречивые данные о форме кривой усталости после предварительного деформационного старения. В ряде случаев наблюдается исчезновение четко выраженного физического предела выносливости [40]. В аустенитной нержавеющей стали типа 304 эффект динамического деформационного старения при малоцикловой усталости проявляется при температурах испытания 300-500 При этом на петлях механического гистерезиса наблюдается прерывистое пластическое течение [45, 47]. [c.237]

Для полной характеристики выносливости материала необходимо установить зависимость предела выносливости от характера цикла нагружений. С этой целью из исследуемого материала изготовляют несколько серий совершенно одинаковых образцов и каждую из ннх подвергают испытаниям на выносливость. При этом фиксируют значение среднего напряжения о . цикла, а предельную амплитуду Од определяют из опыта по базовому числу циклов N0. Например, первая серия образцов испытана при симметричном цикле Ra=—l (Уm=0) , по результатам испытаний построена кривая усталости и определено значение предела выносливости о 1. [c.249]

Судить о характере изменения долговечности поврежденного материала в зависимости от уровня напряжения и длительности его действия можно по относительному изменению параметров кривых усталости поврежденного материала. При низком напряжении 1,12 0-1 изменение параметров Ант соответствует изменению микротвердости, по протекает более интенсивно. При более высоких напряжениях значения Ант уменьшаются по мере накопления усталостного повреждения. Между изменениями мнкротвердости, предела усталости, долговечности и степенью усталостного повреждения, а также длительностью стадии упрочнения и разрыхления в зависимости от уровня напряжения и типа материала имеется определенная связь. [c.38]

Важно отметить, что кривые малоцикловой усталости модели (кривая 2 на рис. 3.17) и материала (кривая 1 на рис. 3.7) практически совпадают. Следовательно, разработанный метод расчета малоцикловой долговечности конструктивных элементов на основании деформационно-кинетических критериев является достаточно эффективным, а схематизация режимов термомеханического нагружения (см. рис. 3.5), а также принятые допущения и предположения о характере циклического упругопластического деформирования приемлемы. [c.148]

Для стали кривая усталости в нижней (правой) части имеет асимптотический характер, приближаясь к горизонтальной асимптоте с ординатой, равной так называемому физическому пределу выносливости о Ц/ )- [c.467]

Кривая усталости имеет четко выраженный асимптотический характер, свидетельствующий о существовании действительного предела усталости, т. е. переменных напряжений с такой наибольшей амплитудой, действие которых может выдержать материал при весьма большом, практически неограниченном числе повторений. Пределом выносливости, или пределом усталости, называют наибольшее по абсолютной величине напряжение, которое образец из данного металла выдерживает без разрушения при неограниченно большом числе циклов напряжения [120, 147]. [c.20]

Степень влияния коррозионных повреждений поверхности деталей на сопротивление усталости зависит от свойств материала и среды, характера нагружений и времени. Предварительное перед испытаниями коррозионное воздействие на образцы не столь опасно как одновременное действие коррозионных и механических факторов. Кривая усталости при коррозионных воздействиях на металл никогда не выходит на горизонталь. Она снижается с ростом числа циклов или времени испытаний. В пределе можно считать, что как бы ни были малы переменные напряжения, они приведут к разрушению образца при достаточно большом числе циклов испытаний. Следовательно, при коррозионной усталости нельзя установить предела выносливости, а можно лишь говорить о предельном сопротивлении усталости при ограниченном числе циклов (например, на базе 10 или 5 10 циклов). [c.25]

При таком характере контакта давление на вершинах неровностей часто превышает допустимые напряжения, вызывая вначале упругую, а затем пластическую деформацию неровностей. Возможно уменьшение размеров вершин из-за повторной деформации, вызывающей усталость материала или под действием больших контактных напряжений. Происходит также сглаживание отдельных сопрягаемых участков трущихся пар. Вследствие этого в начальный период работы подвижных соединений (участки ОА и ОА на кривых, рис. 10.23, а) происходит интенсивное изнашивание деталей (процесс приработки), что увеличивает зазор между сопряженными поверхностями. [c.379]

Однако предположение о независимости нагрузочных режимов на различных передачах (а также в разных дорожных условиях) не всегда отвечает характеру накопления повреждений. Расчленение нагрузочного режима на отдельные составляющие равносильно подсчету долговечности от каждой ступени блока и последующему их суммированию по формулам (3.15) или (3.16). Это согласуется с линейной гипотезой суммирования повреждений и правомерно в том случае, если ступени блока находятся выше предела выносливости (либо кривая усталости не имеет точки перегиба). [c.123]

В связи с этим форма кривой усталости при повышенной температуре имеет ряд особенностей (рис. 47). Эти кривые не имеют выраженного асимптотического характера и не свидетельствуют о существовании пределов выносливости, как их параметра. Такими параметрами являются угол наклона ветвей кривой и, ограниченные по числу циклов пределы выносливости, определяющие положение этих ветвей в логарифмических координатах амплитуда напряжений — число циклов. Форма кривой 1 свойственна умеренным температурам (Т = 0,45- --5- 0,50 Тпд), при которых накопление повреждения возникает в широком диапазоне напряжений низких уровней, с интенсивностью, повреждения меньшей, чем в области высоких напряже-, ний, действие которых сопровождается циклическими пластическими дефор-1У ациями, превышающими упругие или одного порядка с ними. При более высоких температурах (0,50—0,55 Tj,J повышение интенсивности усталостного повреждения во времени и по числу циклов возрастает так же в области низких напряжений. У кривой усталости 2 больший наклон и нет переломов. При еще более высоких температурах (0,55—0,60 T J накопление повреждения главным образом определяется временем действия напряжений, существенную роль при этом играют процессы накопления разрушения на границах зерен и переход от внутри-кристаллического возникновения и распространения трещин к межкри- [c.216]

На рис. 3.25 приведены некоторые результаты испытаний сильфон-ных компенсаторов и металлорукавов, полученные при характерных значениях температуры и времени выдержки. Кривые малоцикловой усталости конструкционного материала достаточно точно совпадают с расчетными значениями деформаций и экспериментальными значениями малоцикловых долговечностей конструкций. Это подтверждает вьшод о том, что причиной имеющихся отказов, обусловленных появлением трещин в гофрах сильфона, являются циклические упругопластические деформации, и прочность таких конструкций связана прежде всего с малоцикловым характером действующих нагрузок. [c.167]

При возрастании N, с стремится к пределу усталости Кривая, изображённая на фиг. 186, имеет асимптотический характер. В функциональной сетке а, Ig N обнаруживаются два различных участка кривой, на первом о падает примерно пропорционально Ig //, на втором — остаётся постоянным (фиг. 187). [c.273]

В то же время известны зависимости, имеющие экстремальный характер. К ним относятся изменение длительной пластичности е, в функции времени до разрушения Хр [59], напряжения сг [34], температуры Т при длительном разрыве с постоянной скоростью деформирования [32] изменение долговечности N по числу циклов до разрушения в зависимости от температуры Т [2 ] и по суммарному времени N% в зависимости от продолжительности цикла Тц [7 ] при длительной термической усталости (рис. 21). Наличие минимумов на приведенных кривых свидетельствует о существовании областей по параметрам длительного статического и термоциклического нагружения, в которых способность материала к накоплению пластических деформаций наиболее ограничена. [c.51]

При коррозионой усталости кривые имеют характерный вид, отличающий их от кривых обычной и адсорбционной усталости. Исчерпывающих данных о характере кривых коррозионной усталости нет 104 [c.104]

Впервые циклическая долговечность для симметричного цикла была исследована Велером, который установил, что каждой амплитуде Оа соответствует своя циклическая долговеч-ность N, т. е. число циклов напряжений, Е1ыдерживаемых кон- О N струкцией до усталостного разрушения. График, характери- Рис. 8.20 зующий зависимость между амплитудами цикла Оа и циклической долговечностью N для одинаковых образцов, построенный по параметру коэффициента асимметрии цикла (рис. 8.20), носит название кривой усталости. Для сталей кривая усталости при некотором напряжении a/j, называемом пределом выносливости, имеет тенденцию выхода на асимптоту, параллельную оси ON. При N 10 кривая усталости практически приближается к этой асимптоте. Таким образом, при а с практически разрушение не происходит при очень большом числе циклов. Однако у материалов типа алюминия, меди и других не существует определенного предела выносливости и кривая усталости приближается к оси ON при большом числе циклов. Для таких материалов назначается предел ограниченной выносливости а/ лг — наибольшее напряжение цикла, которое материал выдерживает при заданном Обычно yV ,p = ]0 (рис. 8.21). [c.173]

Этот метод основан на корреляционной теории случайных процессов, и удобство его использования для наших целей определяется в первую очередь тем, что исходная информация о пульсациях температур может быть представлена в виде корреляционных функций и спектральных плотностей, по которым достаточно удобно и просто можно определить соответствующие характеристики напряжений. В принципе, имея запись пульсаций температур, можно, пользуясь методами термоупругости, пересчитать ее в напряжения и при оценке ресурса использовать любые методы, приведенные, например, в работе [36]. Но это сопряжено с большими расчетнь(ми трудностями. Учить[вая сравнительно низкую точность усталостнь(х характеристик, а также то обстоятельство, что расчеты чаще всего носят оценочный характер, такое усложнение вряд ли на сегодняшний день является оправданным. В методике Болотина предполагаются известными кривая усталости материала и статистические нагрузки. Если известны уравнение кривой усталости [c.52]

Принимаем п = 80, в этом случае бд = 0,327. В следующем приближении берем п = = 60 и получаем д = 0,383 при п = 50 б = 0.424, что больше запланированной ошибки. Поэтому в дальнейшем увеличиваем объем и принимаем п = 56. В этом случае ошибка б = = 0,398. Дальнейшее уточнение объема серин нецелесообразно вследствие приближенного характера расчетных формул и нспользоваиня априорной информации о кривой усталости и характеристиках рассеяния предела выносливости, [c.166]

Наименее изученной и наиболее важной областью для определения возможности разрушения от усталости деталей длительно работающих машин является зона, соответствуюш,ая числам циклов до разрушения yv>10. По результатам, полученным в этой зоне, решается вопрос о среднем значении и разбросе расчетной характеристики предела выносливости а ь а также об экстраполяции кривой усталости в область увеличенных N. Получение результатов на малых сга, когда iV>10 , чрезвычайно трудоемко. Кроме того, накоплению результатов на малых Оа мешает недостаток объектов испытания и трудность принятия решения о проведении испытаний на таком уровне напряжений, когда подавляющая часть образцов проходит испытание до заданного N без разрушения. Для экстраполяции правой ветвл кривой усталости обычно принимают заранее выбранное представление о ее форме (криволинейная, линейная с наклоном, горизонтальная прямая) и о характере дисперсии предела выносливости в зоне третьего нижнего участка кривой, затем проводят кривую усталости на глаз [39]. Несмотря на большой объем испытаний, выполненных на нижних уровнях а (см. рис. 2.3 и 2.4) вопрос о форме правой ветви и остается открытым, однако его решение можно найти, используя одиу из приведенных ниже подходов. [c.37]

Асимметричный цикл переменного нагружения детали возникает либо при несимметричном характере изменения внешней нагрузки на деталь относительно нуля, либо при наложении на симметричный цикл переменных напряжений (вибраций) статической нагрузки или комплекса нагрузок. Зависимость разрушающей амплитуды переменных напряжений Оа при заданном N ОТ статического среднего напряжения цикла может быть получена с помощью кривых усталости, построенных по данным испытаний с подобными циклами ( ra/orm= onst), или при сохранении для партии образцов значения am постоянным. [c.61]

У никеля при знакопеременном изгибе в интервале 10 — 10 циклов характер изменения среднего угла разориентации субзерен соответствует характеру кривых де рмацнонного упрочнения [366] и возникновение и рост усталостных трещин, как и у алюминия, сопровождается определенной степенью разориентации блоков мозаики. Разрушение наступает тем раньше, чем больше средний угол разориентации. Скопления пор или вакансий при этом не наблюдается и центрами локальных зарождений микротрещин являются места стыков субзерен с наибольшим углом разориентации. Вместе с тем данные Форсайта и др. [367] свидетельствуют о том, что больший процент трещин возникает на границе двойников. Вакансионный механизм тесно связан с нарушением по границам зерен. Так, у алюминия разрушение при усталости при высоких амплитудах деформации происходит по границам зерен, а при низких амплитудах трещины зарождаются в области пор при увеличении числа пор и их размеров они сливаются и приводят к образованию микротрещин [341, 368, 369]. У свинца при температуре —0,5Гпл, °К, при знакопеременном изгибе с различной амплитудой деформации и разной частотой процессы усталости развиваются главным образом на границах зерен [370, 371 ] . Смещение зерен относительно друг друга по их границам наблюдается на самых ранних стадиях испытания. В зернах около границ возникает деформация, затем на этих участках протекает рекристаллизация и миграция границ зерен. На границах зерен наблюдается также образование микропор, количество которых с увеличением времени нагружения увеличивается. На поздних стадиях испытания поры сливаются, образуя вдоль границ зерен большие скопления (трещины), приводящие, в конце концов, к разрушению образца. [c.158]

Кривые усталости при круговом изгибе образцов диаметром 3 мм, при нормальной температуре (20° С) с частотой 3000 цикл/мин опубликованы для ряда тугоплавких металлов — Ре, НЬ, Та, Мо и [375]. У всех перечисленных о. ц. к. металлов наблюдается выраженный предел выносливости, отчетливость которого становится менее заметной с увеличением размера зерна, чистоты и температуры испытания [171, с. 899 335, с. 713]. Следует отметить, что выраженный предел усталости наблюдается и у металлов с г. ц. к. решеткой, в частности у сплава А1 -Ь 2—1% Mg + + 0,5% Мп [328]. Выше мы указывали, что выраженный предел усталости, как и выраженный предел текучести, связан с взаимодействием дислокаций и примесей. Известны испытания о. ц. к. металлов (Мо, Ре) на усталость при разных температурах [334 345, с. 703 376]. Как и у металлов с г. ц. к. структурой, у о. ц. к. металлов Пу в функции температуры меняется немонотонно и оказывается максимальным при температуре 0,25Тпл, °К. Что касается усталостной прочности (о. ), то, как указывалось выше, с увеличением температуры она падает исключение представляет область деформационного старения у железа, температурный интервал которой Т зависит от частоты цикла [372, с. 1229]. С повышением частоты температура Т увеличивается. Температура Т зависит также от характера надреза [c.159]

Эффективность использования таких сталей в конструктивных элЬментах со стыковыми швами, испытывающих за срок своей службы менее 10 ООО нагружений, действительно, не вызывает сомнения, поскольку для них характерен верхний участок ОА кривой усталости (рис.9.2.1), где снижение прочности по сравнению со значением о, почти отсутствует, а разрушение имеет квазистатический характер. [c.315]

Полученные данные показывают, что энергия активации процесса повреждаемости на 1-й (малоцикловой) стадии практически не зависит от режима нагружения, а активационный объём является слабой функцией ширины спектра вибрационного нагружения. На 2-й стадии кривых усталости (многоцикловой) термоактивационные параметры обнаруживают сильную зависимость от этого фактора воздействия. Наиболее неблагоприятными для работы в условиях вибронагружения, согласно данным термоактивационного анализа, являются режимы поли-гармонического нагружения с максимальными амплитудами напряжений на первой собственной частоте объекта испытаний. Остаётся невыясненной причина нарушения монотонного хода зависимостей Уоз = f(A й) и урз = f(A o) на обоих концах использованного диапазона Асо. Аналогичный характер имеет зависимость параметров аппроксимации в формуле (4) от ширины спектра. Ввиду этого, возможность прогнозирования кривых усталости на основе данных термоактивационных параметров, полученных для базовых кривых усталости в исследованном диапазоне изменения ширины спектра, целесообразно проверить именно в областях, где монотонность изменения этих параметров нарушена, т.е. для А(о=10 Гц и Асо=100 Гц. Полагая базовыми кривые усталости, полученные при испытаниях на режимах [c.94]

Для черных металлов (стали, чугуна и т. п.) за базу испытаний обычно принимают 10 млн. циклов, а для цветных (меди, алюминия и т. п.) — число, в 5—10 раз большее. Из рассмотрения характера усталостной кривой для цветных металлов (рис. 557, кривая 2) видно, что на большом участке она спадает весьма постепенно, т. е. кривая стремится к асимптоте медленно, поэтому и приходится в данном случае за базу испытания принимать большее число циклов. Вообще для таких металлов можно говорить только о некотором условном пределе усталости. Условным пределом усталости называется максимальное напряжение, при котором не происходит разрушения при осуществлении определенного наперед заданного числа щ1Клов, соответствующего той или иной принятой базе испытания. [c.596]

Для черных металлов (стали, чугуна и т. п.) за базу испытаний обычно принимают 10 млн. циклов, а для цветных (меди, алюминия и т. п.) — число, в 5—10 раз больщее. Из рассмотрения характера усталостной кривой для цветных металлов (рис. 579, кривая 2) видно, что на большом участке она спадает весьма постепенно, т. е. кривая стремится к асимптоте медленно, поэтому и приходится в данном случае за базу испытания принимать большее число циклов. Вообще для таких металлов можно говорить только о некотором условном пределе усталости. >ч,и -. . [c.661]

В работе 3] предложена модель физического предела усталости и сделан вывод о том, что природа предела усталости так же, как и природа площадки текучести, является особенностью микродеформации поверхностных слоев материала в квазиупругой области в [4] приводятся данные, указывающие на взаимосвязь предела усталости и верхнего предела текучести для железа и стали. Поэтому представляет интерес исследование характера изменения таких параметров статической кривой нагружения, как верхний предел текучести Тв.п.т и длина площадки текучести /п.т при циклическом нагружении. Установлено, что при циклическом знакопеременном закручивании образца из малоуглеродистой стали после некоторого числа циклов наблюдается понижение амплитуды напряжений [5]. Нагружение производилось при постоянной амплитуде суммарной деформации 7а=7упр+упл — onst. Первоначальная амплитуда напряжений была ниже верхнего предела текучести Тв.п.т, но выше напряжения, соответствующего площадке текучести тп.т- [c.214]

Представляло интерес связать особенности рельефа поверхности разрушения с размером пластической зоны вокруг трещины усталости. Плоская поверхность разрушения (рис. 1, н, б) с кристаллографическими индексами (111 оказалась удобной для изучения характера пластической зоны методом рентгеновского двойного кристаллоспектрометра использовали рефлекс (111). Видно (рис. 2), что на поверхности разрушения дифракционная линия 111 размытая, полуширина ее может достигать значения больше 10° (для больших Од). После удаления металла (методом электроиолировки) всего на глубину 10—15 мкм кривая двойного отражения сужается до 12... и затем полуширина кривой стабилизируется. Для всех значений Па глубина пластически деформированного слоя составляет приблизительно 15 мкм Оа влияет на уширение рентгеновской линии непосредственно с поверхности (см. рис. 2), характер которой согласуется со строением усталостного излома. [c.150]

Расчетная оценка малоцикловой долговечносга. На базе полученной информации о циклических деформаций в опасной точке детали и кривых малоцикловой усталости оценим долговечность телескопического кольца, используя деформационно- кинетический критерий прочности при постоянных температурах [см. соотношение (1.3)]. Разрушения детали (см. рис. 3.2) в условиях эксплуатации, а также модели при стендовых испытаниях в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения имеют преимущественно усталостный характер (наличие сетки мелких трещин, инициирующих магистральное разрушение, без признаков накопления односторонних деформаций), поэтому расчетное критериальное уравнение, описьшающее предельное состояние материала, обусловленное накоплением усталостных повреждений, принимаем в виде [c.144]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...