Сопротивление длительному циклическому деформированию и разрушению

Сопротивление длительному циклическому деформированию и разрушению [c.199]

В связи с повышением рабочих параметров современного энер гетического оборудования, химической и нефтеперерабатывающ ей аппаратуры, транспортного оборудования и др. возникает необходимость решения ряда новых вопросов о циклической пластичности и ползучести металлов при сложной истории нагружения и нагрева, взаимодействия накопления усталостного и длительного статического повреждения с оценкой медленно протекаюш их изменений механических и пластических свойств металла при его работе в конструкциях. Решение такого рода вопросов неизменно связано с получением информации о протекании деформационных процессов в тех или иных условиях нагружения, а также о развитии при этом структурных изменений, влияющих на сопротивление длительному циклическому деформированию и разрушению. [c.3]

В процессе испытаний при длительном малоцикловом нагружении осуществляется сочетание процессов ползучести (релаксации) и накопления длительных статических повреждений, с одной стороны, и процессов циклического пластического деформирования и накопления усталостных повреждений, с другой, причем эти процессы могут влиять друг на друга. Поэтому изучение сопротивления длительному малоцикловому деформированию и разрушению (длительной малоцикловой прочности) должно основываться на закономерностях ползучести и длительной статической прочности и на закономерностях малоцикловой усталости и сводится к установлению закономерностей этого взаимного влияния. [c.211]

При длительных циклических испытаниях существенно воспроизведение при испытаниях сочетания различных условий циклического и длительного деформирования и повреждения, обеспечивающее проявление тех или иных особенностей поведения при повышенных температурах. Эксперимент должен быть поставлен таким образом, чтобы по возможности дозировать (в том числе выделить или сделать преобладающими) основные факторы, влияющие на сопротивление длительному малоцикловому деформированию и разрушению. При этом диапазон температур испытаний должен быть достаточно большим, чтобы охватить область срав- [c.211]

Основные механические закономерности сопротивления материалов малоцикловому и длительному циклическому нагружению, а также деформационно-кинетический критерий малоциклового и длительного циклического разрушения необходимы для решения соответствующих задач определения кинетики деформированных состояний в зонах концентрации и оценки долговечности на стадии образования трещины. Полученные данные о сопротивлении циклическому деформированию и разрушению использованы для расчета малоцикловой усталости циклически нагружаемых конструкций. Применительно к сварным трубам большого диаметра магистральных газо- и нефтепроводов, волнистым компенсаторам и металлорукавам на основе их испытаний разработаны и экспериментально обоснованы методы расчета малоцикловой усталости при нормальных и высоких температурах. [c.275]

Исследованию малоцикловой прочности сильфонных компенсаторов и аналогичных им устройств посвящен ряд статей [39, 54, 55, 122, 225], однако в них рассматривается работа компенсаторов только в области нормальных и умеренно повышенных температур, когда временные эффекты оказываются не выраженными. Основные подходы к определению напряженно-деформированного состояния и оценке прочности в таких условиях рассмотрены выше в 4.1 и 4.2. Проблема определения длительной циклической прочности компенсаторов имеет значительную специфику и требует учета температурно-временных особенностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению. [c.198]

Для проведения испытаний с целью изучения закономерностей неизотермической малоцикловой прочности, а также неизотермического деформирования используются установки растяжения — сжатия, снабженные системами программного регулирования. В этих установках основные решения вопросов управления режимами неизотермического нагружения, измерения процесса деформирования и нагрева, регистрации параметров соответствуют использованным в исследованиях сопротивления деформированию и разрушению в условиях длительного малоциклового нагружения, а также в описанной выше крутильной установке. Применены системы слежения с обратными связями по нагрузкам (деформациям) и температурам, отличающиеся непрерывным измерением и регистрацией основных характеристик процесса (напряжение, деформация, температура) в форме диаграмм циклического деформирования, развертки изменения параметров во времени, а также кривых ползучести и релаксации при однократном и циклическом нагружении. [c.253]

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что изложенный в книге материал в ряде случаев базируется на ограниченном объеме данных и потребуется дальнейшее обоснование вопросов сопротивления деформированию и разрушению, например, при нестационарном, в том числе II случайном, режимах, в условиях высоких температур и неизотермического деформирования, а также для случаев сложного малоциклового и длительного циклического нагружения. [c.276]

Поскольку сопротивление малоцикловой усталости связано с длительной пластичностью [1, 6, 8], различие деформативных свойств жаропрочных сплавов необходимо учитывать при формулировании закономерностей неизотермического малоциклового разрушения с учетом формы и параметров циклов нагрузки и температуры, а также длительности циклического деформирования. [c.30]

В связи с рассмотренными особенностями деформирования и разрушения резьбовых соединений, работающих в широком диапазоне температур, важное значение может иметь температурный фактор, способствующий возникновению дополнительных деформаций ползучести, снижению усилий предварительного затяга п накоплению длительных статических и циклических повреждений. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению резьбовых соединений при высоких температурах может быть осуществлена по критериям длительной циклической прочности (см. гл. 2, 4 и 11). Понижение температур эксплуатации приводит к возможности возникновения хрупких разрушений резьбовых соединений на ранних стадиях развития трещин малоциклового нагружения. Это требует изучения трещиностойкости конструкционных материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) с применением соответствующих критериев линейной и нелинейной механики разрушения [19, 12]. [c.211]

Определение длительной циклической прочности компенсаторов требует учета температурно-временных особенностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению. [c.219]

Основные закономерности малоциклового деформирования в настоящее время уже достаточно хорошо изучены [7, 35, 43, 44, 101, 122, 123], и результаты этих исследований кратко обсуждены в гл. 1. В данном разделе рассматриваются особенности деформирования и разрушения конструкционных материалов при высоких температурах, когда проявляются температурно-временные аффекты ползучесть, релаксация и структурные изменения материала. Особое внимание уделено исследованиям при циклическом нагружении в условиях интенсивного деформационного старения, сопровождающегося сильным изменением прочностных и пластических свойств материала во времени. Причем интенсивность и характер этих изменений зависят также и от условий деформирования, и в первую очередь от формы цикла и частоты нагружения. Учет изменений пластических свойств во времени, определяющих сопротивление материала малоцикловому и длительному статическому разрушению, требует проведения сложных экспериментов в условиях, приближающихся к эксплуатационным, во многих случаях характеризующихся сильным протеканием деформационного старения. [c.166]

Циклическое упруго-пластическое деформирование при высоких температурах имеет значение при рассмотрении несуш ей способности элементов конструкций энергетического машиностроения, ракетостроения, химического аппаратостроения и т. п. В этих конструкциях может осуществляться повторное нагружение, причем цикл может включать в себя выдержку под нагрузкой. Особенность этого слу-, чая нагружения связана с тем, что необходимо учитывать, наряду с циклическим деформированием, температурно-временные факторы как в связи с сопротивлением деформированию, так и в связи с разрушением. Несущая способность в этом случае определяется сопротивлением длительным циклическим нагрузкам. [c.199]

Усталостное разрушение (трещина) в местах концентрации напряжений возникает на самых ранних стадиях циклического деформирования. Развитие усталостных трещин, таким образом, является фактором, в большинстве практических случаев определяющим сопротивление материалов усталости. Способность тормозить развитие усталостной трещины является одним из наиболее важных свойств конструкционных материалов, а использование различных возможностей уменьшения скорости роста трещины — существенным резервом увеличения предела выносливости и долговечности деталей современных машин. Наибольшую практическую ценность имеют условия полного прекращения роста трещины и возможность длительной безаварийной работы детали при наличии в ней остановившейся усталостной трещины. [c.3]

Изложение методов неразрушающих исследований длительного сопротивления конструкционных материалов является самостоятельной темой, которая в данной книге не затрагивается. Предполагается, что все требуемые характеристики получаются из традиционных испытаний на длительное и быстрое разрушение образцов, испытываемых в соответствующих температурных условиях. Лишь в случае малоцикловой усталости рекомендуется использование наряду с кривыми усталости традиционных кривых циклического деформирования. [c.5]

Экспериментально установлено, что интенсивность процессов накопления циклических и длительных статических повреждений определяется скоростью и длительностью деформирования и существенно зависит от уровня температур. В общем случае с повышением температуры сильнее убывает сопротивление длительному статическому разрушению, чем циклическому. В соответствии с этим при длительном циклическом нагружении с ростом температуры происходит переход от преобладающей роли усталостного повреждения к длительному статическому, и только в некотором интервале температур их роль сопоставима. [c.17]

Важным методическим моментом расчета повреждений в форме деформационно-кинетического критерия малоцикловой прочности является вопрос о возможности использования известных корреляционных зависимостей характеристик сопротивления усталостному разрушению от статической и длительной пластичности материала. В исследовательских работах, связанных с обоснованием применимости критерия, необходимо получать прямые опытные данные путем постановки базовых экспериментов в соответствующем диапазоне условий (температурный режим, частота и скорость деформирования, предельные базовые числа циклов и общая продолжительность статических и циклических испытаний). При наличии [c.53]

Задача об определении сопротивления малоцикловому разрушению при температурах более высоких, чем указанные, когда циклические пластические деформации сочетаются с деформациями ползучести, существенно усложняется. В настояш,ее время осуществляются интенсивные экспериментальные исследования уравнений состояния и критериев разрушения при длительном цикличес-ком нагружении в условиях однородных напрян енных состояний при жестком и мягком нагружении. Результаты этих исследований освещены в трудах конференций в Киото (1971), Каунасе (1971), Будапеште (1971), Филадельфии (1973) [1, 3, 6, 7], а также конференций в Лондоне (1963, 1967, 1971), Сан-Франциско (1969), Брайтоне Х1969), Дельфте (1970) и др. Однако несмотря на большой объем экспериментальных работ, пока не удалось разработать общепринятые предложения по кривым длительного циклического деформирования и разрушения это не позволяет перейти к расчетной оценке напряженных и деформированных состояний в элементах конструкций для определения их прочности и долговечности на стадии образования трещин и тем более на стадии их развития. [c.100]

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются линейная и нелинейная механика разрушения де-формациогн1ые и энергетические критерии разрушения модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения процессы длительного циклического деформирования и разрушения сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях микромеханика процессов статического и циклического разрушений. [c.18]

В соответствии с этим представляется целесообразным располагать данными по ползучести, длительной прочности и разрушающим деформациям при соответствующих уровнях постоянных напряжений в широком диапазоне времени до разрушения, в том числе и для кратковременной ползучести. С другой стороны, было бы важно получить данные о сопротивлении циклическому деформированию и разрушению без учета в.пияния времени для того, чтобы оценить деформацию ползучести и циклическую пластическую деформацию, а также соответствующие им повреждения. Такие данные получить непосредственно из опыта представляет известные трудности, поскольку время цикла и общее время до разрушения в этом случае должны быть достаточно малы, чтобы не происходило развития деформаций ползучести и падения во времени пластичности и прочности. Следует заметить, что приемлемые в этом смысле частота и время до разрушения существенно зависят от температуры. [c.211]

Таким образом, применяя метод оценки долговечности в условиях длительного повторного нагружения, можно определить скорость накопления повреяодений в зависимости от типа напряженного состояния, режима нагружения и свойств конструктивного материала, а следовательно, прогнозировать место разрушения. В качестве базовых данных при оценке долговечности используют кривые длительной малоцикловой усталости и располагаемой пластичности конструкционного материала. При анализе кинетики НДС в рассмотрение вводят диаграммы длительного циклического деформирования и кривые циклической ползучести. Б этом случае сопротивление деформированию характеризуется соответствующими мгновенной и изохронными кривыми деформирования. [c.11]

В монографии систематически изложены вопросы сопротивления деформированию и разрушению при малоцикловом высокотемпературном нагружении. Разработаны способы интерпретации связи циклических напряжений и деформаций на основе изоциклических и изохронных диаграмм циклической ползучести и свойств подобия. Для определения предельных состояний по моменту образования разрушения используется деформационно-кинетический критерий длительной малоцикловой прочности. Закономерности деформирования и разрушения использованы для разработки основ методов оценки малоцикловой прочности элементов конструкций при нормальной и высоких температурах. [c.2]

Непостоянство сопротивления деформированию при циклическом нагружении да [пределами упругости материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к кеобходимости изучения при малоцикловом, длительном цикли- [c.64]

Эффективность использования банков данных при априорной незаполненности их всеми характеристиками будет определяться совершенством создаваемых одновременно банков знаний по закономерностям сопротивления дес рмированию и разрушению, включающих закономерности длительного статического разрушения, высокочастотной и малоцикловой усталости, распространения трещин, циклического де рмирования, а также влияния химического состава и уровня механических свойств в условиях однократного растяжения на закономерности деформирования и разрушения. [c.538]

В испытаниях на термическую усталость с варьируемой жесткостью нагружения [4,5, 10] это связано прежде всего с режимом неизотермического малоциклового нагружения (жесткость нагружения, уровень максимальной температуры цикла, скорость нагрева и охлаждения, длительность выдержки) и определяется различным сопротивлением статическому и циклическому деформированию частей образца, нагретых в разной степени из-за продольного градиента температур, и протеканием реологических процессов на этапе выдержки при высокой температуре [4, 10]. На рис. 4, б показано, что зффект одностороннего накопления деформаций существенно проявляется в характерной для малоцикловой усталости области чисел циклов (до 10 ) и в определенных условиях (большая жесткость нагруяшния — до 240 Т/см и длительная выдержка — до 60 мин), возможно накопление перед разрушением деформаций, близких к величинам статического однократного разрыва (кривые 7,5, 5) при соответствующем времени деформирования в условиях неизотермического нагружения. При этом реализуется смешанный или квазистатический (длительный статический) характер малоциклового разрушения. [c.40]

Однако с повышением температуры испытания в предварительно деформированном металле по сравнению с ненаклеианным возрастает интенсивность диффузионных процессов, способствующих уменьшению напряженности и искажений кристаллической решетки (в результате развития явлений возврата и рекристаллизации). Интенсивность диффузионных процессов в наклепанном металле возрастает с увеличением накопленной внутренней энергии. Движение дислокаций, освободившихся от препятствий, увеличивает число элементарных актов сдвига и насыщенность металла вакансиями. Металл разупрочняется, сопротивление длительному статическому и циклическому разрушению уменьшается. Начало процесса разупрочнения предварительно наклепанного металла зависит прежде всего от степени деформации, температуры и продолжительности испытания. [c.200]

Длительная прочность полимерных материалов снижается в условиях циклического нагружения по сравнению с выдержкой при постоянном напряжении, если последнее равно по величине максимальному за период цикла переменному напряжению. Данное явление может быть связано с различными причинами. Прежде всего полимеры обнаруживают при циклическом нагружении тенденцию к саморазогреву, причем большую роль здесь играют частота нагружения и условия теплоотвода. Тепло генерируется за счет необратимой работы как вязкоупругого, так и вязкопластического деформирования.Повышениетемпературыматериалав процессе деформирования снижает его сопротивление длительному разрушению, как это вытекает, например, из представлений термофлук-туационной теории. Вместе с тем, при достаточно сильном само-разогреве (в условиях затрудненного теплоотвода) материал может перейти в некоторый момент из стеклообразного в вязкотекучее состояние, причем сопротивление деформированию практически утрачивается даже при отсутствии макроскопического разрушения. [c.36]

В отличие от методов сопротивления материалов в третьем разделе рассмотрены новые, более эффективные подходы к оценке прочности и разрушения. Разрушение материала здесь рассматривается как происходящий во времени процесс при кратковременном, длительном, динамическом и циклическом нагружениях. Изложены теория напряженно-деформированного состояния и критерии разрушения тел с грещи-нами, расчеты на прочность по номинальным и местным напряжениям и деформациям, методы расчега на трещиностойкость. [c.16]

Сопротивление хрупкому разрушению стали 16Г2АФ зависит от длительности предшествующего циклического нагружения (рис. 4.17). После нагружения при = 450 МПа до N =1% критическая температура хрупкости Tjg понижается на 25% по сравнению с исходным состоянием, что обусловлено генерированием подвижных дислокаций. Атомы углерода и азота не успели закрепиться и тем самым проявить эффект деформационного старения. Дальнейшее циклическое нагружение приводит к существенному повышению Уже при N =10% она на 10°С выше, чем у стали в исходном состоянии. В интервале числа циклов нагружения N =10-ь 70% наблюдается некоторое повышение для обеих амплитуд нагружения. В целом циклическая деформация стали в этом интервале вызывает охрупчивание почти в такой же степени, как естественное и искуственное старение при 250°С пластически деформированной на 10% стали (рис. 4.17). [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...