Развитие усталостных разрушений

Эволюция открытых систем осуществляется в упорядоченной последовательности реализуемых механизмов эволюции на масштабных различных уровнях. Они характеризуют собой свойство открытой системы поддерживать устойчивость в некоторый период времени в результате рассеивания и/или поглощения подводимой энергии. При достижении некоторых критических условий система не может сохранить неизменность процесса или механизма эволюции и происходит дискретный переход к новому более сложному процессу эволюции. Указанные переходы реализуются в соответствии с некоторой определенной иерархией на разных масштабных уровнях независимо от условий и способа подвода к системе энергии извне. Применительно к элементам конструкций это означает, что при всем многообразии эксплуатационного воздействия на металл в процессе роста трещины могут быть реализованы только те механизмы разрушения, которые присущи данному материалу и являются его свойством сопротивляться развитию усталостного разрушения. [c.188]

Безразмерный параметр указывает на закон формирования скачков трещины в направлении развития усталостного разрушения. Максимальное значение согласно принятым допущениям, соответствует Ро = 1. Следовательно, константа Ср = в соответствии с соотношением (4.37). [c.205]

Итак, после воздействия на поверхность детали искровым разрядом в материале создаются участки с измененной и неизменной структурой на разной глубине от поврежденной поверхности. Это может сопровождаться растрескиваниями материала на глубину до 0,5 мм из-за возникновения в поверхностном слое растягивающих напряжений в результате неоднородного нагрева материала при нанесении повреждения, возникновения высоких градиентов напряжений, что приводит к появлению растрескиваний. В исследованных сечениях зон с поврежденной поверхностью после наработки дисков в эксплуатации до 4066 ч после нанесения повреждений в ремонте развития усталостного разрушения не обнаружено. Этот вывод подтвержден в результате выполненных усталостных испытаний образцов с дефектами после различной наработки дисков в эксплуатации. [c.558]

В связи с общностью процесса развития усталостного разрушения при одноосном растяжении и при добавлении скручивания было предложено (см. ссылку [38] приложения к главе 5) использо- [c.651]

Рис. 13.20. Схемы развития усталостного разрушения в зубчатом колесе вертолета Ми-6. Места расположения первичного, вторичного и последнего очагов усталостного разрушения указаны стрелками "1", "2" и "3" соответственно

Таким образом, из представленных данных по кинетике развития усталостного разрушения вала винта следует, что начало развития событий связано с появлением неплотности стыка по шлицевому фланцу. Результатом этого может быть не только разрушение шпилек, но и разрушение вала с отделением винта в полете ВС. Очевидно, что основная длительность процесса роста трещины связана с начальным этапом движения трещин от шлицевого фланца. [c.711]

Если при работе на деталь действуют нагрузки разного характера, трещина ЗР может послужить очагом развития усталостного разрушения. [c.62]

Исследование процессов развития усталостного разрушения и характеристик сопротивления усталости в пределах каждого этапа испытаний (до появления первой трещины и в период ее постепенного развития) в настоящее время приобретает все большее значение. Интерес к поэтапному исследованию усталости как материалов, так и натурных деталей особенно возрос в связи с изучением закономерностей накопления повреждений при нестационарно изменяющихся режимах нагружения, присущих эксплуатации большинства современных конструкций. - [c.183]

Сопоставление сопротивления усталости стыковых соединений, нахлесточных соединений с прикреплением патрубков и многослойного металла с перфорационными отверстиями. Основным видом несущего соединения многослойных конструкций является стыковой монолитный шов, выполненный автоматической или ручной сваркой. Исходя из этого, при расчетной проверке многослойных конструкций на выносливость в качестве основного расчетного сопротивления принимаются характеристики сопротивления усталости стыкового соединения, устанавливаемые нормами расчета на прочность на основании результатов соответствующих экспериментов. Таким соединениям, как вварка различного рода патрубков и устройство отводов в многослойной стенке, а также другим конструктивным особенностям (устройство перфорационных отверстий) отводится второстепенная роль. Однако эти элементы в конструкциях из монолитного металла создают повышенную в сравнении со стыковыми соединениями концентрацию напряжений, которая, в большинстве случаев, является определяющим фактором, обусловливающим инициирование и развитие усталостных разрушений. Эти виды соединений могут определять также несущую способность многослойных сварных конструкций, подвергающихся в эксплуатационных условиях воздействию циклических нагрузок. Все это потребовало выполнения специальных исследований, связанных с сопоставлением сопротивления усталости рассмотренных видов соединений. Испытаниям подвергались три серии образцов первая — эталонный многослойный образец со стыковым соединением вторая — образец, воспроизводящий устройство перфорационных отверстий в многослойной стенке третья — образец, воспроизводящий вварку угловыми швами мо- [c.260]

Переменная часть напряжения в области А на рис. 92, б растет по мере старения резины под влиянием нагрева вследствие ее затвердевания. Процесс развития усталостного разрушения резко усиливается от концентрации напряжений на кромке арматурного кольца, если кромка острая и имеет заусенцы, а также от пульсаций давления жидкости. [c.204]

И. 3. Логиновым [98] сделана попытка разработки методики наблюдения за развитием усталостного разрушения в процессе испытания на изгиб с вращением образцов с надрезом (радиус надреза 0,5 мм), которая позволяет уловить мо-трещины величиной порядка 40— [c.280]

РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ РАЗРУШЕНИЙ 309 [c.309]

Развитие усталостных разрушений [c.309]

Микромеханизм развития усталостного разрушения изучен слабо, несмотря на то, что усталости материалов посвящено большое количество исследований, проведенных в разных странах. Нет оснований считать, что этот механизм принципиально отличается от механизма развития пластической деформации и разрушения при статических или квазистатических условиях, хотя усталостное разрушение наступает при макронапряжениях, недостаточных для статического разрушения. Когда говорят о влияниях на усталость качества поверхности, надрезов, царапин, внутренних пороков, когда в ряде случаев вопрос об усталости материала заменяется вопросом об усталости тела, изготовленного определенным образом из этого материала, то надо иметь в виду, что детальный анализ напряженного состояния в окрестности различных изъянов и в испытуемом теле в целом дал бы возможность составить единую картину возникновения и развития усталостных разрушений в разных условиях в виде определенных критериев, включающих характеристики напряженного и деформированного состояний. [c.310]

РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ РАЗРУШЕНИЙ 311 [c.311]

Статистический подход к возникновению усталостных разрушений разработан в СССР Н. Н. Афанасьевым. Однако этот подход не получил еще должного развития. Такой подход, являясь, по существу, макроскопическим, позволит подойти к исследованию микромеханизма развития усталостных разрушений на основе тех представлений, которые имеются о микромеханизме развития пластических деформаций и разрушений в квазистатических условиях. Например, дислокационный механизм в связи с представлением о зависимости скорости движения дислокаций от температуры подсказывает, что с понижением температуры предел усталости должен повышаться, что и наблюдается в опытах. [c.311]

Наиболее характерный признак развития усталостного разрушения в материалах - усталостные бороздки (рис. 2.39). Как правило, усталостные бороздки расположены перпендикулярно направлению распространения трещины. Подобный тип разрушения свойствен металлам и сплавам с разным типом кристаллической решетки. [c.62]

Приведенные на рир. 124 прямые соответствуют уравнениям регрессии вида 1ди=.1дС + л1д Д/С, постоянные С и /7 определяли по прямым рис. 112. Этот рисунок наглядно показывает, что различия в скорости движения трещин, вносимые изменением частоты нагружения и номинального напряжения, по мере развития усталостного разрушения убывают. [c.311]

При циклическом деформировании также можно указать широкий диапазон условий (в первую очередь относительно низкая температура, инертная среда), для которых зависимости, определяющие зарождение и развитие усталостного разрушения, не включают параметров, функционально связанных с временными факторами. Такими зависимостями являются, например, известные уравнения Коффина — Мэнсона [302, 303, 364] и Пэриса [192]. [c.150]

Карзов Г. П., Марголин Б. 3., Пановко О. Я. Анализ особенностей деформирования материала у вершины трещины и критериев развития усталостного разрушения с учетом структурных параметров//Тезисы докл. I Всесоюзн. конф. Механика разрушения материалов .— Львов ФМИ АН УССР, [c.368]

Карзов Г. П., Марголин Б. 3. Анализ особенностей деформирования материалов у вершины трещины и критериев развития усталостного разрушения с учетом структурных параметров. Сообщ. 1//Пробл. прочности.— [c.368]

Непосредственно перед зоной быстрого, ускоренного роста трещины мезолинии были сформированы в результате столь значительной интенсивности повреждения материала, что они могли быть хорошо выявлены при небольшом увеличении светового микроскопа. На этом этапе развития усталостного разрушения можно считать, что процесс регулярного чередования эксплуатационных нагрузок характеризовали усталостные макролинии. [c.640]

Рис. 13.24. Внешний вид (а) ведомой шестерни редуктора ВР-252 вертолета Ка-32А11ВС с разрушенным зубом (указан стрелкой) и (6) рельеф усталостного излома по основанию разрушенного зуба и по вскрытой трещине с макро- и мезолиниями усталостного разрушения. Стрелки указывают участки поверхности первоначального усталостного выкрашивания материала, явившиеся очагами последующего развития усталостного разрушения

Особое место в развитии усталостного разрушения при формировании именно усталостных бороздок занимает случай № 9, касающийся формирования усталостных бороздок в высокопрочной стали в условиях эксплуатации. Это большая редкость для практики, поскольку, как уже было отмечено выше, в высокопрочных сталях, да еще в условиях эксп.пуатации при агрессивном воздействии среды, формирование именно усталостных бороздок (по крайней мере их выявление в изломе) весьма проблематично. Это тем более оказалось важным, поскольку потребовало в анализе привлечения всей информации о длительности роста трещины и уровне эквивалентного напряжения, действовавшего в рычаге. [c.749]

Скорость роста усталостных трещин. Методика усталостных испытаний, с помощью которой регистрируют только число циклов до разрушения, не дает картины зарождения усталостных повреждений в металле, эозникновения и распространения усталостных трещин. Анализ результатов усталостных испытаний должен проводиться с позиции двухстадийности процесса усталостного разрушения. В зависимости от ряда частных условий распространение уже образовавшейся усталостной трещины может происходить за п иод от 10 до 90% от общей долговечности образца или детали. Скорость роста усталостных трещин является основным критерием оценки чувствительности материалов к развитию усталостного разрушения. [c.33]

Рис. 87. Трещины в анодном слое (а), х1,5 н развитие усталостного разрушения от ми (б), Х5 в листах из сплава Д16Т

Определенную трудность при расшифровке изломов представляют литые материалы, поскольку на них в большинстве случаев отсутствуют или очень слабо выражены обычные макропризнаки усталости складчатый рельеф и усталостные кольцевые линии. Характерным для усталостных изломов литых алюминиевых сплавов является наличие относительно гладкой поверхности без признаков волокнистого строения, характерного для однократного разрушения, а на участках, прилегающих к долому, слабо выраженные кольцевые усталостные линии. При относительно медленном развитии усталостного разрушения изломы литых сплавов имеют достаточно характерное строение, позволяющее классифицировать их уже при макроанализе (рис, 98). В данном случае характерным является [c.125]

Контактное усталостное выкрашивание с последующим развитием усталостного разрушения по сечению детали наблюдается в таких деталях, как подшипники качения и скольжения, на зубьях шестерен, в кулачковых шайбах, ушковых и замковых соединениях и пр. Одним из сложных по условиям работы узлов является замковое соединение лопаток с дисками в различных компрессорах и турбинах. Наблюдения показывают, что процессы коррозии трения существенно влияют на эксплуатационные повреждения и разрушения этих узлов. Коррозия трения зависит от многих факторов, в том числе конструктивных вида сопряжения выступа диска с замком лопатки, угла наклона контактной границы хвостовика лопатки, величины статической нагруа-ки и пр. [65, 66]. [c.140]

При наличии смешанного излома усталостные признаки наиболее устойчиво сохраняются в очаге разрушения, признаки нетипичного для усталости разрушения сначала появляются в зоне развитого разрушения. Следует иметь в виду, особенно при анализе эксплуатационных изломов, что в ряде материалов признаки преимущественно усталостного характера могут наблюдаться и в том случае, когда значение переменной составляющей (относительно предела выносливости) невелико, а. значение статической составляющей (относительно предела длительной прочности) существенно. Например, в литейном никелевом сплаве ЖС6У при асимметричном переменном изгибе при 950°С изломы имели типично усталостное строение при следующих относительных значениях переменной и статической составляющих fa = 0,45aw, am=0,8—0,9 Одл (da — переменная составляющая, От — статическая составляющая, aw и Одл — соответ-венно пределы выносливости и длительной прочности на 100-ча-совой базе). Лишь при ста<0,45 aw при той же статической составляющей нагрузке в зоне развитого усталостного разрушения наблюдались небольшие по размерам участки со строением, характерным для высокотемпературного статического нагружения (рис. 116). [c.144]

Изломы, образовавшиеся при комнатной температуре, состоят в большинстве случаев лишь из двух зон практически однородной по макростроению усталостной зоны вместе с очагом и зоны долома. Лишь в редких случаях между ними располагается переходная зона, соответствующая стадии ускоренного развития усталостного разрушения. Наличие переходной зоны на изломах сопровождается, как правило, повышением долговечности. Эта связь отмечалась как на образцах одной партии, так и при переходе к другому структурному состоянию сплава, в частности при модифицировании азотом сплава ЖС6У. Модифицирование азотом, несколько повышая предел выносливости при комнатной температуре, не изменило этой характеристики при высоких температурах. [c.147]

Изучение развития усталостных разрушений в титане и его сплавах ведется особенно интенсивно с начала 60-х годов. В данной статье рассматривается лишь сложный механизм хода рузрушенияи подповерхностных очагов разрушения. Эти вопросы обсуяедались, в частности, в работах [1—4]. [c.189]

В настоящее время применяются различные методы исследо-ванря развития усталостного разрушения. Известен, например, метод, предусматривающий статическое доламывание образцов на различных стадиях развития трещины. Этот метод дает возможность исследовать закономерности убывания площади поперечного сечения образца по мере роста трещины, но требует испытания большого кoличe твa образцов [4]. Получили-распространение рентгеноскопические и электронноскопические методы с применением реплик и микрофотографии. Эти методы характеризуются достаточно высокой точностью, но требуют остановки машины для каждого наблюдения, что нарушает режим испытания и снижает точность получаемых результатов. Метод микрофотографии в сочетании со стробоскопическим освещением поверхности образца дает возможность не только фиксировать на фотопленке необходимые стадии разрушения, но и осуществлять визуальные наблюдения за ростом трещины без остановки машины [14, 16, 17]. [c.183]

Контактное усталостное выкрашивание (образование питгингов) с последующим развитием усталостного разрушения по сечению деталей наблюдается в таких деталях, как подшипники качения и скольжения, на зубьях шестерен, замковых соединений и пр. В условиях переменного контакта на поверхностях деталей образуются развальцованные языки, более твердые по сравнению с основным материалом из-за деформационного упрочнения. Сильная развальцовка языков может привести к образованию следов сдвига, которые могут быть местами зарождения усталостных трешин. Увеличенные за счет деформации при развитии усталости языки (или чешуйки) могут быть вырваны в результате действия тангенциальных растягивающих сил. [c.164]

Постоянное энергопоглощение. При постоянстве поглощения энергии (однородный и изотропный материал) форма трещин определяется направлениями максимального энергоснабжения. Например, при хрупком, мало пластичном и развитом усталостном разрушении трещины располагаются перпендикулярно растягивающим напряжениям или удлинениям. Так, при разрыве болта излом происходит по выпуклой поверхности в теле головки болта. Поверхность излома перпендикулярна направлению максимальных напряжений (рис. 14). При действии внутренне- [c.35]

Полученные численные результаты позволяют сделать следующие выводы. Эффект анизотропии слабо влияет на напряженно-деформированное состояние крупногабаритной диагональной шины и при расчетах им можно пренебречь. Здесь более существенен учет деформаций поперечного сдвига, которые достигают в бортовой зоне значительной величины и вызывают преждевременное развитие усталостного разрушения резиновых деталей. Таким образом, при отработке прочности крупногабаритньк диагональных шин можно вполне ограничиться расчетами на основе теории ортотропных оболочек типа Тимошенко. Следует, однако, иметь в виду, что непротиворечивое, логически последовательное определение тангенциальных касательных напряжений с учетом чередования знака, наблюдаемого при переходе от одного слоя к другому (см. рис. 11.22, в) и обусловленного перекрестным армированием смежных слоев, возможно лишь в рамках теории анизотропньк оболочек. [c.270]

В пределах стадии II роста трещины поверхность разрушения строго ориентирована перпендикулярно относительно главного направления растягивающей нагрузки. Трещина движется внутризе-ренно с формированием усталостных бороздок (см. рис. 2.44). Эти бороздки, как правило, ориентированы перпендикулярно направлению распространения трещины. Столь специфичный рельеф усталостных изломов является надежным диагностическим признаком развития усталостного разрушения. Рельеф поверхности разрушения в конце стадии II становится более развитым. На дне усталостных бороздок иногда видны глубокие микротрещины (рис. 5.30). На основании морфологических особенностей рельефа выделяют область Пв (см. рис. 5.28). [c.246]

Законом ности распространения усталостной трещины в сварном соединении автором совместно с B. . Зотеевым и Ю.А. Новиковым изучены [318] с использованием критериев линейной механики разрушения. Было показано, что скорость роста усталостных трещин является основным критфием оценки чувствительности отдельных зон сварног о соединения к развитию усталостного разрушения. [c.202]

Каждый из этих методов обладает определенными преимуществами, но лишь последний из них дает возможность судить о характере движения отдельных участков трещины и за изменением его конфигурации по мере развития усталостного разрушения. При использовании различных методов наблюдения за движением трещины, естественно, возникает еопрор о сопоставимости и достоверности экс-периментальнь1Х данных, полученных разными способами. В частности, интересно знать, в какой мере по данным наиболее просто осуществляемого наблюдения за движением кончика трещины на поверхности образца можно судить о распространении трещины внутри него. Этот вопрос, очевидно, имеет тем большее значение, чем больше толщина образца. [c.316]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...