Разрушение при циклическом нагружении

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Расчетное определение параметров механики разрушения при циклическом нагружении с учетом сварочных напряжений/Г, П, К а р з о в, [c.374]

Параметры критической длины усталостной трещины и зоны долома используются в настоящее время для оценки циклической вязкости разрушения К(с. Характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении для циклически разупрочняющихся сталей существенно ниже, чем характеристики статической вязкости разрушения. Для циклически стабильных и циклически упрочняющихся металлических материалов существенного различия между этими характеристиками нет. Основные типы усталостных изломов в зависимости от вида нагружения представлены в табл. 1. [c.66]

Определение несущей способности, запаса прочности и вероятности разрушения при циклическом нагружении [c.165]

Усталостная природа изнашивания. Последние годы все большее распространение получает усталостная (кумулятивная) теория износа, когда основная причина разрушения поверхностных слоев связывается с возникновением усталостных трещин и отделением микроскопических чешуек материала или его окислов. При этом процесс изнашивания рассматривается как кумулятивный, т. е. суммирующий действие отдельных факторов при многократном нагружении фрикционных связей, что приводит в итоге к отделению частицы износа. Как правило, наличие пленки смазки, возникновение окислов, тепловой эффект и ряд других факторов влияют на интенсивность развития усталостного процесса, не изменяя его природы. Для объяснения физической сущности явлений усталости можно использовать исследования процессов развития усталостных трещин на базе представлений о вязкости разрушения при циклическом нагружении [2041. [c.232]

При скоростях установившейся ползучести более 5 1СГ цикл" наступает квазистатическое разрушение, при меньших скоростях — усталостное. Напряжения и соответствующие им долговечности Л/ являются характеристиками материала, определяющими его работоспособность и склонность к хрупким разрушениям при циклическом нагружении. В табл. 12 приведены а л N для некоторых сплавов. [c.97]

В качестве характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении было предложено использовать коэффициенты интенсивности напряжений, соответствующие первому К) и конечному К% скачкам [33, 36]. [c.11]

Использование статической вязкости разрушения и энергетических критериев Ивановой В. С., приведенного напряжения усталости а и критического напряжения ак [4], позволило предложить экспресс-метод определения предела усталости по данным испытания ограниченного числа образцов. Метод основан на том положении, что вязкость разрушения К 1 при статическом нагружении (например, при растяжении) равна вязкости разрушения при циклическом нагружении (изгиб, растя- [c.84]

Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении РД 50.345—82. М. Изд. Стандартов, 1983. 96 с. [c.234]

Испытания по определению сопротивления распространению усталостных трещин в биметалле № 1 (табл. 5.1) проводили по схеме трехточечного изгиба на образцах с боковой плакировкой (см. рис. 5.6). На рис. 5.25 представлены зависимости скорости роста трещины от амплитуды КИН для образцов толщиной 10, 20 и 40 мм с коэффициентом плакирования, равным 0,4, 0,2 и 0,12 соответственно. Результаты экспериментальных данных аппроксимированы прямыми линиями с точкой перелома примерно при df/dN = 10 мм/цикл. Плакированный материал имеет повышенное сопротивление разрушению при циклическом нагружении по сравнению с материалом основы, так как кривая для биметалла смещена в область более высоких значении АК в среднем на 8...20 %. Использование зависимостей (5.2) и (5.3) позволило получить диаграммы циклического разрушения отдельно для составляющих композиции (см. рис. 5.25, а, б). Кривая для плакирующего слоя (см. рис. 5.25, а) смещена вправо по оси АК в среднем на 40 %, чем и следует объяснить повышение трещиностойкости данного материала с наплавкой. Для образцов толщиной 20 мм (П = 0,2) данный эффект проявляется менее значительно (см. рис. 5.25, б) и при толщине 40 мм (П = 0,12) практически отсутствует (см. рис. 5.25, в). [c.142]

ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.6]

Представление о разрушении при циклическом нагружении как о процессе накопления повреждений развивается также и в работах [16, 17], где накопление повреждений при пластическом деформировании материала предлагается описывать с помощью кинематического уравнения (1.36), в котором и — функция, являющаяся мерой накопленного повреждения (О 1) и в начальный [c.13]

В отличие от изложенных выше представлений энергия диссипации, изменение которой по числу циклов п зависит от действующего напряжения Ота асимметрии цикла Н, величины уже поглощенной материалом энергии степени поврежденности материала ф (1 ф 0) и частоты нагружения, принимается за меру упрочнения материала. При этом для описания процесса деформирования и разрушения при циклическом нагружении в [c.21]

Из энергетических критериев наиболее общим и наиболее полно отражающим физическую природу процесса разрушения при циклическом нагружении является критерий, при котором за разрушающую энергию принимается предельная работа микронапряжений на пути пластической деформации. [c.26]

ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ В СВЯЗИ С УСЛОВИЯМИ НАГРУЖЕНИЯ И СТРУКТУРНЫМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ МАТЕРИАЛА [c.166]

Методы исследования процессов разрушения при циклическом нагружении с учетом местных и номинальных упругопластических деформаций при нормальной (комнатной) температуре подробно рассмотрены в работе [35]. [c.218]

Картина роста трещин примерно такая же. В обзоре [521 для алюминиевых сплавов эффект частоты, количественно незначительный в обычной атмосфере, растет с повышением температуры и влажности. Это же отмечалось для нержавеющих сталей [2211 и высокопрочных сталей [118]. Возникает вопрос — существует ли предел нагрузки, ниже которого трещина не растет, т. е. физический предел выносливости. В работе [327] испытывали на трещиностойкость чистую медь, низкоуглеродистую и нержавеющую (тип 304) стали с большой частотой нагружения (20 кГц) и установили, что такой предел есть. При этом измеряли скорости роста трещин до 4 10 мм/цикл. Изменение минимальной скорости роста трещины от 10 до 10 мм/цикл не влияет на пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений, т. е. существует нагрузка, ниже которой образец с трещиной может выдержать бесконечное число циклов. С практической точки зрения не так уж важно знать предел выносливости и пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений при малой частоте и очень больших базах. Все должно определяться спецификой нагружения детали в эксплуатации. В данном исследовании частота нагружения была характерной для конкретных изделий, и при этой частоте определяли предел выносливости и пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений. В общем желательно в расчетах использовать пороговые характеристики и предела выносливости, полученные с одинаковой частотой и на одинаковых базах. Надо отметить, что предел выносливости и пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений очень сходные характеристики, обе они определяют предел нераспространения разрушения при циклическом нагружении. [c.128]

НЕСТАБИЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН И ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.191]

Известные в литературе результаты исследований не позволяют ответить на вопрос, для каких классов материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении ниже, чем при статическом приложении нагрузки. Отсутствуют и подходы, которые бы позволили ответить, когда конструкция при циклическом нагру- [c.198]

Разрушение при циклическом нагружении волокнистых композиций чрезвычайно сложно и мало изучено. Усталостное разрушение таких композиций обычно начинается с образования трещин в матрице или разрушения связи полимер — волокно. Выносливость резко уменьшается с повышением амплитуды напряжения. Пластичная матрица повышает выносливость по сравнению с хрупкой. С увеличением отношения длины волокон к диаметру вплоть до 200 выносливость возрастает [76]. Тепловыделения при циклических нагрузках снижают выносливость, особенно при высоких частотах [79—80]. Механические потери в композициях особенно велики вблизи границы раздела фаз, рассеяние тепла затруднено, что приводит к быстрому нарастанию температуры и катастрофической потере жесткости и прочности. [c.277]

Расчет траектории усталостной трещины и параметров механики разрушения при циклическом нагружении с учетом остаточных сварочных напряжений/Г, П, К а р з о в. В, А, К а р х и н, В, П, Леонов, Б. 3, Map-гoлин//Boпp, судостроения,—Сер, Сварка.— 1982,— Вып, 33.— С, 3—16, [c.374]

Разрушение при циклическом нагружении происходит вследствие возникновения микротреицин в зоне концентраций напряжений. Трещины постепенно развиваются, проникая вглубь, по- [c.11]

Для исключения вероятности появления хрупких разрушений при циклическом нагружении деталей, эксплудтируемых при температуре жидкого гелия, номинальные напряжения должны быть существенно ниже напряжений, при которых появляются первые всплески деформации при статическом нагружении. По этой же причине необходимо устранять на деталях концентраторы напряжений или учитывать их при назначении допустимого уровня номинальных напряжений. [c.113]

Многие исследователи занимаются проблемами разрушения, включая разрушения при циклическом нагружении. К настоящему времени получено огромное количеетво информации. Однако опасность разрушений многих технических конструкций, установок и машин еще велика даже в тех случаях, когда они не подвергаются избыточным нагрузкам. [c.117]

Характерно для высоких температур повышение роли физикохимических процессов, происходящих в жаропрочных сплавах дисперсионного выделения частиц упрочняющих фаз и их коагуляции, растворения выделений, окисления и др. Следствием яв.пяется заметное изменение соотношения прочности тела и границ зерен, которое приводит к изменению характера разрушения при циклическом нагружении. В области комнатной и умеренных температур при воздействии цик.лических нагрузок развивается сдвиговая атер-мическая деформация. С повышениел температуры до 1100 К [c.376]

В статье дан краткий анализ результатов исследования зарождения и развития усталостных трещин в металлах при многоцикловом нагружении, полученных в Институте проблем прочности АН УССР. Показано, что об интенсивности накопления усталостного повреждения па стадии зарождения усталостной трещины можно судить по величине неупругой циклической деформации. Приведены деформационные и энергетические критерии зарождения трещин рассмотрены закономерности развития усталостных трещин п обоснована целесообразность использования в расчетах характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении. [c.420]

На плоских и цилиндрических образцах мопокриотаплического гетерофаз-пого никелевого сплава (ориентация оси не более 5 от направления (001)) и плоских образцах моно- и бикристаллов никеля изучены особенности развития пластической деформации и разрушения при циклическом нагружении в многоцикловой области усталости. Независимо от схемы усталостного нагружения, уровня амплитуды циклического нагружения н формы образца разрушение монокристаллов сплава происходит в одной или в двух-трех кристаллографических плоскостях 111 . [c.426]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

Существенное снижение характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов при наличии дефектов типа грещин известно давно. Однако особенн большой интерес к влиянию трещин на прочность материалов и деталей машин проявляется в последние годы. Эго вызвано интенсивным развитием относительно нового> раздела механики твердого деформируемого тела — механики разрушения, рас сматривающей условия разрушения на основе анализа напряженно-деформированного сосгояния в вершине трещины. В этом направлении выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований, позволивших установить общие закономерности начала развития трещин, их стабильного развития и окончательного разрушения при циклическом нагружении с учетом влияния технологических,, конструкционных и эксплуатационных факторов. Эти исследования позволили еде-лагь следующие основные выводы. [c.3]

Циклическое нагружение. Здесь приведены результаты исследований характеристик циклической вязкости разрушения конструкционных сталей различных классов при различных степенях их охрупчивания, достигаемых путем понижения температуры испытаний или применением различных вариантов термической обработки, частотах нагружения, З1ичениях коэффициентов асимметрии цикла, исходных значений коэффициентов интенсивности напряжений При циклических испытаниях образцов разных толщин (от 10 мм до 150 мм), выполненных в ИПП АН УССР, и произведен анализ влияния указанных факторов на значения и соотношения значений характеристик вязкости разрушения К1с К%, Кю, Kia, Kq, Ki конструкционных сталей различных классов при различных степенях их охрупчивания с использованием результатов исследований характеристик статической и циклической вязкости разрушения конструкционных сплавов, опубликованных в лг тературе. Методики определения характеристик вязкости разрушения при циклическом нагружении приведены в параграфе 1 главы IV. [c.205]

Пг - NriNt —относительная длительность процесса разрушения при циклическом нагружении. [c.272]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...