Влияние условий циклического нагружения на трещиностойкость

Г л а в а VII. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ [c.284]

Условия эксплуатации машин и механизмов — высокая и низкая температура, агрессивная среда, частота, асимметрия и нестационар-ность нагружения и т. п. существенно отражаются на сопротивлении материалов усталостному разрушению. В большинстве случаев учесть влияние эксплуатационных факторов аналитически не представляется возможным. В прикладных исследованиях при испытании материалов стараются как можно точнее отразить условия эксплуатации деталей. Ниже приведены результаты изучения влияния основных эксплуатационных факторов на характеристики трещиностойкости материалов при циклическом нагружении. [c.146]

Здесь рассмотрены вопросы влияния коррозионной среды — морской воды на трещиностойкость при циклическом нагружении ряда материалов. Частота нагружения составляет 400—500 Гц. Условия испытаний близки к условиям эксплуатации компрессорных лопаток судовых ГТД и лопаток базовых паровых турбин большой мощности. В последнем случае из-за концентрации солей в каплях воды в зоне конденсации пара минерализация воды сравнима с морской, особенно в районах, где соленость вод повышена. [c.176]

В соответствии с принятыми в линейной механике подходами экспериментально получаемые значения К с зависят от условий нагружения. Это обусловлено влиянием скорости движения трещины на критическое распределение напряжений и деформаций на фронте трещины [1] и привело к разработке специальных методов по раздельному определению динамической, статической и циклической трещиностойкости. [c.46]

Существенное влияние на закономерности сопротивления стабильному развитию усталостных трещин, в конечном счете определяющих длительность периода их роста до критического размера, оказывают конструкционные (размеры, концентраторы напряжений), экс11луата-ционные (температура, частота нагружения, среда, режимы циклического нагружения) и технологические (термообработка, сварка и др.) факторы. Однако, несмотря на большое количество известных в литературе подходов для прогнозирования скорости роста усталостных трещин в зависимости от режимов циклического нагружения и характеристик механических свойств исследуемых материалов, ни одно предложенное уравнение не позволяет с достаточной точностью производить расчетную оценку влияния указанных факторов на сопротивление развитию усталостных трещин. Поэтому в настоящее время для получения характеристик трещиностойкости материалов и конструктивных элементов при конкретных условиях их изготовления и эксплуатации необходимы экспериментальные исследования. Это требует разработки методик, позволяющих имитировать воздействие конструкционных, эксплуатационных и технологических факторов на материалы при испытаниях их в лабораторных условиях. [c.131]

На основании экспериментальных исследований влияния параметров двухчастотного нагружения на циклическую трещиностойкость титанового сплава в работе [302] наряду с результатами, аналогичными описанным выше, получен еще один очень важный с практической точки зрения результат. Установлено, что в условиях рассмотренного комбинированного нагружения малоцикловое нагружение имеет основное значение в процессе образования и роста трещины до тех пор, пока размах коэффициента интенсивности напряжений в накладываемых высокочастотных циклах не превышает некоторый пороговый уровень (A/ onse (2))- Показано, что с учетом значительного реального числа высокочастотных циклов превышение этого уровня приводит к настолько большой скорости роста трещин, что, по существу, можно считать ресурс конструкции исчерпанным. [c.160]

Приведен анализ методик экспериментального определение комплекса характеристик трещиностойкости. Рассмотрено влияние ряда металлургических и технологических факторов на трещиностойкость сталей при циклическом нагружении, влияние уровня приложенных напряжений, частоты нагружения, koHl HTpa-торов напряжения, вязкости разрушения материала при различных условиях нагружения на закономерности роста усталостных трещин. Намечены общие принципы вы ра марки стали для обеспечения допустимой трещиностойкости деталей машин и конструктивных элементов с учетом условий эксплуатации. [c.2]

Трикритическая точка помимо автомодельности обладает свойством масштабной инвариантности и универсальности, т. е. в этой точке механические свойства сплавов на одной и той же основе связаны универсальной зависимостью сопротивления разрушению, определяемого параметром Р =a G/W , от коэффициента масштаба. Параметр Р объединяет фундаментальные свойства кристаллической фазы (aj, квазикристаллической (W ) и деструктивной (Gt )-Это показывает, что оценка сопротивления разрушению с помощью только одного параметра К с или Ою недостаточна. Как было по1сазано в гл. II, введение коэффициента масштаба позволяет учитывать влияние условий нагружения на пороговые значения энергии на единицу длины трещины. Целесообразно поэтому оценивать динамическую трещиностойкость параметром / jo, циклическую — параметром К"IS, а статическую — параметром /(i - Их взаимосвязь определяется коэффициентом масштаба ir [c.130]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...