Закономерности распространения усталостных трещин

Таким образом, инфраструктура методического обеспечения неразрушающего контроля элементов ВС, а также и сами средства контроля позволяют вводить в эксплуатацию принцип безопасного повреждения конструкций по критерию появления и возникновения, например, усталостных трещин. Однако решение проблемы перехода к эксплуатации по безопасному повреждению не может быть связано только с совершенствованием инфраструктуры средств и методов контроля. Важнейшее значение при введении контроля имеет обоснованность его периодичности. Она может быть оценена с достаточной точностью на основе методов анализа закономерностей распространения усталостных трещин, как на основании испытания образцов, так и на основе изучения поверхностей разрушения (изломов) элементов конструкций, в которых уже был реализован частично или полностью процесс распространения усталостной трещины в эксплуатации. Перенесение данных о закономерностях роста трещины, выявленных в лабораторном опыте, на элементы конструкций связано с использованием критериев подобия или соответствия закономерностей роста трещины в образце и детали при различных условиях нагружения. [c.72]

Место расположения очага разрушения и развитие усталостной трещины в лонжероне были подобны нескольким случаям, которые были исследованы ранее и рассмотрены выше. Это еще раз подчеркивало существование подобия закономерностей распространения усталостных трещин в лонжеронах лопастей по различным сечениям лопасти, на что было указано в ранее проведенных исследованиях. Подобие закономерностей распространения усталостных трещин в лонжеронах лопастей свидетельствует о подобии их нагружения в эксплуатации, а следовательно, позволяет проводить сопоставимые количественные оценки параметров усталостного разрушения. Применительно к задаче об оценке эффективности работы датчика-сигнализатора речь идет об оценке периода роста трещины. [c.646]

Усталостное разрушение, как правило, происходит путем распространения трещин. При этом наличие во многих деталях и узлах конструкций различного рода микродефектов (микротрещины, полости, инородные включения и т. п.) ускоряет появление усталостных трещин на разных стадиях эксплуатации. Поэтому большое значение имеет проблема оценки живучести конструкции (долговечности конструкции от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5—1 мм до окончательного разрушения), при которой выявляются факторы, наиболее сильно влияющие на ее сопротивление развитию усталостных трещин [35]. Определение живучести позволяет разрабатывать эффективные методы повышения надежности и долговечности, назначать обоснованные сроки между профилактическими осмотрами, в частности связанными с разборкой машин. Кроме того, при использовании экспериментальных методов оценки циклической трещиностойкости и выявления закономерностей распространения усталостных трещин возможна разработка критериев выбора материалов и конструктивно технологических вариантов, обеспечивающих наибольшую надежность и долговечность при наименьшей металлоемкости [35]. [c.42]

В процессе усталостного нагружения при исследовании закономерностей распространения усталостной трещины, вычисляли коэффициент интенсивности напряжения К, МПа-м . [c.231]

Глава 4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.113]

Часто кинетические кривые усталостного разрушения строят в координатах О при больших нагрузках в координатах 0) - Л/ (где / критерий трещиностойкости нелинейной механики разрушения в условиях плосконапряженного состояния / - интеграл) или в координатах 1) - когда учитывается эффект закрытия трещины [45]. В настоящее время предложено достаточно много модификаций уравнения Пэриса, учитывающих многочисленные факторы, которые влияют на закономерности распространения усталостных трещин [5, 7, П> 41]. [c.130]

Выше были рассмотрены основные закономерности распространения усталостных трещин в металлических материалах, которые обладают достаточной пластичностью. В работах [39, 51, 53,68-77] были исследованы различия в механизмах усталостного разрушения ОЦК металлов и сплавов при температурах выше и ниже критической температуры хрупкости Т . Конечно, такая постановка вопроса носит условный характер, поскольку определенная при однократном (ударном) деформировании, должна отличаться от температуры вязко-хрупкого перехода в условиях циклического деформирования так как условия испытания существенно различаются. Ясно также, что форма образцов, геометрия концентраторов напряжения и вид нагружения будут влиять на температуру вязко-хрупкого перехода при обоих видах испытания. Таким образом, определяющим параметром в определении этой температуры в условиях циклического де- [c.138]

Некоторые факторы, влияющие на закономерности распространения усталостных трещин [c.141]

Влияние эффекта закрытия трещины на закономерности распространения усталостных трещин в образцах различной толщины рассмотрено в работе [89]. Показано, что этот эффект следует учитывать при анализе циклической трещиностойкости образцов различной толщины конструкционных сталей повышенной пластичности, так как у этих сталей влияние толщины образцов на припороговую трещиностойкость оказалось неоднозначным с увеличением толщины сопротивление усталостному распространению трещины может как понижаться, так и возрастать [89]. [c.143]

В исследованиях закономерностей распространения усталостных трещин также наблюдаются сложные зависимости между структурным состоянием и сопротивлением росту трещин. Влияние размера зерна (в диапазоне от 15,5 до 36,7 мкм) на сопротивление росту усталостной трещины в алюминиевом сплаве системы Al-Zn-Mg u в листовых образцах (толщина 1,6 мм) с центральной трещиной рассматривалось в работе [9]. Из анализа кинетических диаграмм усталостного разрушения следует (рис, 6.11), что наилучшее сопротивление распространению усталостной трещины наблюдается у крупнозернистого материала, а наихудшее - у образцов с размером зерна 24,1 мкм. Такая закономерность связана с особенностями механизма усталостного разрушения. Именно у материала с размером зерна 24Д мкм наблюдается на поверхно- [c.217]

Экспериментальные данные по влиянию морфологии мартенсита в ферритной матрице на закономерности распространения усталостной трещины в низкоуглеродистой стали (0,08 С 0,43 Si 1,61 Мп [c.223]

Софронов Ю. Д. Об изучении закономерностей распространения усталостной трещины по замерам частоты собственных колебаний.— Заводская лаборатория , 1964, № 1, с. 77—81. [c.180]

Эксперименты осуществляются на специальном стенде (рис. 3.5), состоящем из двух установок, имеющих общий привод. Одна из них предназначена для определения долговечности, а вторая — для исследования закономерностей зарождения и распространения усталостных трещин [64]. [c.34]

Исследование закономерностей зарождения и распространения усталостных трещин можно проводить также на плоских образцах при пульсирующем нагружении с постоянной амплитудой (рис. 3.8). Образец 11 закреплен шарнирно на двух опорах и нагружается в [c.35]

Выше было сказарю, что для описания закономерностей распространения усталостных трещин (РУТ) широко используются подходы линейной механики разрушения. В обпдем случае раскрытие трещины в твердом теле может быть осуществлено тремя путями (модами) при нормальных напряжениях возникает трещина типа "отрыв" (тип I) при плоском сдвиге образуется трещина типа И, или трещина типа "сдвиг" трещина типа "срез", или типа III, образуется при антиплоском сдвиге (рис. 30). [c.51]

Прежде чем перейти к более детальному рассмотрению основных стадий и закономерностей распространения усталостных трещин, следует остановиться на эффекте закрытия усталостной трещины (fatigue ra k losure), впервые обнаруженном В. Элбером. Сущность этого эффекта состоит в том, что усталостная трещина может остаться закрытой из-за смыкания ее берегов позади вершины на протяжении определенной части цикла нагружения. На рис. 33 представлены схемы раскрытия бере) ов усталостной трещины. По В. Элберу смыкание берегов трещины происходит в результате наличия на них остаточной пластической деформации, поскольку при разгрузке берега усталостной трещины могут сомкнуться раньше, чем наступит полное снятие нагрузки. Этот механизм закрытия трещин характерен для пластичных металлов и сплавов, испытываемых в условиях плоского напряженного состояния (рис. 33, а, б). [c.53]

Рис. 51. Влияние толщины образца на закономерности распространения усталостных трещин в сталях 15Х2ЛМФА (кривые 1 и 2) и 15Х2МФА (кривые 3 и 4) при комнатной температуре 1,3- толщина образца 0,025 м

Рис. 7.33. Закономерность распространения усталостной трещины при (а) блочном пафуже-нии в среде 3,5 % р-ра NA 1 в воде круглых образцов при изгибе с вращением из алюминиевых сплавов б) Д16Т, (в) АВТ и (г) Д1Т

С использованием упругоиластическоп механики разрушения было получено обобщенное уравнение, описывающее закономерности распространения усталостных трещин, в котором скорость распространения трещины была выражена как функция размаха /-интеграла. С помощью упомянутого уравнения, пользуясь выражением для /-интеграла, в соответствии с краевыми условиями вычислили число циклов для распространения трещины от критической начальной длины до длины, соответствующей половине диаметра цилиндрического тела. Начальная критическая длина трещины вычислялась с использованием пороговой величины размаха /-интеграла. Вычисленные величины сопоставляли с усталостной долговечностью, полученной экспериментально. Это сравнение позволяет оценить продолжительность стадий зарождения и распространения усталостных трещин. [c.420]

С целью установления влияния плакирования на закономерности распространения усталостных трещин и необходимостью получения экспериментальных зависимостей типа Пэриса для расчета долговечности биметаллических элементов конструкций при различных исходных дефектах проведегзы испытания при циклическом нагружении образцов с краевыми, поверхностными и подповерхностными трещинами. [c.140]

В работах [121, 201, 301, 307] развиты энергетические подходы для описания закономерностей распространения усталостных трещин. Попытки объединить дислокационные и термоактивационные микромеханизмы и модели с макромеханизмами разврггия усталостных трещин описаны в работе Екобори (301. [c.31]

Оценка циклической трещиностойкости. Анализ результатов циклических испытаний должен проводиться с учетом двустадийности процесса усталостного разрушения. Процессы возникновения трещин и их развития подчиняются различным закономерностям. Распространение усталостной трещины или период Живучести может охватывать от 10 до 90 7о общей долговечности образца или детали. Усталостные трещины, возникающие при циклических нагрузках, постепенно разрастаясь, подготавливают условия для хрупкого разрушения. Скорость роста усталостных трещин — важная характеристика материала. [c.230]

Анализ результатов циклических испытаний необходимо проводить с учетом двухстадийности процесса усталостного разрушения. Процессы возникновения трещин и их развития подчиняются различным закономерностям. Распространение усталостной трещины, или период живучести, может охватывать от 10 до 90% общей долговечности образца или детали. Усталостные трещины, возникающие при циклических нагрузках, постепенно разрастаясь, [c.318]

Изучение закономерностей распространения усталостной трещины в этих tanflx имеет большое практическое значение. [c.253]

Большое преимущество представления скорости po ria трещины ota/o /V в функции А/С, по мнению многих исследователей, заклЫается в возможности выразить скорость роста трещин в обобщенном виде. В этом случйе возможно прямое сопоставление экспериментальных данных, полученных в различных условиях нагружения и при разных уровнях напряжения. Предоставление экспериментальных данных в виде зависимости Igi —IgAA позволяет раздельно изучить влияние отдельных условий Нагружения на общие закономерности распространения усталостных трещин и характер изменения показателя степени л и коэффициента С в зависимости от условий Испытаний. [c.284]

Частота нагружения В работе [87 изучали влияние частоты нагружения (140, 600 Гц и 3, 10 кГц) в условиях симметричного растяжениямгжа-тия и эволюции дислокационной структуры образцов из сплава ВТ22 на закономерности распространения усталостной трещины. Из рис. 4.22 видно, что с повышением частоты нагружения кинетические диаграммы усталостного разрушения смещаются вправо (в сторону повышения трещиностойкости). Исключительно высокий уровень напряжений в вершине трещины приводит к реализации механизмов поперечного скольжения в зоне разрушения даже тех фазовых составляющих, в которых низкое [c.141]

В работе [93], проведенной на образцах из низкоуглеродистой стали 8Е702, исследовали влияние вакуума и коррозионной среды МаС1 на закономерности распространения усталостной трещины (рис. 4.26). Видно, что скорость роста трещины в вакууме значительно медленнее, чем при испытании на воздухе. В коррозионной среде скорость распространения трещины максимальна. В титановом сплаве системы Т1-6А1-4У с различной микроструктурой (состояние поставки, а-фаза -I- превращенная р-фаза, а-фаза + мартенсит отпуска) скорость распространения в вакууме значительно ниже, чем при испытании на воздухе [94]. Из рис. 4.27 видно, что наибольшая разница в скорости роста трещины наблюдается в припороговой стадии распространения трещины. [c.146]

На рис. 6.24 представлены данные [40] по влиянию различных морфологий а- и (а + (З) микроструктур (а-Т1 с вытянутой, равноосной и видманштетовой структурой р-Т1 в стабильном и метаста-бильном состоянии) титанового сплава Л - 6,33 А]-3,53 Мо-1,92 гг-0,2381 на закономерности изменения кинетических диаграмм усталостного разрушения. Видно, что на ранних стадиях роста максимальное сопротивление распространению усталостной трещины наблюдается в а-сплаве с видманштетовой структурой (состояние Тб, предел текучести 957 МПа). Среди (а + )-микро-структур наилучшее сопротивление росту усталостной трещины наблюдается у микроструктур с метастабильной р-матрицей вне зависимости от морфологии первоначальной фазы а-равноос-ной или вытянутой (состояния Т1 и Т2, предел текучести - 667 и 613 МПа соответственно). Наихудшие характеристики трещиностойкости наблюдались у структуры с стабильной [З-матрицей и равноосной ос-фазой (состояние Т4, предел текучести 953 МПа). Таким образом, мы видим, что практически при одинаковом уровне предела текучести у структурных состояний Т4 и Тб (относительное удлинение у этих состояний также одинаково 11 и 12% соответственно) закономерности распространения усталостных трещин на начальных стадиях резко различаются. В зави- [c.225]

Существует весьма много работ, в которых отмечалось, что мартенситное превращение в метастабильных аустенитных сталях оказывает значительное влияние на закономерности распространения усталостных трещин [52, 78-83, 84 и др.]. Мак Эвили и др. [78] на образцах из аустенитной стали типа 304 исследовали влияние вакуума на закономерности роста усталостных трещин и процессы структурных превращений у вершины усталостной трещины при комнатной температуре. Было обнаружено, что циклическая трещиностойкость в вакууме значительно выше, чем при испытании на воздухе, и это не в последнюю очередь, по-видимому, связано с более интенсивным мартенситным превращением в вакууме (90% в вакууме и 50% на воздухе). В работе [79] также было показано, что при большем исходном содержании мартенсита в стали AIS1 1018 циклическая трещиностойкость выше, как при испытании на воздухе, так и при испытании на усталость в коррозионной среде. [c.242]

В работе [85] исследовали влияние эффекта памяти формы в сплаве TiNiso, на закономерности распространения усталостной трещины в условиях комнатной температуры. Было показано, что на стадии стабильного роста трещины зона мартенситного [c.244]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...