Ускоренное распространение усталостной трещины

Стадия ускоренного распространения усталостной трещины [c.62]

Характеристика роста трещины Третья стадия ускоренного распространения усталостной трещины [c.137]

Сведений о влиянии на усталостную прочность титановых сплавов нейтральных газовых сред относительно мало. Некоторые косвенные данные показывают, что испытание на усталость в инертных газах (гелий, аргон) не дает повышения его предела выносливости. Однако скорость распространения усталостной треш,ины значительно выше на воздухе, чем в вакууме [121]. Ускорение роста усталостной трещины наблюдается при циклическом нагружении в водороде [133] при температурах испытания выше—73 С при более низких температурах водород не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на рост трещины. [c.152]

Следующий период - распространение усталостных трещин - состоит из трех стадий медленного (припорогового), стабильного и ускоренного роста трещин. [c.22]

Характеристики распространения усталостной трещины на ускоренной стадии [c.137]

Коррозионные среды оказывают сильное влияние и на циклическую трещиностойкость конструкционных материалов, что проявляется в первую очередь в ускорении распространения трещины. Это свидетельствует о необходимости учета влияния рабочих сред на усталостный рост трещин при инженерном конструировании. [c.337]

ЦИКЛОВ С использованием соответственно пересчитанных механических характеристик материала. Предположим, что рассматриваемый слоистый композит содержит начальную поперечную сквозную трещину длиной 2а. Тогда первые несколько циклов нагружения при заданных отношениях напряжений и амплитуды максимального напряжения не приведут к существенным изменениям напряженного состояния у кончика трещины. Последующее длительное воздействие циклической нагрузки вызовет изменения в матрице, волокнах и поверхности раздела. Этот процесс описывается уравнениями (2.6), (2.7). Наступает момент, когда характеристики жесткости и прочности композита изменяются настолько, что появляется возможность распространения трещины в наиравлении нагружения, как показано на рис. 2.27. Вначале рост трещины устойчив — это было показано ранее. Следовательно, геометрия образовавшейся трещины такова, что материал еще может безопасно подвергаться дальнейшему нагружению. При этом продолжается уменьшение модулей упругости и прочности, что, вероятно, вызывает ускорение роста трещины. В конечном итоге после многократного повторения циклов нагружения свойства материала ухудшаются настолько, что при амплитудном значении напряжения трещина прорастает катастрофически и наступает усталостное разрушение. Однако следует иметь в виду, что в результате действия механизмов, тормозящих разрушение, как в случае слоистого композита со схемой армирования [0°/90°] , усталостное испытание может закончиться разрушением образца вследствие падения его прочностных свойств. В процессе усталостного нагружения могут, кроме указанного, проявиться и другие механизмы разрушения, такие, как разрушение волокон в окрестности кончика трещины из-за высокой концентрации напряжений. За этим может последовать распространение поперечной трещины, как показано на рис. 2.31, или межслойное разрушение (расслоение) вблизи надреза (рис. 2.16), или вдоль свободных кромок образца (рис. 2.17). В любом из этих случаев развитие процесса разрушения поддается предсказанию. Получив количественную оценку протяженности области разрушения (определяемой как а или а), можно установить соотношения da/dN или da/dN и сравнить их с экспериментальными данными. [c.90]

Наиболее распространенное объяснение механизма влияния давления газовой среды на поведение материала при циклическом нагружении состоит в следующем. Развитию усталостной трещины в атмосферных условиях способствует слой газа или окислов, образующихся на поверхности трещины во время растягивающего полуцикла. Эти чужеродные слои препятствуют завариванию трещины в период сжатия. Ускорение развития трещины в подобных условиях может быть также объяснено снижением поверхностной энергии металла и расклинивающим эффектом окисной или другой фазы, находящейся в непосредственной близости от вершины растущей трещины. Скорость образования чужеродных слоев на поверхности раскрытой трещины при данной частоте нагружения зависит от давления газовой среды, вследствие чего сопротивление усталости увеличивается с улучшением вакуума. Ряд экспериментальных наблюдений, например [427 ] показывают, что возрастание долговечности в вакууме происходит более заметно при больших амплитудах циклической деформации. При малых амплитудах числа циклов до разрушения образцов в вакууме и на воздухе различаются гораздо меньше. Во многих случаях установлено, что повышение долговечности образцов с понижением давления газовой среды протекает не монотонно, а сравнительно резко только в определенном интервале давлений. Для технически чистого алюминия эта область давлений от 1,33 до 0,0133 (от 10" до 10 М.М рт. ст.). Удовлетворительное объяснение отмеченной закономерности пока отсутствует. При изучении усталости технического алюминия выяснилось, что на поверхности образцов, выдержавших в вакууме такое число циклов, которое приводило к разрушению материала на воздухе, отсутствовали усталостные макротрещины. Это наблюдение истолковано авторами работы [427] как свидетельство того, что давление газовой среды оказывает влияние не только на скорость развития усталостной трещины, но и на процесс их зарождения на поверхности металла. [c.438]

Схема процессов, происходящих на 3- й стадии ускоренного РУТ, представлена на рис. 40. Как и на первой стадии, на закономерности распространения трещины здесь сильное влияние оказывает микроструктура материала, асимметрия цикла и размеры образцов. На усталостном изломе, наряду [c.62]

Местами видны релаксационные участки, что указывает на низкую скорость распространения трещины. В зоне распространения трещины четко видны нарушения регулярности усталостных бороздок, увеличение шага между ними, что свидетельствует об ускорении развития трещин. [c.109]

Схема процессов, происходящих на третьей стадии ускоренного РУТ, представлена на рис. 4.21 и в табл. 4.3. Как и на первой стадии, на закономерности распространения трещины здесь сильное влияние оказывает микроструктура материала, асимметрия цикла и размеры образцов. На усталостном изломе, наряду с бороздками, шаг которых на этой стадии интенсивно возрастает с каждым циклом нагружения, могут появляться фасетки скола, участки межзеренного разрушения, признаки ямочного разрушения и др. Размер пластической зоны у вершины трещины на этой стадии значительно больше размера зерна. [c.136]

Представление об интерференция вош напряжений, возникающих в образце, позволило объяснить результаты некоторых усталостных испытаний. Суммирование колебаний различных частот и амплитуд является причиной перегрузки отдельных объемов. материала образца и зарождения первичных субмикроскопических трещин при переменном агружении. Снижению сопротивления усталости стали при двухчастотном нагружении способствует локализация пластической деформации и более интенсивное накопление искажений кристаллической решетки, а также ускоренное распространение усталостных трещин. [c.180]

Многократные резкие перепады температур происходят в котлах сверхвысокого давления. Еслн образуется паровая подушка между водой и стенкой котла нз-за отсутствия смачиваемости в этом месте стенки, то скорость переноса тепла от стенки к воде сильно уменьшается и поэтому температура стенки повышается. Нарушение паровой прослойки вызывает снижение температуры стеики. Таким образом, температура стенки сильно флуктуирует, вызывая тем самым последующее изменение локальных напряжений. Аналогичные явления встречаются тогда, когда капли воды с поверхности воды попадают в трубопровод, поверхность которого имеет более высокую температуру. Разрушение в таких случаях может происходить очень быстро, что указывает на то, что число циклов напряжений, очевидно, невелико, а величина локальных напряжений — высока. Другим доказательством образования высоких напряжений является наличие линий Людерса на поврежденных участках. Трещнны, как правило, многочисленны, часто располагаются илн параллельно относительно друг друга, или перекрещиваются и обычно являются транскристаллитными (в присутствии щелочи трещины могут зарождаться межкристаллитно но тогда трещнны обусловлены щелочным растрескиванием и по своей природе являются обычным коррозионным растрескиванием — см. раздел 5.2). Поскольку водород является одним из продуктов коррозионной реакции, то имеется также возможность ускорения распространения усталостных трещин за счет водородного охрупчивания. [c.291]

Роль окружающей среды в протекании процесса пластической деформации у вершины трещины проявляется через концентрацию водорода, которая возрастает в непосредственной близости к этой вершине. Это наиболее близкая к реальной ситуации схема повреждения материала, которая используется для описания влияния агрессивной среды на ускорение процесса разрушения. В соответствии с соотношением (2.23) критическое раскрытие трещины уменьшается при увеличении интенсивности воздействия среды в момент перехода к нестабильному разрушению. Вместе с тем распространение усталостной трещины в коррозионной среде сопровождается ее ветвлением как по телу зерна, так и по границам зерен или иным структурным элементам [94]. Предельное состояние наступает одновременно но нескольким локальным вершинам трещины в каждом сечении вдоль всего ее фронта. В этой ситуации предельное состояние достигается при существенно иной интенсивности напряженного состояния материала, чем без ветвления мезотрещин вдоль макровершины трещины. [c.115]

Усталостные изломы дают ценную информацию о работе металла в эксплуатационных условиях. Характерные признаки строения поверхности разрушения при наличии микро- и макротрещин являются дополнительной основой для анализа механизма зарождения и распространения усталостных трещин, их стабильного роста, торможения и ускорения, характера воздействия различных внешних и BHytpeHHHx факторов. Поэтому методы фрактографического анализа широко используют для установления количественных корреляций между элементами структуры и механическими свойствами металлов в локальной зоне упруго-пластических деформаций в экстремальных условиях нагружения. Поскольку разрушение в этих условиях происходит при все возрастающих значениях коэффициента интенсивности напряжений и сменяющих один другого механизмов разрушения. [c.320]

Среды, отличные от лабораторных (комнатных), существенно влияют на скорость распространения усталостных трещин. Степень воздействия агрессивной окружающей среды зависит от сложного характера взаимодействия между химическими, механическими и металлургическими (структурными) факторами. Сравнительные эксперименты на воздухе и в вакууме показывают, что воздух является коррозионной средой, так как вызывает ускорение распространения трещины по сравнению с вакуумом. Если для пластичных материалов скорость распространения усталостной трещины на воздухе по сравнению с вакуумом повышается в 2-3 раза, то для высокопрочных материалов возможно десятикратное повышение. Эталонными йнерт- [c.145]

Усталостные трещины возникают обычно на границе сплавления шва, учитывая концентрацию напряжений, и последовательно распространяются перпендикулярно к поверхности листа. Такая трещина, встречая на определенной глубине расслоение или материал с низкой сопротивляемостью слоистому растрескиванию, мо-гкет изменить направление на параллельное поверхности листа и при значительном ускорении распространения привести к раннему разрушению соединения. [c.269]

Общим для всех этих случаев разрушений при повторном нагружении, включая разрушения в эксплуатационных условиях [10], является отсутствие заметного изменения толщины стенки трубы у кромок разрыва и остаточной деформации по периметру трубы. Поверхность стенки в изломе в каждом случае разрушения имеет характерные зоны усталостного разрушения и ускоренного развития трещины (дорыва) (рис. 3.3.5). Последняя свойственна разрушениям с разрывами значительной протяженности. На рис. 3.3.5 видны особенности прорастания трещин в продольном направлении и по сечению трубы в случае интенсивного распространения трещины по толщине стенки и отсутствия дорыва (а), а также при распространении трещины на большую длину (б). [c.166]

Распространение трещины повторного нагружения при заданной нагрузке цикла происходит с увеличением скорости по мере роста длины трещины. Однако темп нарастания этой скорости зависит от способности материала тормозить разрушение. Изменение скорости распространения трещины при повторном нагружении проявляется на изломе в виде изменения характерного вида микрорисунка. С увеличением скорости распространения трещины повышается степень грубости усталостного рисунка излома и увеличивается ширина микроусталостных полосок. Как правило, имеет место последовательное изменение рисунка в виде слабой волнистости, затем в виде тонких усталостных полосок, грубых усталостных полосок, грубой складчатости [46]. Тонкие усталостные полоски располагаются в зоне равномерно ускоренного 482 [c.482]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...