Значение явления усталости

ЗНАЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ [c.5]

Переменные напряжения (растягивающие, первого рода), в том числе и знакопеременные напряжения, как известно, вызывают явление усталости металлов. Если переменные напряжения превышают, величину предела усталости металла, то через некоторое число циклов переменных нагружений, которое тем меньше, чем больше напряжения, развиваются треш,ины усталости и деталь разрушается (кривая 1 на рис. 233). Ниже определенного значения переменного напряжения (предела усталости) металл не разрушается даже при очень большом числе циклов, так как это напряжение является асимптотой для кривой усталости. [c.336]

Значение явлений в поверхностных слоях при разрушении и старении материалов] Строение поверхностного слоя твердых т ел и происходящие в нем явления играют особую роль для протекания большинства процессов старения и разрушения материалов. Состояние поверхностного слоя определяет процессы, возникающие при взаимодействии с другим телом или с окружающей средой, например, при износе, контактной деформации, усталости, [c.69]

В связи с особым значением явления малоцикловой усталости для самолетных деталей рассмотрим особенности строения изломов повторно-статического нагружения листовых образцов, изготовленных главным образом из промышленных алюминиевых сплавов. [c.100]

Задачу увеличения сопротивления усталости деталей машин, актуальную с момента открытия явления усталости металлов до настоящего времени, решали по мере накопления знаний о природе этого явления по-разному. Еще совсем недавно прочность при циклическом деформировании обеспечивали в основном снижением действующих напряжений путем увеличения размеров сечений, уменьшения остроты концентраторов или применения материалов с повышенными прочностными свойствами. Теперь, когда размеры деталей зачастую ограничиваются возможностью их изготовления и немаловажным фактором при конструировании новых машин является уменьшение их металлоемкости, гораздо большее значение приобретают другие направления увеличения сопротивления усталости, связанные с упрочнением только тех мест детали, в которых возникновение усталостного разрушения наиболее вероятно. При этом, как показывает анализ многочисленных исследований, самыми эффективными методами такого упрочнения являются методы, приводящие к существенному торможению роста усталостных трещин. [c.4]

В шестой главе изложены некоторые вопросы точности уравновешивания роторов, приводятся рекомендации, позволяющие выбрать параметры колеблющейся части балансировочной машины так, чтобы обеспечить необходимую точность балансировки, излагаются методы расчета уровня колебаний от неровности ремня и даются рекомендации по выбору параметров избирательного усилителя балансировочной машины, рассмотрен метод определения допустимых дисбалансов для роторов авиационных турбин, основанный на оценке явления усталости элементов подшипниковых узлов, излагается методика определения допустимых дисбалансов гибкого ротора по допустимым значениям реакций подшипников. [c.5]

В настоящей книге приводятся соображения о соотношениях, устанавливающих зависимость между усталостной прочностью гладких образцов и образцов с концентраторами напряжений. В каждом из рассматриваемых случаев усталостная прочность описывается путем оценки констант в этих соотношениях. Соответствующие граничные условия удовлетворяются и получаются оправдывающие себя решения. С современными знаниями невозможно дать в полном смысле теоретическое решение, основанное на фундаментальных физических представлениях. Неизбежно мы должны согласиться с решениями такого типа, являющимися ф настоящее время единственно доступными. В противном случае все исследования явления усталости были бы организованы ненаучно и было бы ослаблено внимание к проведению широкого круга испытаний. Между тем теоретические достоинства любой предлагаемой зависимости будут иметь малое значение для расчетчика, если он не сможет производить расчет на прочность с большей степенью точности, чем было возможно до сих пор. [c.17]

Давно осознано, что усталостная прочность сталей при изгибе, вероятно, значительно больше, чем при осевом нагружении, и что она, может зависеть от размеров образца. Усталостная прочность при изгибе сопоставляется с основным ее значением, полученным при осевом нагружении, когда явление усталости не осложняется воздействием градиента напряжений или влиянием размеров. [c.42]

При расчете пружин или других элементов основания фундамента силу упругости нельзя рассматривать как статическую силу, так как речь идет о знакопеременном цикле напряжений и любой материал в этих условиях, как известно, обладает меньшей сопротивляемостью, чем при статических нагрузках. На основании проведенных до настоящего времени опытов можно приближенно считать, что вследствие явлений усталости материала выносливость его при колебаниях (вибропрочность) составляет только около Уз статической прочности. Соответственно этому для симметричных циклов загружений, т. е. для нагрузок, непрерывно изменяющихся в пределах между положительным и равновеликим отрицательным максимальными значениями, можно допускать только до 7з предельно допускаемого для статических нагрузок напряжения. Другими словами, запас прочности против знакопеременного напряжения должен быть равен тройной величине запаса при статическом приложении напряжения. Таким образом, с точки зрения сопротивления материала знакопеременное загружение эквивалентно статическому загружению силой, увеличенной в 3 раза. Следовательно, если силу упругости умножить на коэффициент усталости (J =3, то полученная величина [c.12]

В заключение нужно подчеркнуть, что качество металла и его обработка имеют огромное значение в деле улучшения общей работы паровоза, окончательного изжития аварий. За последние годы, в связи с резким увеличением требований, предъявляемых к паровозу, высококачественные стали получают все большее и большее применение. Эти стали меньше подвержены явлению усталости, меньше перерождаются в процессе их работы. Напомним, что в течение многолетней работы, например, котла, листы его не только разъедаются (коррозия), но и перерождаются, зерно укрупняется, материал становится более хрупким и потому более опасным в работе. Вот почему у очень старых котлов приходится понижать котловое давление. [c.46]

Учет явлений усталости материалов имеет первостепенное значение при анализе прочности вертолета, у которого основное усилия для большинства частей конструкции являются периодически изменяющимися. [c.208]

Усталость при коррозии. Явление усталости при коррозии также имеет практическое значение. Этот термин применяется для обозна- [c.405]

Подход, принятый в этом обзоре, состоит в том, чтобы обсудить механизмы разрушения с точки зрения классической последовательности усталостных явлений упрочнения — разупрочнения, зарождения трещин и роста трещин. Преимущество данного подхода в том, что при его помощи внимание сосредоточивается на полезном сопоставлении поведения композитов с металлической матрицей и металлов при разрушении. Несмотря на то что неизбежны некоторые повторения, вопрос о поверхностях раздела и их роли в сопротивлении композитов усталостному разрушению вследствие своего уникального значения для композитов анализируется отдельно. В общих чертах изложены некоторые результаты воздействия окружающей среды, дана модель усталостного разрушения, сделан обзор критериев проектирования композитов для работы в условиях усталости и поставлены задачи для дальнейших исследований. [c.395]

Это имеет принципиальное значение для построения общей теории механохимических явлений, а также для выяснения механизма такого опасного вида коррозионного разрушения металлов, как фреттинг-коррозия, который до настоящего времени еще не получил удовлетворительной интерпретации, и механизма контактной усталости металлов в присутствии активных сред. [c.44]

Если упругий элемент (пружину) заменить телом, обладающим идеальной пластичностью (например, пластилиновый столбиком), то после первого же опускания массы и устранения внешней силы движение массы прекратится, поскольку восстанавливающей силы нет. Заметим, однако, что в телах не идеально пластичных, а в упруго-пластичных механические колебания происходят ). С такими колебаниями, в частности, тесно связана проблема малоцикловой усталости. Колебания происходят благодаря наличию у системы упругих свойств и, как следствие, наличию упругих восстанавливающих сил. Величина восстанавливающей силы зависит, при прочих равных условиях, от жесткости упругой системы (пружины) чем жестче пружина, тем при том же смещении массы больше значение восстанавливающей упругой силы. Пример с пружиной, разумеется, был приведен лишь для пояснения сущности явления. Роль пружины в разных случаях играют различные упругие системы. [c.64]

Таким образом, при J проявляется коррозионная, а при J >J водородная усталость. Катодная поляризация хотя и увеличивает число циклов до зарождения трещин при оптимальных плотностях тока, но не повышает его до значений, полученных при испытании на воздухе, что связано с водородной усталостью и адсорбционными явлениями, [c.196]

Наряду с этим преимущественное значение для оценки эксплуатационной надежности имеет анализ вероятности разрушения, обусловленной временными процессами, связанными с изменением состояния детали и ее материала. Такие изменения порождаются старением, усталостью, коррозией, возникновением трещин и другими процессами. Следует, иметь в виду, что надежность в условиях службы тесно связана с интенсивностью явлений, снижающих сопротивление разрушению и в свою очередь зависящих от конструктивных и технологических факторов. Изменение их влияния на сопротивление длительному разрушению соответственно сказывается на ресурсе безотказной работы деталей. [c.139]

Описание явления многоцикловой усталости при сложном напряженном состоянии затруднено большим количеством параметров, определяющих процесс циклического нагружения. Если даже все компоненты напряжений имеют одинаковые и совпадающие во времени периоды изменения, то и тогда напряженное состояния характеризуется двенадцатью параметрами шестью максимальными за период цикла значениями компонентов напряжений и шестью соответствующими коэффициентами асимметрии циклов. При этом необходимо принимать во внимание, совпадают ли фазы изменения трех нормальных напряжений, или фаза изменения одного из них сдвинута относительно двух других на некоторую величину так, что это напряжение убывает, когда два других возрастают, или наоборот. Случай сдвинутых фаз является с точки зрения возможности усталостных разрушений более опасным. [c.23]

При испытаниях на усталость очень важное значение имеет так называемый масштабный фактор. Испытания гладких геометрически подобных образцов на знакопеременный изгиб показывают, что при увеличении диаметра образца предел выносливости уменьшается. Так, например, увеличение диаметра образца от 7,6 до 149,2 мм снижает предел выносливости в 2 раза. Это явление относится также к образцам с надрезом, к образцам, находящимся в коррозионных средах, и т. п. Следует отметить, что дальнейший рост размеров образца уже не оказывает существенного влияния на предел усталости. [c.442]

Как видно из анализа повреждений теплоэнергетического оборудования, весьма важное значение имеет наличие окислительной среды (вода, пар, конденсат), обусловливающей явление корро-зионно-термической усталости. Воздействие окислительной среды заключается главным образом в ее специфическом влиянии на кинетику возникновения и роста термоусталостных трещин. При этом основное воздействие окружающей среды, так же как и термических напряжений, сосредоточено в поверхностных слоях детали. Коррозионно-усталостные процессы, характерные для элементов теплосилового оборудования, интенсифицируются при асимметричном цикле нагружения, наличии дефектов в защитной окисной пленки на поверхности металла, остановах и т. д. [c.20]

Заканчивая этим рассмотрение особенностей термической усталости в теплоэнергетике, можно констатировать, что долговечность основных ее элементов при теплосменах наряду с физикомеханическими свойствами металла определяется также совокупностью и взаимодействием эксплуатационных и расчетно-конструктивных факторов. В большинстве случаев явление термической усталости в теплоэнергетике сопровождается действием различных факторов, среди которых наиболее важное значение имеют следующие [c.24]

В каждом из ускоренных способов явление усталости моделируется лишь с некоторой степенью достоверности. Чем полнее и ближе к реальности это моделирование, тем выше качество рассматриваемого ускоренного способа. Для усталости материала определяющими параметрами при прочих равных условиях должны считаться следующие силовой фактор (прежде всего, амплитуда циклических напрянгепий), фактор времени (важнейшее значение имеет время пребывания материала при максимальных значениях напряжений цикла, т. е. длительность верхушки цикла) и специфический для циклической прочности фактор — число перемен характера нагружения (число циклов напряжений). Наиболее трудный (если не невозможный) для моделирования — фактор времени. Обгонять время реально не дано никому, и по этому параметру ни один из экспериментальных способов ускоренного определения характеристик усталости не имеет преимуществ перед другими. Не во всех ускоренных способах осуществляется прямое моделирование и силового фактора, так как не всегда испытания ускоренным способом ведутся при циклическом нагружении с представляющим интерес значением амплитуды мапрян ений. Ни в одном из ускоренных способов, кроме способов, основывающихся на увеличении частоты циклического нагружения, прямо не моделируется фактор количества циклов нагрузки. [c.335]

Срок службы каната зависит от числа перегибов и диаметров блоков или барабанов, которые он огибает. В данном случае большое значение имеет явление усталости материала каната, причем чем меньше диаметр барабана или блока, тем сильнее сказывается влияние усталости и быстрее наступает разрушение. Критическим диаметром блока или барабана считают D = I2d (d — диаметр каната) при меньших значениях D работа стального каната не допускается, так как канат в этом случае сильно деформируется и за короткое время изнашивается. Минимально допускаемый диаметр Dmin блока или барабана дол- [c.514]

Экспериментальное определение прочности по моменту разрыва образцов целенаправленно стали проводить в XIX веке в связи с ростом технического прогресса, выражавшемся, прежде всего, в развитии сети железных дорог и стрелкового оружия. Однако предельные значения величин, отражаюш,их свойства прочности приходятся на момент разрушения, которое в то время полагалось именно моментом, т. е. точкой на диаграмме деформирования. Понимание того, что разрушение это процесс, текуш,ий во времени, пришло не сразу и не сразу была осознана необходимость его изучения, ссылаясь на то, что этот процесс нельзя допускать и что для этого суш,ествует система коэффициентов запаса прочности. Строение излома, особенно после работ Веллера, изучавшего явление усталости, явно указывало на протяженность разрушения во времени [73, 261]. Этому также способствовало изучение Вальнером фрактографических признаков на поверхности излома хрупкого разрушения. Однако разглядывание поверхности излома еш,е не создавало науки о разрушении, поскольку отсутствовали механические и физические обоснования этого явления и методология его исследования. В 1907 году появилось решение К. Вигхардта плоской задачи в действительных переменных о нагружении упругой плоскости с острым угловым вырезом [386. Были получены асимптотические формулы для напряженно-деформированного состояния в окрестности конца выреза и, естественно, у автора возник вопрос о суш,ности сингулярности решения и о его физической трактовке. Практически результат этого обсуждения вылился в критерий разрушения, устраняюш,ий появляюш,уюся беско- [c.8]

Таким образом, для самых коротких пролетов прибавки к подвижной нагрузке достигают примерно 50%. Этими прибавками оценивается ударное действие нагрузки. Явление усталости оценивается при помош,и формулы В. Лаунхарда "), построенной на основании опытов А. Вёлера ). Ряд инженеров, участвовавших в прениях по докладу Е. Стоуна, отметили выгодность отдельной оценки ударного действия нагрузки и явления усталости, но при этом выяснилось, что в предложении Е. Стоуна явлению усталости приписано несколько преувеличенное значение ), тогда как ударное действие нагрузки оценено сравнительно низко. [c.396]

ДЛЯ весьма коротких балочек. Можно, конечно, воспользоваться и другой какой-либо зависимостью, например такой, чтобы было обеспечено плавное сопряжение линий диаграммы, соответствующих двум различным формулам. Применяя формулу (7) к расчету поперечных балок, придется, конечно, вместо I брать двойную длину панели. Для подвесок и дополнительных стоек, подвергающихся непосредственному действию подвижной нагрузки, допускаемые напряжения также определяются по формуле (7), за I при этом принимается длина соответствующего загружаемого участка. Заметим еще, что с явлением усталости металла нужно считаться при большом числе перемен усилия в рассчитываемой части, например в тех случаях, когда принятое при расчете колебание усилия может повторяться при прохождении каждого поезда. Если же предельные значения усилий и получаются лишь при сравнительно редко повторяющихся комбинациях нагрузок, что может, например, встретиться при расчете двупутных мостов или мостов, служащих одновременно и для железной и для шоссейной дорог, то в этом случае следует считаться лишь с ударным действием нагрузки. [c.410]

Ряд значений коэффициента k, полученных Эрхардом при одной величине скорости скольжения и нагрузки, приведен в табл. 6.1. И. В. Крагельский рассмотрел несколько выражений для подсчета интенсивности износа, выведенных для условий микрорезания и упругого контакта между микронеровностями. Эти уравнения основаны на явлении усталости материала как главного фактора процесса износа. Уравнения включают геометрические характеристики поверхностей (высоту микронеровностей, радиус выступов и т. д.), механические свойства (предел текучести, модуль упругости и др.), коэффициент трения и усталостные характеристики материалов. Эти уравнения хорошо согласуются с экспериментально полученными соотношениями. Однако они сложны для практического применения, так как включают эмпирические константы, зависящие от геометрии поверхности. [c.110]

Высокие местные напряжения по краям круглого отверстия имеют очень большое практическое значение. Как на пример можно указать на отверстия в палубах кораблей. Когда корпус корабля изгибается, в перекрытиях палуб возникает растяжение или сжатие и около отверстий появляются высокие местные напряжения. Под действием периодических изменений в нaпpяжeн x, вызываемых волнами, явление усталости металла в перенапряженных частях перекрытия может повести в конце концов к появлению трещин усталости 2). [c.92]

Этот факт приобретает особое значение во всех упругокинетических явлениях, сопровождающих деформацию твердых тел, и прежде всего в явлениях упругого последействия и гистерезиса. Роль сольватных слоев жидкости особенно значительна в процессах периодического (циклического) воздействия, например, в явлениях усталости . [c.12]

Усталость при высоких температурах представляет собой сложный процесс, в котором определенную роль играют явления ползучести и повреждения, характерные для длительного статического высокотемпературного нагружения [97, 111]. Этим обстоятельством в значительной степени объясняется отсутствие физического предела выносливости для материалов, испытываемых при высоких температурах. Высокотемпературную усталость можно считать одной из разновидностей коррозионной усталости. Тем не менее целесообразно особо рассмотреть этот вид нагружения, поскольку при высокотемпературной усталости в материале происходит ряд специфических процессов, прямо не связанных с коррозией. Так, при испытании образцов из литейного никель-хромового сплава ЖС6К при 900°С наблюдалось резкое снижение значений микротвердости от головок к рабочей зоне образцов, что можно объяснить весьма существенным разу-142 [c.142]

По-видимому, роль покрытия при больших и малых уровнях нагружения аналогична действию наклепа, что отмечено еще в одной из первых работ Коффина [88]. При испытании на термическую усталость стали 347 на уровне Ае 0,6% йен а клепанный материал имел большую долговечность, а при уменьшении нагрузки положение изменилось на обратное. Это явление можно объяснить следующим образом. Ресурс пластичности у ненакле-панного материала больше, чем у наклепанного, и при Ае> >0,6%, когда в каждом цикле возникает пластическая деформация, это обстоятельство является решающим. При меньших значениях Де деформирование происходит в упругой области, где долговечность определяется в большей мере характеристиками прочности, а они. выше у наклепанного материала. [c.93]

К настоящему времени в нашей стране и за рубежом проведено большое количество экспериментальных и теоретических работ, прямо или косвенно освещающих явление остановки развития усталостных трещин. Эти исследования имеют большое научное и практическое значение, так как анализ причин остановки развития усталостных трещин позволяет разрабатывать обоснованные практические рекомендации по увеличению сопротивления усталости деталей машин. Вместе с тем отсутствие обобщающих публикаций по проблеме нерас-иространяющихся усталостных трещин несомненно тормозит и развитие исследовательских работ в этой области и практическое применение их результатов. Автор надеется, что сделанные им систематизация и обобщение имеющихся в этой области сведений окажутся полезными для лиц, занимающихся вопросами повышения сопротивления усталости и долговечности деталей машин. [c.5]

Если предположить, что образование нераспространяющихся усталостных трещин, по какой бы причине оно не произошло, является следствием увеличения сопротивления развитию трещины с ее ростом от поверхности в глубь детали, то можно определить максимальное значение эффективного коэффициента концентрации напряжений, а по нему установить область существования нераспространяющихся трещин. Такой феноменологический подход к явлению нераспространяющихся усталостных трещин был развит в ранних теоретических работах М. Кава-мото и К. Кимуры, идея решения в которых основана на том, что большинство факторов, приводящих к остановке усталостной трещины на некоторой глубине от поверхности, можно интерпретировать как увеличение сопротивления распространению трещины с ростом ее в глубь материала. Например, уменьшение уровня напряжений с ростом усталостной трещины может вызвать ее остановку. Однако этот эффект может быть заменен эффектом упрочнения материала с увеличением глубины трещины, так как уменьшение уровня напряжений может быть расценено и как относительное увеличение сопротивления усталости. Тем же эффектом могут быть заменены и уменьшение теоретического коэффициента концентрации напряжений (например, при кручении), и увеличение жесткости напряженного состояния, сопровождающие рост трещины. Кроме того, деформационное упрочнение материала у вершины усталостной трещины с ее ростом создает условия для действительного увеличения сопротивления материала распространению трещины. [c.43]

Предположив, что значение с-трещин на пределе усталости не зависит от асимметрии цикла, можно вывести извес пгую зависимость предела усталости от асимметрии цикла. Экспериментально установлено, что при положительном среднем напряжении предел усталости понижается, а при отрицательном — повышается. Для описания данного явления применяется, например, диаграмма Смита или Хея. В области, в которой пороговое поведение трещин можно описать с помощью линейной механики разрушения, пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений можно выразить как [13] [c.230]

При коррозионной усталости трещины возникают по месту небольших язв, формирующихся у неметаллических включений на стойких полосах скольжения. Эти язвы появляются в результате локальной коррозии и со временем углубляются, некоторые из них перерождаются в трещины. По мере периодического нагружения углеродистых и низколегированных сталей в коррозионных средах происходит сдвиг значения электродного потен-вдала металла в отрицательную сторону [72]. Такое явление частично, на наш взгляд, обусловлено включением в общую поверхность металла также и поверхностей трещин, стенки которых имеют более отрицательное значение потенциала, поскольку активированы отрывом в момент механических скачков трещины. [c.53]

Скорость роста трещины усталости в сварных соединениях при низких температурах такая же или меньше, чем при комнатной температуре и очень близка к значениям этой характеристики у основного металла при соответствующих температурах (рис. 3 и 4). Исключением являются сварные образцы стали Pyromet 538, выполненные дуговой сваркой вольфрамовым электродом, у которых скорость роста трещины усталости при низкой температуре оказалась выше, чем при комнатной. Поскольку значения ао,2 и Ов возрастают при снижении температуры, более низкие значения скорости роста трещины усталости при низкой температуре рассматриваются как нормальное явление. Повышение скорости роста трещины в сварных соединениях стали Pyromet 538, однако, происходит в материале, в структуре которого имеются б-феррит и аустенит последний неустойчив при низких температурах. Таким образом, очевидно, что наличие б-феррита и (или) локальное превращение аустенита в мартенсит под влиянием деформации приводит к увеличению скорости роста трещины усталости в этой стали. [c.249]

Зависимость (4.24) определяет при заданных значениях А, а и /С либо семейство кривых усталости для разных R = onst, либо при Np — onst семейство кривых стл (R) (рис. 4.11), либо, наконец, семейство линий пределов выносливости на диаграмме Хея. Схематизация всего явления многоцикловой усталости при линейном напряжении получается в целом приемлемой, хотя корректировка по дополнительным экспериментальным данным [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...