Тип и частота циклического нагружения

ТИП И ЧАСТОТА ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ [c.49]

Коррозионная усталость, особенно на начальной стадии зарождения поверхностных повреждений металла, изучается прежде всего с позиций физической химии [11, 29, 66], но по мере развития поверхностных раковин и трещин, проявляющих себя как концентраторы напряжений, вступают в силу закономерности механики разрушения. При этом характер процесса повреждений существенно зависит от химического состава и термообработки металла, типа агрессивной среды и таких факторов, как частота циклического нагружения и температура. Интенсивное изучение явления коррозионной усталости началось сравнительно недавно и в возрастающем потоке публикуемых исследований встречаются еще расхождения по отдельным конкретным вопросам. [c.24]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

Рис. 3.1. Влияние скорости деформирования I (а, б) и частоты нагружения f (в) на характеристики разрушения в условиях ползучести е/ (а) (ферритная сталь 0,5% Сг, 0,25% Мо. 0,25% V при Г = 550 С [342]), при циклическом нагружении (б) сталь типа 304, Де = 1 % при 7 = 600°С (/) и Г = 700 С (2)

Машины типа УЭ — универсальные, они могут работать как в статическом режиме, так и в циклическом с любым коэффициентом асимметрии цикла. Частота нагружения образца колеблется от о до 5 Гц, т. е. машина позволяет вести испытания материалов на обычную выносливость и малоцикловую усталость. На такой машине обеспечивается режим испытания образцов на изгиб и на растяжение — сжатие. [c.362]

Универсальность рассматриваемой машины типа УМЭ-ЮТ ) состоит не только в том, что на ней можно производить испытания металлических и пластмассовых образцов на растяжение, на сжатие или на изгиб при статическом приложении нагрузки, но главным образом в том, что она позволяет осуществлять циклическое нагружение с любым коэффициентом асимметрии цикла при заданных деформациях или нагрузках в пределах ее грузоподъемности от +10 до —10 Т. Наибольшая частота циклической нагрузки машины составляет 10 циклов в минуту. К тому же все эти нагрузки можно задавать как в условиях обычной температуры, так и в условиях повышения температуры образца до 1200 °С. Наконец, машина имеет электронные силоизмеритель и диаграммный аппарат, позволяющий записывать в большом масштабе кривую зависимости усилия от деформации образца. [c.255]

Нагружающая система. На установке ИМАШ-10-68 можно проводить испытания образцов при циклическом нагружении с частотами 3 и 3000 циклов в минуту. Система нагружения выполнена следующим образом. Один конец образца 1 (см. рис. 80) жестко прикрепляется к неподвижной опоре 14, размещенной внутри рабочей вакуумной камеры, а второй соединяется с подвижным захватом рычага 15, при перемещении которого образец изгибается. Качание рычага 15 происходит при поочередном повороте вала 16, опирающегося на подшипники. Для герметизации камеры при повороте вала 16 служит вакуумное уплотнение, представляющее собой отрезок шланга из вакуумной резины концы шланга жестко прикреплены к валу 16 и фланцу на корпусе рабочей камеры. Рычаг 17 соединен шатуном 18 с эксцентриком. В зависимости от условий испытания шатун можно устанавливать на любом расстоянии от оси эксцентрика величина эксцентриситета регулируется с помощью специального устройства, не показанного на схеме. Вращение эксцентрика осуществляется асинхронным трехфазным электродвигателем (при нагружении образца с частотой 3000 циклов в минуту) или от исполнительного механизма типа ПР-Ш (при малоцикловых испытаниях с частотой 3 цикла в минуту). Для снижения вибраций 147 10 [c.147]

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]

Испытания на усталостную прочность при циклическом нагружении образца производились на машине типа Я-8М конструкции ЦНИИТМАШа. Эта машина осуществляет круговой симметричный изгиб консольного образца с частотой 2800 циклов в минуту. Усталостные испытания проводились на базе 25-10 циклов при комнатной температуре и при температуре 600°. Образцы консольного типа были изготовлены из одной плавки стали П-1. Испытаниям подвергались 10 серий образцов, по шесть образцов в каждой серии. [c.121]

Изменение гармонических составляющих сигнала при усталости. Образцы цилиндрической формы с концентратором в виде кольцевой выточки подвергались циклическому растяжению—сжатию по симметричному циклу с частотой 18 гц на гидропульсаторе типа ЦДМ-Ю пу. Материал образца — сталь 45. Циклическое деформирование проводилось в постоянном магнитном поле при напряженности 1000 а м, при которой сигнал с измерительной катушки, охватывающей образец, был максимальным. Измерительная катушка через РС-фильтр высших частот (дифференцирующая цепочка) подключалась к анализатору гармоник типа С5-3. Проведены исследования изменения с числом циклов нагружения гармоник сигнала, возбуждаемого в измерительной катушке за счет магнитоупругого эффекта [1], до седьмой включительно. Результаты исследований представлены на рис. 1, а. Установлено, что некоторые гармонические составляющие (третья и седьмая) претерпевают заметные изменения с момента появления в образце магистральной усталостной трещины. Однако следует отметить, что измерение гармонических составляющих, кратных частоте нагружения, связано с некоторыми трудностями, заключающимися в том, что при низкочастотном нагружении для уверенного разделения гармоник необходимо работать при очень узкой полосе пропускания анализатора гармоник, а это накладывает жесткие требования к стабильности частоты нагружения, задаваемой испытательной машиной. По этой причине, а также вследствие их малости не удалось замерить изменение при усталости гармоник выше седьмого номера. [c.134]

Правильность и постоянство показаний динамометра после резких изменений нагрузки по величине и направлению (в пределах измеряемой им нагрузки) поверяют путем нагружения циклической нагрузкой с амплитудой, равной минимальному пределу и 80—100% наибольшего предела измерения частота нагружения должна составлять 100—200 циклов в минуту. Для создания циклических нагрузок в течение 5 мин рекомендуется применять пульсационные машины любых типов. [c.69]

Для нагрева образцов до необходимой температуры использовали разъемный нагреватель коробчатого типа мощностью 2,5 кВт. Выход на режим при температуре 573 К составлял 75 мин. Температуру образца измеряли с помощью хромель-алюме-левой термопары и вольтметра В7-27. После выхода на заданный температурный режим перед началом испытаний (приложения циклической нагрузки) давали выдержку 30 мин. Испытания проводили на гидропульсаторе ЦДМ ПУ-10, частота нагружения составляла 12,5 Гц, температура 293 и 573 К. [c.154]

Повышение частоты циклического нагружения до 10 кГц существенно меняет картину структурных и фазовых превращений (рис. 2, г). Основным отличием является деформация а/ 3-границ, что вызывает образование на границах прослоек пластинчатого типа двойникованной в плоскости 1120) а-фазы. Прослойки декорированы мелкими частицами Т1дА1. [c.363]

В условиях циклического нагружения уменьшение эффективной скорости деформирования, обусловленное либо уменьшением частоты, либо выдержкой в цикле, либо формой цикла, может вызвать существенное снижение числа циклов Nf до разрушения, как показано на рис. 3.1,6 на примере нержавеющей стали типа 304, испытанной при 600 и 700 °С и размахе деформации Ае = 1 %. Аналогичные данные получены для бейнитной стали 2,25 Сг — 1 Мо [286] при Т = 575 °С и Ле = 0,5 % выдержка в циклах растяжения и сжатия до 6 мин приводит к снижению усталостной долговечности в три-четыре раза по сравнению с непрерывным циклированием со скоростью деформирования = 4-10- с-. Подобное влияние скорости деформирования на повреждаемость материала наблюдается и на стадии роста усталостной трещины. Например, для никелевого сплава 1псопе1718 уменьшение частоты нагружения до 0,1 Гц [c.151]

В связи с интенсивным развитием криогенной техники актуальными являются испытания усталостной прочности конструкционных материалов при высокочастотном циклическом нагружении в условиях низких те.мператур. В Институте проблем прочности АН УССР создана магнитострикционная установка резонансного типа, предназначенная для изучения выносливости материалов при симметричных циклах растяжения-сжатия и изгиба в одной плоскости с частотой около 3 кГц [46]. [c.248]

Испытания на программных установках типа УМЭ-10ТП проводились на сталях того же типа, что и при исследовании эффектов частоты и длительности циклического деформирования — аустенитная нержавеющая сталь Х18Н9 (650° С) и теплоустойчивая сталь ТС (550° С). Нагружение растяжением — сжатием, нагрев пропусканием тока. Выдержки вводились на уровне максимальных напря/кений при растяжении и сжатии или только растяжении. Скорость нагружения порядка 100 кгс/мм° в минуту, что соответствовало длительности активной части цикла 1 мин. Время выдержек 1, 5, 50 и 500 мин. [c.98]

Изложенные выше специфические особенности и требования, предъявляемые к испытательному оборудованию для малоцикловых исследований, обусловили разработку и появление нового типа испытательных машин. Эти машины отличаются универсальностью — на них можно выполнять как статическое нагружение до разрыва, так и проводить циклические испытания с различными частотами они однозонные, позволяют без перестановки растягивать и сжимать образцы нредставляют собой испытательные автоматические системы, поддерживающие в процессе эксперимента требуемый режим нагружения, регистрирующие основ- [c.222]

Для проведения изотермических испытаний при активном нагруншнии с регистрацией диаграмм деформирования и основных механических характеристик статической прочности и пластичности материалов, а также осуществления циклических испытаний при мягком и жестком нагружении с получением диаграмм циклического деформирования и кривых усталости в Институте машиноведения используются установки собственной конструкции растяжения — сжатия механического типа с максимальной гру-зоспособностью 10 тс. Они обладают широким диапазоном скоростей перемещения активного захвата (частота циклического [c.233]

Для исследования особенностей развития деформации использовались трубчатые образцы из аустенитной стали Х18Н10Т с длиной рабочей части 40 мм, на которой с помощью алмазной пирамиды на приборе ПМТ-3 наносились риски (предварительно поверхность образца была отполирована) на расстоянии 0,5 мм [47, 83]. Деформирование осуществлялось при циклическом нагружении на растяжение-сжатие с частотой 1 цикл в минуту на установке типа УМЭ-10т. Измерение деформаций на базе осуществлялось с помощью продольного деформометра с точностью 2% от измеряемой величины, и запись петли гистерезиса производилась на двухкоординатном приборе. Кроме того, измерялась также-деформация на базе 0,5 5 и 40 мм на приборе ПМТ-3 и инструментальном микроскопе. Точность при этом зависела от уровня пластической деформации и базы измерения и составляла соответственно 0,125 0,1 и 0,0125%. [c.130]

Методика исследования закономерностей развития усталостных трещин и условий их перехода к хрупкому разрушению при консольном циклическом изгибе плоских образцов в диапазоне низких и высоких температур (773—77 К), изменении коэффициента асимметрии цикла от —оо до 1 и частотах нагружения 30 и 0,3 Ги разработана на базе установки УМП02-04 [207]. Типы и размеры исследуемых образцов показаны на рис. 78, в, г. Размеры образцов толщиной Ь = = 12 мм L = 120 мм Н — 24 мм h = 8 мм размеры образцов толщиной Ь = 20 мм L = 180 мм Я = 40 мм ft = 16 мм. [c.135]

В работе [380] приведены результаты экспериментального ис-следованйя влияния изменения частоты циклической нагрузки на скорость распространения усталостной трещины в стали 14Х2ГМР в условиях чистого изгиба вращающегося цилиндрического образца с наружным надрезом. Испытания выполнены лри комнатной температуре на модернизированной установке типа НУ. За движением трещины в цилиндрическом образце на различных этапах ее развития наблюдали с помощью метода ступенчатого нагружения. Более подробно о методике, а также о термической обработке, форме и размерах образца см. в гл. V, VI. а [c.308]

Для проверки этого предположения были проведены [23] испытания на усталость (круговой консольный изгиб, частота нагружения 10 циклов в секунду) при постоянной нагрузке и постоянной деформации за цикл образцов из стабилизированной титаном нержавеющей стали типа 18/8 и углеродистой стали EN3B (0,21% С). Часть образцов для упрочнения поверхностного слоя подвергали науглероживанию (в соляной ванне цианистой кислоты в течение 10 мин при 900 " С). Результаты [23] усталостных испытаний представлены на рис. 1.16. На кривых усталости, по лученных в условиях испытания с постоянной нагрузкой за цикл на уровне напряжений, соответствующих пределу текучести, наблюдается разрыв кривых усталости.Также видно, что предел усталости образцов с науглероженным (глубина науглероживания составляла порядка 0,1 мм, что соответствует величине 1-3 зерен) поверхностным слоем соответствует напряжению разрыва кривых усталости как для образцов из нержавеющей стали 18/8, так и в случае углеродистой стали. Иными словами, если исключить каким-либо путем неодновременность протекания пластической деформации в поверхностных и внутренних слоях образца при циклическом нагружении (например, путем упрочне- [c.19]

Фирма Amsler (Швейцария) выпускает также виброфор HFP 1478 мощностью 0,1 МН ( 10 тс) с частотой нагружения от 50 до 300 Гц. Эта машина резонансного типа. Испытания на ней проводятся при температурах от —il90 до 800°С при растяжении-сжатии с определением характеристик усталостной и статической прочности, а также для определения характеристик динамической ползучести, упругости и циклической вязкости. [c.211]

Показано, что циклическая деформация материала на всех частотах нагружения сопровождается разрушением частиц Т1зА1. Изменение характера дислокационной структуры обусловлено главным образом количеством циклов во.з-действия нагрузки и типом сопутствующих локальных фазовых превращений. [c.436]

Если на протяжении первых трех десятилетий развития советской промышленности качество стали определялось значением предела прочности при +20° С и определенным уровнем пластичности или ударной вязкости, то в последние два десятилетия прочность испытывается еще и в зависимости от типа напряженного состояния скорости деформации, и при наличии различных концентраторов. Однократное доведение напряжений до разрушающей величины дополняется испытаниями при длительном нагружении циклической нагрузкой одного (статическая выносливость) или обоих знаков (усталость), в последнем случае — при самых различных частотах, вплоть до акустических. Диапазон температур при испытании конструкционных сталей расширяется от прежних пределов ( + 60°) — (—60°) до (—253°) — (+1200°). Разрушающее напряжение, зависящее от материала нагруженного тела, определяется не только величиной нагружения в момент, непосредственно предшествующий разрушению этого тела. При выборе его значений учитывается необходимость обеспечения величин деформаций в пределах, допустимых для безотказной работы конструкций при заданных температуре и продолжительности рабочего периода. Возникает необходимость в характеристике прочности для условий сложных программированных режимов нагрузки и нагрева, действия контактных напряжений, трения и износа, поражения метеорными частицами, действия космического и ядер-ного облучения и т. д. [c.192]

В гидропульсационных системах фирмы MFL используют цилиндры двух типов толкающие (домкраты) серии DZN и тянущие серии UPZ. Цилиндры серии DZN применяют для статического и циклического (с частотой до 15 Гц) нагружения со скоростью хода поршня до 2 м/с. Цилиндры оснащены пружинным приводом для возврата поршня во время разгрузки. В epHro DZN входят цилиндры на нагрузку 10—2000 кН. В цилиндрах на 60 кН и более имеется ходовой винт, который позволяет регулировать длину штока при монтаже установки. На концах цилиндра и штока имеется крепежная плита со сферическим шарниром. [c.50]

В настоящей монографии рассматриваются вопросы малоцик-ювой прочности элементов конструкций различных типов оборудования, которым в процессе эксплуатации в наиболее значительной степени присущи эффекты малоцикловой усталости. В области энергетического машиностроения для элементов конструкций типа корпусов атомных реакторов, трубопроводов, элементов активной зоны, корпусов и роторов турбин, элементов разъемных соединений, теплообменных аппаратов, герметизирующих и компенсирующих элементов актуальны вопросы кинетических закономерностей деформирования и перехода к предельным состояниям. Для этих конструкций важны вопросы моделирования эксплуатационных режимов по частотам, температурам и временам, разработка унифицированных методов расчета на прочность и долговечность при циклическом, длительном циклическом и термоциклическом нагружениях, учет специфики условий нагружения. [c.4]

Для решения [юставленных задач был разработан комплекс методик исследования закономерностей развития усталостных трещив в конструкционных сплавах в широком диапазоне низких и высоких температур (77—773 К), значений коэффициентов асимметрии цикла (—оо < 1), частоты приложения циклической нагрузки (0,15—50 Гц), толщины исследуемых образцов (10—150 мм) при круговом консольном изгибе цилиндрических образцов, консольном изгибе и внеиентренном растяжении плоских образцов. Типы образцов для исследования закономерностей развития усталостных трещин и характеристик вязкости разрушения при статическом, циклическом и динамическом нагружениях показаны на рис. 78, схемы [c.131]

Я- М. Потак [123] исследовал влияние наводороживания при кислом и цианистом цинковании на усталостную прочность стали ЗОХГСА, обработанной до предела прочности =180 кПмм . Эти опыты показали, что значительное наводороживание стали при цинковании не изменило предела усталости стали, хотя сталь ЗОХГСА весьма чувствительна к водородной хрупкости. В то же время было установлено, что наводороживание стали может существенно понизить число циклов до разрушения при условии действия концентраторов напряжений, малой частоты нагружения и сравнительно высоких напряжений. Испытания на циклическое растяжение плоских образцов из стали типа ЗОХГСА с концентратором напряжения показали снижение (в некоторых случаях вдвое) числа циклов нагружений до разрушения наводороженной стали по сравнению с ненаводо-роженной. [c.95]

Аналогичные особенности контактного взаимодействия усталостной трещины в припороговой области были отмечены при усталостных испытаниях никелевого сплава типа нимоник API при комнатной температуре и в вакууме [205]. Степень разрежения составила 2631—5353 Па, частота нагружения — 40 и 25 Гц при асимметрии цикла 0,1 и 0,5. Продукты фреттинга были выявлены в припороговой области в виде сферических и цилиндрических частиц (названных сосисками ) только при испытаниях в вакууме. Размер частиц не превышал 10 мкм в диаметре. Самым важным результатом исследования является тот факт, что указанные частицы наблюдали даже при асимметрии цикла 6,5, когда, согласно данным Элбера, трещина должна быть полностью раскрыта в полуцикле разгрузки образца. Опираясь на представления и модель Сьюреша [198], а также на результаты экспериментов Смита [206], предприняли попытку объяснить механизм формирования частиц при фреттинге в процессе роста трещины комкованием материала. Необходимо отметить, что оси цилиндрических частиц на представленных в статье фрактограммах ориентированы в направлении магистрального направления разрушения, тогда как Канг [205] утверждает, что в основном оси цилиндрических частиц ориентированы перпендикулярно магистральному направлению макроразрушения образца. Ориентировка осей цилиндрических частиц в направлении магистрального разрушения соответствовала частицам, которые были выявлены в изломе вблизи наружной поверхности образца, где напряженное состояние близко к плоско-напряженному. Это согласуется с результатами непосредственного наблюдения процесса роста трещины по боковой поверхности образца в растровом электронном микроскопе [200] наблюдали выход из устья трещины на боковую поверхность образца мелкодисперсного порошка, трактуемого как продукты фреттинга. Аналогичные продукты фреттинга в виде сферических частиц были выявлены Смитом [207] при циклическом сжатии образцов из алюминиевого сплава и стали. [c.175]

В последние годы возникла необходимость проводить усталостные испытания на базах испытания, превышающих 10 -10 циклов нагружения (гигаусталость) [29-31], как это предусмотрено ГОСТом 25.502-79. Это связано с тем, что ресурс нагружения многих ответственных конструкций, работающих в режиме циклических нагрузок, превышает стандартные базы усталостных испытаний. Проведение таких испытаний выявило интересную особенность. Металлические материалы, у которых при стандартных базах испытания наблюдался физический предел вьшосливости, вдруг начинают разрушаться после прохождения 10 -10 циклов и возникает как бы вторая ветвь многоцикловой усталости и длинная ступенька между этими двумя ветвями. При этом на больших базах испытаний на усталость (больших 10 циклов нагружения) трещины почти всегда зарождаются не на поверхности, как это обычно наблюдается при многоцикловой усталости, а под поверхностным слоем. На рис. 1.22 представлены результаты усталостных испытаний в условиях симметричного растяжения-сжатия с частотой 20 КГц образцов из высокопрочных пружинных сталей Сг-81 и высокопрочных легированных сталей типа 42СгМо4 [32]. Видно, что во всех случаях у кривых усталости имеются две ветви долговечностей, между которыми существует горизонтальный участок (разрыв кривых усталости). Первая ветвь обычно оканчивается при долговечностях МО -510 , а вторая начинается после 10 циклов. Если образцы разрушались до 10 циклов, то усталостные трещины зарождались в поверхностном слое образцов. После 10 циклов зарождение трещин происходит под поверхностным слоем преимущественно у сульфидных неметаллических включений размером от 10 до 40 мкм. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...