Деформирование — Влияние на циклическую прочность

Деформирование - Влияние на циклическую прочность 1. 313 Децентрализация привода 1. 140 Диаграммы для расчета пружин 3. 176 Смита 1. 284, 285, 311, 315, 430 [c.341]

В настоящее время хорошо известно, что в подавляющем числе случаев зарождение усталостных трещин начинается в поверхностных или приповерхностных слоях металла. Поэтому очень важно знать закономерности пластического поведения приповерхностных слоев металла в условиях циклического деформирования. Особенности поведения приповерхностных слоев металла при усталости и их влияние на циклическую прочность рассмотрены в ряде работ [9, 10, 12, 39, 48, 49, 118-124]. Предложены различные специальные механизмы генерации дислокаций в приповерхностных слоях металла в условиях циклического деформирования, В частности, В.П. Алехин [48] предложил диффузионно-дислокационный механизм микродеформации, сущность которого заключается в том, что в поле приложенных внешних напряжений изменяется химический потенциал точечных дефектов и в материале возникают соответственно направленные диффузионные потоки, В приповерхностных слоях и, в особенности, в условиях циклического нагружения указанные процессы протекают более интенсивно, вследствие того что свободная поверхность является областью облегченного зарождения и стока точечных дефектов. Следует отметить, что вопрос о механизмах действия дислокационных источников в условиях циклического деформирования требует дальнейших теоретических разработок и проведения специальных экспериментов. [c.186]

Чаще всего с уменьшением размера зерна предел выносливости гладких образцов при комнатных и низких температурах испытания возрастает, хотя в ряде работ было показано, что измельчение структуры металла не всегда приводит к изменению долговечности. При анализе влияния структурного фактора на циклическую прочность необходимо иметь в виду, что закономерности разрушения металлических материалов при циклическом и статическом деформировании имеют много общего. [c.209]

Пластическая деформация при обработке давлением и при таких операциях, как растяжение, сжатие или изгиб, а также при упрочнении поверхности (дробеструйной обработкой или обкаткой), изменяет плотность и структуру дефектов кристаллической решетки пластичных фаз металлических материалов и поэтому всегда влияет на их усталостную прочность. В макроскопически неоднородно деформированных материалах наряду с влиянием деформационной структуры необходимо также исследовать зависимость усталостной прочности от остаточных макронапряжений. Остаточные напряжения сжатия, как правило, способствуют дополнительному повышению циклической прочности. Изменение в процессе деформации высоты поверхностных микронеровностей влияет на циклическую прочность [13, 45-48]. [c.232]

Применительно к задачам оценки малоцикловой прочности изделий определение расчетных характеристик сопротивления малоцикловой усталости конструкционного материала требует учета ряда специфических особенностей и прежде всего технологических. К таким особенностям относятся состояние материала, влияние на сопротивление малоцикловому деформированию и разрушению места и направления вырезки образцов, особенности работы металла сварного шва, представляющего собой разнородное По механическим свойствам соединение. Для оценки циклических свойств материала изделия необходимо проводить испытания образцов из металла толщины, способа изготовления (прокат, поковка и т. п.) и термообработки, соответствующих штатным. При этом вопрос рационального и правильного выбора места вырезки образца должен решаться с учетом данных по напряженному со- [c.155]

В процессе испытаний при длительном малоцикловом нагружении осуществляется сочетание процессов ползучести (релаксации) и накопления длительных статических повреждений, с одной стороны, и процессов циклического пластического деформирования и накопления усталостных повреждений, с другой, причем эти процессы могут влиять друг на друга. Поэтому изучение сопротивления длительному малоцикловому деформированию и разрушению (длительной малоцикловой прочности) должно основываться на закономерностях ползучести и длительной статической прочности и на закономерностях малоцикловой усталости и сводится к установлению закономерностей этого взаимного влияния. [c.211]

Изложенные результаты свидетельствуют о существенном влиянии скорости циклического нагружения на характеристики циклической прочности и микроскопические особенности деформирования и разрушения изученных титановых сплавов. [c.367]

Ответственные элементы многих современных машин и аппаратов подвергаются при эксплуатации интенсивным воздействиям переменных (часто циклических) температурных полей и механических нагрузок. Число циклов за срок службы может быть невелико (до 5 10 ), и тогда долговечность лимитируется условиями малоциклового разрушения. При чередовании переходных режимов работы, для которых характерно быстрое изменение нагрузок и температур, со стационарными длительными нагружениями существенное влияние на процессы деформирования и разрушения оказывает ползучесть. В таких условиях работает разнообразное технологическое оборудование металлургической и химической промышленности (засыпные устройства и колосники печей, кристаллизаторы, валки прокатных станов и машин для непрерывного литья заготовок, чаши, химические реакторы и др.), а также элементы газовых и паровых турбин (диски, лопатки, камеры сгорания), космических аппаратов и сверхзвуковых самолетов, активной зоны ядерных реакторов. Обеспечение их прочности и долговечности — сложная научно-техническая проблема, актуальность которой возрастает в связи с непрерывным повышением требований к технико-экономическим показателям и надежности машин и аппаратов. [c.3]

Как отмечалось выше, циклическое деформирование при мягком нагружении характеризуется в общем случае изменением ширины петли упруго-пластического гистерезиса и односторонним накоплением пластической деформации при жестком нагружении напряжения изменяются от цикла к циклу. Таким образом, при рассмотрении характеристик разрушения необходимо иметь в виду влияние на прочность кинетики напряжений и деформаций. [c.108]

На рис. 1.45 приведены усталостные кривые для ряда термопластов в координатах Сту — М, которые свидетельствуют о практически линейном снижении усталостной прочности с увеличением числа циклов. Трудности теоретической или хотя бы обобщенной оценки усталостной прочности термопластичных полимеров обусловлены протеканием релаксационных процессов при их деформировании в течение каждого цикла нагружения. Решающее влияние на поведение полимера может оказывать разогрев материала вследствие механических потерь, особенно опасный для термопластичных полимеров из-за резко выраженной температурной зависимости скорости процессов их деформирования и разрушения. Количество тепла, способного выделиться в материале за единицу времени при циклическом нагружении, пропорционально нагрузке, деформации и показателю механических потерь. Например, при гармонической нагрузке [c.52]

Как известно, в соответствии с теорией предельного равновесия, температурные напряжения не должны оказывать влияния на прочность конструкции. Рассмотрение показало, что циклическое температурное воздействие не только снижает несущую способность [4] оно самостоятельно (без внешних сил) может привести к разрушению после определенного числа циклов, когда способность материала к пластическому деформированию будет исчерпана. [c.75]

Вместе с тем опыт исследований в области ползучести и длительной прочности показывает, что при существенной разнице во времени деформирования на разных уровнях нагрузок или при малом числе чередований этих уровней закономерности суммирования повреждений или деформаций могут изменяться. Для проверки возможности разделения влияния времени и числа циклов при циклическом деформировании в этом случае были проведены эксперименты, когда малое число циклов деформирования сменялось большой выдержкой или большое число циклов деформирования малой выдержкой. Эти опыты были проведены на весьма малом числе чередований, так как большое число циклов или большая выдержка приводили к малым значениям ширины петли, соответствующим предельным значениям точности измерений дальнейшие измерения оказываются затруднительными. Данные соответствующих экспериментов показывают возможность возникновения несколько больших погрешностей при раздельном учете времени и числа циклов в таких случаях циклического деформирования (рис. 2.3.8, а). [c.100]

Метод расчета длительной малоцикловой прочности сильфонных компенсаторов с учетом влияния высоких температур и времени нахождения под нагрузкой 19] основан на использовании деформационно-кинетических критериев длительной малоцикловой прочности и решения задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении, а также данных о механических свойствах материалов в указанных условиях. [c.219]

Трощенко В. Т. Исследование влияния остаточных напряжений на закономерности неупругого циклического деформирования металлов в условиях неоднородного напряженного состояния//Пробл. прочности.— 1979,—№ 8.— С. 25—31. [c.242]

Влияние остаточных напряжений на выносливость стали необходимо рассматривать одновременно с влиянием наклепа, так как этш два явления часто связаны одно с другим. Необходимо учитывать при этом, что структура наклепанного слоя может изменяться при наклепе и приложении циклического нагружения, например может произойти распад пересыщенного твердого раствора, а также то, что-трещины усталости иногда образуются под наклепанным слоем, т. е. усталостную прочность обусловливает не только качество поверхностного слоя деформированного металла, но и сочетание выносливости этого слоя с выносливостью всего металла детали. [c.137]

Весьма актуальными с точки зрения прочности материалов и конструкций являются исследования влияния самых разнообразных факторов, воздействующих на физико-механические свойства материалов. Таковыми являются, к примеру, термическая обработка, циклическое воздействие нагрузок, химический состав, коррозия, скорость нагружения и деформирования, а также многие другие. [c.156]

В работе [52] изучено влияние деформации кручения при ВТМО на циклическую прочность стали 45. Результаты испытаний (рис. 90) показали, что малая деформация при ВТМО повышает предел усталости до 84 кГ1мм , т. е. более чем на 20%, по сравнению со сталью, подвергнутой обычной термообработке. Однако увеличение деформации кручением (удельного угла скручивания) приводит к понижению предела усталости до 78 кГ1мм . Это снижение авторы работы [52] объясняют интенсификацией процесса рекристаллизации деформированного аустенита при ВТМО и появлением в структуре закаленной стали продуктов немартенситного превращения. [c.126]

В предыдущей главе на основании разработанных методов были рассмотрены подходы к оценке циклической прочности элементов сварных конструкций было показано, что технологические напряжения, обусловленные процессом сварки, в ряде случаев оказывают значительное влияние на долговечность элементов конструкций. В настоящей главе будет рассмотрено влияние технологических напряжений (несварочного происхождения) на длительную прочность конструкций. Как и в предыдущей главе, для решения такой задачи задействован комплекс методов анализа деформирования и повреждения материала, изложенный в главах 1 и 3. В качестве примера выбран коллектор парогенератора ПГВ-1000. [c.327]

Н. Н. Давиденковым и Е. М. Шевандиным было обнаружено, что предварительное циклическое деформирование приводит к снижению хрупкой прочности. Аналогичные данные получень и С. И. Ратнер на стали ЗОХГСА, причем степень снижения хрупкой прочности под влиянием [c.186]

Многочисленные исследования показали, что одним из наиболее эффективных методов воздействия на состояние поверхности, приводящих к повышению циклической прочности, является предварительное поверхностное пластическое деформирование (ППД). При этом применение ППД повышает циклическую прочность не столько в области многоцикловой усталости, сколько при больших перегрузках. Известны примеры, когда применение методов ППД позволяет повысить долговечность деталей из титановых сплавов, работающих в области малоциклового нагружения, в 17 — 20 раз, а предел выносливости—в 2 раза [ 187, с. 35, 43]. Вместе с тем по сравнению с многоцикловой усталостью эффективность применения ППД для деталей, работающих в малоцикловой области, изучена меньше. До последних лет отсутствовало даже научно обоснованное объяснение влияния ППД при больших перегрузках (выше предела выносливости), так как при этом роль остаточных сжимающих напряжений не может быть решающей. Возникающие при ППД остаточные сжимающие напряжения при значительных циклических пластических деформациях неизбежно релаксируют при первых же циклах нагружения. С целью установления природы влияния ППД на малоцикловую долговечность титановых сплавов были поставлены специальные опыты по изучению влияния ППД на статическую прочность и характер деформации. Исследование проводили на цилиндрических образцах сплава ВТ5-1 диаметром 10 мм. После механической шлифовки и полировки часть образцов подвергали электрополированию до полного удаления наклепанного слоя. Поверхностное пластическое деформирование осуществляли в трехроликовом приспособлении для обкатки (диаметр ролика 20 мм, радиус профиля ролика г= 5 мм, усилие на ролик изменялось от 300 до 1200 Н при определении статической прочности и равнялось 900Н при оценке характера деформирования). Обкатку вели на токарном станке в 2 прохода при скорости вращения шпинделя 100 об/мин [c.193]

Рассмотренные данные по прочности при мягком нагружении относятся к испытаниям в условиях симметричного цикла. Асимметрия напряжений Но оказывает суш,ественное влияние на долговечность в связи с особенностями сопротивления материалов деформированию при наличии среднего напряжения. Так, для циклически стабильных и разупрочняюгцихся материалов в интервале напряжений, приводяш,их к квазистатическому разрушению, долговечность определяется величиной максимального напряжения цикла (рис. 1.1.5). У циклически упрочняюш,ихся материалов с усталостным типом разрушения малоцикловая прочность характеризуется амплитудными значениями напря жений (рис. 1.1.6). [c.11]

Результаты исследований И. А. Одинга и его сотрудников были подтверждены работами [76—78]. В них исследовалось влияние предварительного циклического деформирования на прочность и пластичность технического железа и сталей Ст. Зкп и 38ХА методом осциллографирования на копре ПСВО-1000. Образцы имели цилиндрическую форму диаметром 11 мм с нормальным надрезом (радиус 1 мм, глубина 2 мм). Циклическое нагружение выполнялось на растяжение— сжатие с частотой 20 000 Гц при амплитудах напряжений от 0,91 до 1,26 0-1. Критическая температура хрупкости определялась по величине ударной вязкости а =4 кгс-м/см . Наиболее чувствительной к усталости оказалась малоуглеродистая ст-аль кипящей плавки, критическая температура хрупкости которой под влиянием усталости повысилась на 60°С (с —10 до -]-50°С). Критическая температура хрупкости отожженного технического железа и стали 38ХА улучшенной повысилась на 30°С. При этом для исследованных сталей были установлены некоторые закономерности влияния усталости на температурную зависимость ударной вязкости. [c.50]

Деформационное старение, сущность которого заключаетсн в пластическом деформировании закаленной низкоотпущенной стали с последующим старением, повышает усталостную прочность стали 40Х при чистом изгибе в воздухе, увеличивает времп до разрушения в области высоких амплитуд циклических напряжений в коррозионной среде, независимо от степени деформации при старении (0—4 %). не оказывает влияния на условный предел коррозионной выносливости этой стали (Мой-сеев Р.Г. и др. [121, с. Т01]). [c.55]

В работе [6] изучали влияние размера зерна и содержания азота (0,14 и 0,294 вес.%) на характеристики статической и циклической прочности аустенитной нержавеющей стали 316Ь. Отмечалось, что статический и циклический пределы текучести в зависимости от размера зерна изменяются в соответствии с уравнением 6,1 (рис. 6.2), Циклический предел текучести определяли из кривых циклического деформирования с допуском на пластическую деформацию 0,2%. В обоих случаях значения статического преде- [c.210]

В книге излагаются основные заиономерности механики замедленного циклического и быстропротекающего хрупкого разрушения материалов в зависимости от условий нагружения, вида напряженного состояния, механических свойств и структуры материала, рассматриваются соответствующие модели процессов деформирования я возникновения разрушения в вероятностной трактовке, а также кинетика развития трещин. Влияние нестационарной атружеяности на разрушение анализируется иа основе гипотез о накоплении повреждения. Предложен расчет а прочность по критерию сопротивления усталостному и хрупкому разрушению в связи с условиями подобия и учетом температурно-временных факторов, дается оценка вероятности. разрушекия. [c.2]

В работе [123] предлагается метод расчета длительной малоцикловой прочности сильфонных компенсаторов с учетом влияния высоких температур и времени нахождения под нагрузкой. Расчет основан на использовании разработанных в Институте машиноведения деформационно-кинетических критериев длительной малоцикловой прочности [232, 241] и метода решения задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении [140], а также данных о механических свойствах материалов в указанных условиях. Осущест- [c.198]

Пример релаксации термических напряжений в жестко закрепленном стержне при его нагреве и выдержке в течение 10,7 мин и схема процесса развития деформаций приведены на рис. 39. Процесс циклического термического нагружения, при котором каждый цикл осуществляется с выДержкой при максимальной температуре, сопровождается процессом циклической ползучести, однако значительно более сложным, чем циклическая ползучесть при изотермическом нагружении. Наиболее существенно то, что в каждом цикле при охлаждении материал деформируется нагрузкой противоположного знака (в рассматриваемом случае — растяжением), которая вызывает пластическую деформацию. Если принять, что процессы развития деформаций ползучести при релаксации напряжений и постоянном напряжении — процессы одного типа, при которых большое значение имеет степень искажения решетки кристаллов, то влияние холодного наклепа, происходящего в каждом цикле термонагру-жения, должно быть значительным. Оно проявляется в уменьшении числа циклов до разрушения (см. тл. III) подобно тому, как при предварительном пластическом деформировании снижаются длительная статическая прочность (время до разрушения) и пластичность. В табл. 12 приведены значения этих характеристик, полученные при испытании сплава ХН77ТЮР по режиму, соответствующему техническим условиям на сплав /=750°С 0=350 МПа. Величина наклепа определялась степенью пластического деформирования образцов [c.103]

Уточненные расчеты на прочность при малоцикловом неизотермическом нагружении характеризуются рядом особенностей, обусловленных имеющейся в данном случае спецификой описанин закономерностей деформирования и разрушения. Как показывают результаты исследований [6, 13, 14], число циклов до разрушения (образования трещины) в значительной степени определяется фазой циклов нагружения и нагрева, а также уровнем и диапазоном изменения температуры в цикле. Влияние данных факторов на долговечность зависит от типа напрнженного состояния и в общем случае оказывается неодинаковым, например при одноосном растяжении—сжатии и циклическом кручении. [c.264]

Несмотря на многочисленные исследования, в настоящее время не существует надежных инженерных методов расчета характеристик разрушения изделий из ВКМ с металлической матрицей. Влияние различных дефектов на прочностные характеристики композиционных материалов неравнозначно и зависит прежде всего от условий эксплуатации конструкции. Численное моделирование процессов деформирования и разрушения бороалюминия [7], экспериментальные исследования [15] позволяют выделить расслоения и поперечные трещины как наиболее опасные дефекты структуры композита. Поперечные трещины существенно снижают статическую прочность бороалюминия, а при воздействии циклических нагрузок являются очагами возникновения продольных расслоений, рост которых, в свою очередь, может привести кфазрушению за счет резкого снижения сопротивления материала действию сдвиговых деформаций. [c.227]

Существенное снижение характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов при наличии дефектов типа грещин известно давно. Однако особенн большой интерес к влиянию трещин на прочность материалов и деталей машин проявляется в последние годы. Эго вызвано интенсивным развитием относительно нового> раздела механики твердого деформируемого тела — механики разрушения, рас сматривающей условия разрушения на основе анализа напряженно-деформированного сосгояния в вершине трещины. В этом направлении выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований, позволивших установить общие закономерности начала развития трещин, их стабильного развития и окончательного разрушения при циклическом нагружении с учетом влияния технологических,, конструкционных и эксплуатационных факторов. Эти исследования позволили еде-лагь следующие основные выводы. [c.3]

Отрицательное влияние трещин на прочность материалов и деталей. машин при статическом и циклическом нагружениях известно давно. В последние годы исследованию этого влияния уделяется особенно большое внимание и получены новые существенные результаты. Прог-ресс в исследованиях объясняется в первую очередь разработкой методов оценки напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и перехода в связи с этим от качественных методов оценки влияния трещин на прочность к количественным. В качестве характеристик предельного состояния при наличии трещин используются критические значения силовых, деформационных и энергетических характеристик напряженно-деформированного состояния в вершине трещины. [c.6]

Большинство работ, посвященных влиянию ВТМО на прочностные характеристики стали, проводилось при деформации растяжения. В работе [60] исследовалось влияние ВТМО на статические и циклические характеристики прочности сталей, полученные при деформации кручения. Статические испытания сталей 9ХС и ШХ15 проводились при прямом нагружении (испытание кручением происходило в том же направлении, в котором проводилась закрутка при ВТМО) и при обратном нагружении (испытания проводились в направлении, противоположном деформации при ВТМО). В результате ВТМО (нагрев стали при 850°, деформирование, закалка в масле, отпуск при 150°) достигается значительное повышение статической прочности и пластичности сталей [c.125]

Для расчетной оценки количества циклов до разрушения (появление трещины в покрытии лопатки) и запаса прочности лопатки с покрытием следует провести расчет кинетики деформирования бесконечной пластины с покрытием, задать тол-щину слоя покрытия лопаток и корсетных образцов провести расчеты кинетики деформирования корсетного образца для тех режимов, в которых испытывались корсетные образцы с покрытием приняв те же температурные режимы нагружения, провести расчеты кинетики НДС покрытия в условиях жесткого нагружения по результатам расчетов п. 3 определить константы материала покрытия по критерию циклического разрушения (7.35) для каждого режима из указанных в технических условиях провести расчет кинетики НДС лопатки без покрытия (но с возможным учетом влияния покрытия на температурное поле в лопатке) провести расчет кинетики НДС покрытия в условиях жесткого нагоужения, определенных в п. 5 по критерию разрушения (7.3о) определить число циклов до разрушения на каждом режиме эксплуатации лопатки с покрытием исходя из формул суммирования повреждений определить запас термоусталостной прочности лопатки с покрытием. [c.479]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...