Характеристика циклических нагружений

Немаловажными характеристиками циклического нагружения являются также частота нагружения и его стационарность (ступенчатое нагружение, возможность перегрузок, недогрузок и других отклонений от стабильного цикла). [c.81]

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ [c.332]

Оно происходит в результате многократного (циклического) приложения нагрузки. Специфическая особенность усталостного разрушения - возможность разрушения элемента конструкции при амплитудах напряжений, существенно меньших предела текучести о 0() 2- Под циклом нагружения понимают последовательность изменения нагрузки, которая заканчивается первоначальным состоянием и затем повторяется [60] (рис. 2.37). Цикл, например, синусоидально изменяющихся напряжений описывается максимальным циклическим напряжением минимальным циклическим напряжением периодом изменения Т. Обратная величина Т называется частотой изменений /. Амплитуда является переменной составляющей нагружения. Она определяется как -( max min)/2. К числу основных характеристик циклического нагружения следует отнести и среднее циклическое напряжение - ( тах min)/2. Под размахом колебания нагрузки понимают разницу между максимальным и минимальным ее значениями в течение одного цикла = За . [c.59]

Характеристика циклических нагружений [c.71]

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЙ [c.71]

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)

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Параметры критической длины усталостной трещины и зоны долома используются в настоящее время для оценки циклической вязкости разрушения К(с. Характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении для циклически разупрочняющихся сталей существенно ниже, чем характеристики статической вязкости разрушения. Для циклически стабильных и циклически упрочняющихся металлических материалов существенного различия между этими характеристиками нет. Основные типы усталостных изломов в зависимости от вида нагружения представлены в табл. 1. [c.66]

Рис. 52. Влияние частоты циклического нагружения на характеристики усталости железа (а) и меди (б)

Трещину в образце выращивают из устья узкой щели при циклическом нагружении образца. Режим выращивания и длина трещины должны соответствовать определенным требованиям, обеспечивающим получение достоверных значений характеристики. [c.740]

Теперь, в дополнение к уже известным нам механическим характеристикам материала, введем некоторые новые, связанные со спецификой циклического нагружения. Естественно, что эти характеристики могут быть определены только путем специально поставленных экспериментов. [c.477]

Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик сопротивления развитию трещины (трещиностойкости) при циклическом нагружении. РД 50—345—82.— М. Изд-во стандартов, 1983.— 96 с. [c.490]

Эти характеристики обычно устанавливают по данным испытания плоских образцов на растяжение или изгиб. Применяемая при этом форма образцов представлена на рис. 3.11. Протяженность исходных трещин, получаемых на образцах при предварительном циклическом нагружении с амплитудой напряжений до 0,25 От, составляет приблизительно 1/3 ширины образца. Для 62 [c.52]

Специальная аппаратура и методики для определения основных характеристик вязкости разрушения при статическом, динамическом и циклическом нагружениях разрабатывались в Лаборатории ИГД СО АН СССР по проблеме упрочнения металлических сплавов с учетом имеющихся нормативных документов [228, 234—236]., [c.138]

Определение характеристик сопротивления распространению трещины (трещиностойкости) металлов при циклическом нагружении. Методические указания.— Физ.-хим. механика материалов, 1979, № 3, с. 83—97. [c.204]

При скоростях установившейся ползучести более 5 1СГ цикл" наступает квазистатическое разрушение, при меньших скоростях — усталостное. Напряжения и соответствующие им долговечности Л/ являются характеристиками материала, определяющими его работоспособность и склонность к хрупким разрушениям при циклическом нагружении. В табл. 12 приведены а л N для некоторых сплавов. [c.97]

Наиболее чувствительна к любым дефектам, возникающим в объеме металла, сосредоточенная часть относительного сужения или предельная пластичность надрезанных образцов. Указанные характеристики были использованы авторами совместно с А. В. Гурьевым и В. И. Водопьяновым при изучении процесса циклической повреждаемости титановых сплавов. Исследования выполняли на образцах сплавов ВТ5-1 и ВТ6. Образцы подвергали жесткому симметричному нагружению растяжением-сжатием при амплитуде пластической деформации 0,6 %. Последующее испытание образцов на растяжение производили в двух состояниях непосредственно после циклического нагружения разной длительности и [c.188]

Соотношение (1.21) указывает на уменьшение доли периода роста трещины в долговечности сварного соединения по мере возрастания числа циклов нагружения до разрушения соединения. Относительная доля периода роста трещины в периоде нагружения элемента конструкции до ра.зру-шения существенно зависит от условий нагружения элемента конструкции, вида материала и состояния поверхности, а также концентрации напряжений. При ВЫСОКО концентрации напряжений доля периода роста трещины в общей долговечности образца или элемента конструкции может оказаться значительной. Возникает естественный вопрос о том, в какой мере соотношение между периодами зарождения и роста трещины может быть использовано для характеристики поведения материала при циклическом нагружении. Указанная информация позволяет установить, насколько эти два разных способа накопления повреждений материала взаимосвязаны или зависимы между собой для разных условий нагружения и их концентрации в районе очага разрушения. [c.61]

Условия нагружения элемента конструкции, как правило, могут быть реализованы в широком диапазоне варьирования температуры, частоты нагружения, асимметрии цикла путем силового воздействия на элемент конструкции по нескольким осям при разном соотношении между величинами компонент нагружения и т. д. Реальные условия многопараметрического эксплуатационного нагружения материала, воплощенного в том или ином элементе конструкции, ставят вопрос об использовании интегральной оценки роли условий нагружения в развитии процесса разрушения. В связи с этим необходимо введение представления об эквивалентном уровне напряжения для проведения расчетов с использованием новой характеристики напряженного состояния материала в виде эквивалентного КИН. Использование эквивалентной величины в свою очередь требует получения сведений о закономерностях процесса разрушения в некоторых тестовых или стандартных условиях циклического нагружения материала, в которых осуществлено построение базовой или единой кинетической кривой. Параметры кинетической кривой в стандартных условиях опыта становятся характеристиками только свойств материала. Разнообразие реальных условий нагружения материала, в том числе и влияние геометрии элемента конструкции, рассматривается в условиях подобия путем сведения всех получаемых кинетических кривых к базовой или единой кинетической кривой. Поэтому влияние того или иного параметра воздействия на кинетику усталостной трещины в измененных условиях опыта по отношению к тестовым условиям испытаний может быть учтено через некоторые константы подобия. Они выступают в качестве безразмерного множителя. [c.190]

Определение поправочных функций на условия циклического нагружения следует проводить с учетом фрактальных характеристик формируемой поверхности разрушения. При прочих равных условиях нагружения, например при двухосном растяжении с разным соотношением главных напряжений, определение поправочной функции следует проводить для одинаковой фрактальной размерности или корректировать получаемое значение поправки в связи с различием фрактальной размерности формируемого рельефа излома от одного испытанного образца к другому. [c.271]

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются предел выносливости, усталостная долговечность, чувствительность к концентрации напряжений, степень поврежденности циклическими нагрузками, скорость роста трещины, число циклов до появления трещины, длительность периода живучести, характеристики петли гистерезиса, изменение деформации образца в процессе циклического нагружения, изменение величины раскрытия трещины. [c.7]

ЛИЗ напряженного состояния и несущей способности при известных условиях нагружения и известных характеристиках прочности и жесткости. Ухудшение свойств материала в процессе циклического нагружения вызывает всего лишь изменение основных исходных данных для анализа. Дело обстоит так потому, что анализ напряженного состояния требует знания зависимости между напряжениями и деформациями, а анализ несущей способности — знания предельных напряжений или деформаций в зависимости от используемого крите- [c.88]

По характеристикам пластичности материала может быть получена предельная величина односторонне накопленной деформации ef = 0,51н(1 — с помош ью которой определяется располагаемая пластичность и доля квазистатического повреждения в условиях циклического нагружения (уравнение (1.1.12)). [c.59]

Связь характеристик циклического и статического нагружений [c.65]

Так, полученные данные по характеристикам циклического деформирования с наложенным статическим напряженны.м состоянием показывают, что и для этих случаев сложного малоциклового нагружения может быть использовано представление о наличии единой диаграммы деформирования. Отклонение кривых исходного и циклического нагружения при рассмотренных типах напряженного состояния составляет в упругопластической области порядка 10% по напряжениям. [c.114]

Оказалось, что исследуемая сталь при указанных максимальных температурах практически не реагирует на форму цикла нагрева и основные характеристики циклического неизотермического деформирования соответствуют испытаниям с постоянными температурами. Так, на рис. 2.5.1, а показаны диаграммы исходного нагружения при двух различных уровнях нагружений. Несмотря на определяемое особенностями температурных режимов различие хода кривых деформирования в промежуточных точках диаграмм, конечные величины в пределах разброса данных одинаковы для изотермических и неизотермических нагружений. Аналогичные свойства обнаружены и у диаграмм циклического деформирования. [c.115]

Как отмечалось выше, при деформировании металлов в условиях малоциклового нагружения разрушение происходит на фоне развитых пластических деформаций. При этом характеристики деформирования и разрушения оказываются существенно зависящими от типа и состояния материала, а также формы цикла нагружения и нагрева. В общем случае циклическое нагружение при указанных условиях протекает с выраженным перераспределением напряжений и деформаций от цикла к циклу. [c.209]

Отмеченное непостоянство сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к необходимости осуществлять исследование прочности при малом числе циклов нагружения с непрерывным контролем и фиксацией изменения напряженного и деформированного состояния в процессе циклических нагружений. При этом методы определения механических свойств должны включать в равной степени исследование как деформационных, так и прочностных характеристик. [c.209]

Указанные механические характеристики малоциклового деформирования и разрушения устанавливаются в результате испытаний лабораторных образцов материала в условиях, обеспечивающих однородность полей напряжений и деформаций на расчетной длине при знакопеременном повторном нагружении на специальных установках. В связи с наличием значительного числа факторов, определяющих особенности сопротивления материалов деформированию и разрушению (степень исходного деформирования, число циклов нагружения, форма цикла нагружения), в настоящее время разработаны и используются методики и установки, отличающиеся автоматизацией процесса циклического нагружения, записи зависимости напряжений и деформаций, а также обеспечивающие возможность воспроизведения требуемой формы цикла нагружения (мягкое и жесткое нагружение, асимметрия). [c.210]

При рассмотрении циклических гистерезисных кривых выделяются две стадии процесса циклического пластического деформирования [8, 13] переходная стадия, в течение которой происходит изменение реакции материала (для каждого цикла проходится новая кривая гистерезиса), и установившийся режим (предельная гистерезисная петля вновь проходится на каждом цикле, так как изменения петли отсутствуют или столь малы, что их можно измерить только после большого числа циклов). Установившийся режим может достигаться асимптотически либо вообш,е не достигаться. Материалы по характеру их поведения при циклическом нагружении можно разделить на циклически упрочняющиеся, циклически разупрочняющиеся и стабильные. Один и тот же материал в зависимости от режима и характеристик циклического нагружения может проявлять свойства циклической упрочняемости, разупрочняемости, стабильности. [c.132]

В рассмотренных выше уравнениях, связывающих скорость развития усталостной трещины с параметрами нагружения материала в вершине трещины, характеристики циклической тре-щиностойкости были представлены в виде эмпирических констант. При этом предполагалось, что эти константы не зависят от характера нагружения и являются только параметрами материала и среды эксплуатации. Временной фактор (частота нагружения) во всех рассмотренных случаях не учитывался. Такое [c.198]

Практика эксплуатации сварных нетермообрабатываемых конструкций в условиях циклического нагружения показывает, что в большинстве случаев разрушения возникают в сварном шве или области сопряжения шва с основным металлом. Это связано с комплексом факторов, снижающих работоспособность сварных соединений, основными из которых являются концентрация напряжений и деформаций в зонах сопряжения шва с основным металлом, остаточные сварочные напряжения (ООН), а также ухудшение характеристик сопротивления усталости металла шва и зоны термического влияния по отношению к основному металлу [59, 119, 144]. [c.268]

Живучесть [скорость развития трещины при циклическом нагружении). Важной характеристикой конструктивной прочности, характеризующей надежность материала, является живучесть при циклическом нагружении. Живучесть — это способность металла работать в поврежденном состоянии после образования трещины. Живучесть измеряется числом циклов до разрушения пли скоростью развития трещины при данном 1гаиряжении. [c.73]

В режиме циклического нагружения основными характеристиками трещиностойкости являются параметры формулами Пэриса-Махутова. Для экспериментального определения этих величин изготавливаем образцы с трещиной согласно рекомендациям по изготовлению образца для оценки статической трещиностйкости (Х,р с той лишь разницей, что исходную суммарную глубину надреза + трещины устанавливают равной приблизительно а = h/3. Число таких образцов должно быть не менее 5. [c.292]

Рассмотрим случай, когда контролирующим параметром циклического нагружения является заданная деформация S (жесткое нагружение). Характерное поцикловое изменение деформаций и напряжений в образце в условиях коррозионного воздействия рабочих сред показано на рис. 6.5. Характер изменения напряжений зависит от циклических характеристик стали (рис. 6.5, в и г). Для циклических упрочняющихся сталей отмечается поцикловой рост напряжений (до определенной наработки), а для циклически разу-прочняющихся - их снижение (см. рис. 6.5, д). В конструктивных элементах из циклически стабилизирующихся сталей напряжения от цикла к циклу должны оставаться неизменными, несмотря на коррозионное растворение металла. [c.389]

Снижение запасов прочности Hq, Hn и Пе по сравнению с указанными выше значениями (как и при расчетах сопротивления хрупкому разрушению) должно основываться на результатах тензометрических определений действительных нагрузок на моделях или натурных конструкциях, а также на экспериментальном изучении характеристик деформирования и разрушения применяемых конструкционных материалов в условиях, приближающихся к эксплуатационным. В некоторых случаях снижение запасов прочности основано на результатах натурных испытаний конструкций при циклическом нагружении. Однако и при проведении указанных выше испытаний материалов и конструкций запасы riQ, Пе и tiff должны быть соответственно не ниже 1,2—1,3 1,2— 1,5 и 3—5. [c.98]

Несгационарность нагружения. При эксплуатации конструкций отдельные детали часто подвергаются нестационарным циклическим нагрузкам. Фактических данных по влиянию нестационарности циклического нагружения на усталостные свойства титановых сплавов мало. Автор работы [ 166] определял влияние циклических перегрузок на усталостную прочность сплава титана ПТ-ЗВ и стали марок 15 и Ст4. Он пришел к выводу, что у материалов, которые имели близкий предел выносливости, одинаковые кратковременные циклические перегрузки могут приводить и к упрочнению, и к разупрочнению, однако закономерности при этом не установлено. Сплав ПТ-ЗВ показал наименьшую чувствительность к перегрузкам. И.В. Козлов, Н. И. Вассерман и др. [ 167] провели исследования усталостной прочности образцов диаметром 10 мм сплава ВТ6 (Ов = 680 МПа, 5 = 16 %, 0= 49 %) при нестационарном нагружении круговым изгибом. Испытание большого количества образцов каждой партии позволяло с достаточной достоверностью проводить статистический анализ результатов и получать вероятностную картину предела выносливости при заданном числе циклов. Это дало возможность исключить влияние на получаемые усталостные характеристики естественного разброса при испытаниях. Прежде всего было определено действие предварительного нагружения циклическими напряжениями ниже стационарного предела выносливости на вторичный предел выносливости (рис. 108). Из рис. 108 видно, что предварительное нагружение сплава ВТ6 приводит к заметному повышению вторичного предела выносливости, несколько большего в области малой вероятности разрушения. [c.172]

Расхождения в осуществляемых оценках сопоставляемых характеристик длительности роста трещины и длительности полного периода циклического нагружения на разных уровнях одноосного нагружения (путем растяжения, изгиба с кручением и пр.) являются ненринци-пиальными, и их влиянием на рассматриваемое соотношение можно пренебречь. Наблюдаемое подобие зависимостей относительной живучести от долговечности свидетельствует о том, что период роста трещины определяется не только уровнем действующего напряжения или асимметрией цикла нафуже- [c.63]

Грениробка —повышение прочностных характеристик в результате предварительных циклических нагружений. [c.13]

Непостоянство сопротивления деформированию при циклическом нагружении да [пределами упругости материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к кеобходимости изучения при малоцикловом, длительном цикли- [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...