Усталостные повреждения - Виды

Циклически нагруженные соединения. Соединения, передающие пульсирующий крутящий момент или испытывающие знакопеременные радиальные нагрузки, подвержены усталостным повреждениям особого вида фрикционной коррозии, наклепу и свариванию. [c.337]

Выход из строя контактирующих между собой деталей машин обычно происходят по одному из двух предельных состояний. В первом имеем недопустимо большие остаточные деформации в опасном объеме. Кроме того, в этом случае образуются взаимные отпечатки на поверхностях соприкосновения. Такие следы связывают с единичными перегрузками машины. Второе из упомянутых предельных состояний обусловлено развитием усталостных повреждений при долговременном циклическом-нагружении. Усталостные повреждения имеют вид множественных мелких трещинок, а затем выкрашиваний. Говорят, что в первом случае деталь выходит [c.378]

На рис. П39 показана поверхность подшипника авиадвигателя, залитого свинцовой бронзой с усталостными повреждениями в виде сетки трещин. [c.230]

Рис. П39. Подшипник авиадвигателя из свинцов<Л1 бронзы с усталостными повреждениями в виде сетки трещин

Фиг. 18. Представление процесса усталостных повреждений в виде последовательности нескольких стадий.

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]

Абразивное изнашивание является результатом срезания и пластического деформирования микронеровностей (шероховатостей) твердыми посторонними частицами при относительном перемещении сопряженных поверхностей. Эти частицы являются обычно минеральными и имеют неметаллические атомные связи, что и обуславливает сравнительную простоту физических процессов этого вида изнашивания. Отделение частиц при изнашивании происходит при однократном или многократном воздействии абразивного тела. В результате изнашивание идет в форме процесса микрорезания, либо в виде усталостного повреждения (малоциклового — при упругопластическом деформировании, собственно усталостного — при многоцикловом воздействии). [c.266]

Разрушение одной из лопаток VII ступени КВД произошло на расстоянии 32 мм от подошвы замка (№ 15, табл. 11.4). На входной кромке пера лопатки имело место механическое повреждение в виде забоины длиной около 1,5 мм и глубиной около 0,5 мм. В зоне забоины по выступу материала был выявлен ямочный рельеф, свидетельствующий о статическом надрыве материала в этой зоне (рис. 11.14). О ее образовании в момент нанесения забоины свидетельствует тот факт, что ямки имеют строго направленную ориентацию. Зона надрыва материала уходит под поверхность зоны последующего усталостного роста трещины, где на поверхности излома наблюдается множество регу- [c.591]

Наиболее затруднительным является контроль в эксплуатации лопаток, не имеющих явных признаков повреждений в виде забоин. В этом случае существенную роль играет контроль на наличие усталостной трещины, который становится тем более эффективным, чем значительней имеется усталостная трещина. При этом обрыв лопатки меньших ступеней компрессора может приводить к тем же последствиям, что и обрывы лопаток более высоких ступеней компрессора КВ Д. [c.600]

Разрушение лопатки имело усталостный характер с расположением очага усталости на поверхности корыта на удалении примерно 3 мм от входной кромки (рис. 11.18). У очага разрушения на поверхности пера лопатки имелось повреждение в виде пластического оттеснения материала размером примерно 20 х 50 мкм, образовавшееся при скользящем ударе посторонней частицей. При [c.601]

Итак, развитие усталостного повреждения в лонжероне от дефекта материала в виде зоны с растягивающими остаточными напряжениями до окончательного его разрушения происходило на протяжении около 10 полетов, что соответствует оценке в менее 12 полетов для лонжерона с производственной трещиной. Это подтверждает низкую живучесть стальных лонжеронов лопастей, и осуществляемый контроль их герметичности в эксплуатации необходим с частотой не менее 1 раза после четырех полетов. [c.633]

В обоих случаях зарождение усталостных трещин произошло от дефектов. В лонжероне № 1 имело место эксплуатационное повреждение в виде углубления диаметром 2,85 мм и глубиной 1,25 мм, залитого клеевой композицией (рис. 12.15). Сечение разрушения расположено на [c.658]

Рассмотренные закономерности роста трещин в двух сечениях одного и того же элемента конструкции — основной стойке шасси самолета Ан-24 свидетельствуют о том, что длительность накопления усталостных повреждений и продолжительность роста трещин могут существенно различаться для разных сечений детали из-за различия в реализуемых механизмах разрушения области мало- или многоцикловой усталости. Сопоставление данных о росте трещин в эксплуатации и на стенде по программам, имитирующим эксплуатационное нагружение детали блоками нагрузок по схеме уборка-выпуск шасси, указывают на правомерность использования параметров рельефа излома в виде шага усталостных бороздок для оценки длительности роста трещин в количестве посадок ВС из условия одна бороздка — одна посадка. [c.783]

Результаты регистрации движения фронта усталостных трещин в виде текущих степеней повреждения Di и соответствующих им чисел циклов Nt i обрабатывают с использованием уравнения 1[186] [c.38]

В зависимости от типа материала, вида напряженного состояния, характера нагружения и уровня деформаций разрушение может быть обусловлено накопленным усталостным повреждением, накопленной деформацией или их совокупностью. В связи с этим необходимо измерять как величину суммарной односторонней накопленной деформации, так и изменение амплитуды деформации при каждом цикле нагружения [83]. Для исследования циклически упрочняющихся материалов наиболее эффективен метод оптически чувствительных покрытий, а также метод тензометрии (при величине деформации в первом полуцикле Г%). Для измерения перемещений в зоне вершины трегцины рекомендуется метод оптической интерференции, причем величина исходной деформации должна быть 1%. [c.239]

Данная глава посвящена усталостному повреждению низкопрочных стеклопластиков. В основном повреждения возникают под действием растяжения в той части системы армирования, которая перпендикулярна растягивающей нагрузке. Этот первый вид повреждения состоит в нарушении связи между стеклянными волокнами и полимерной матрицей. Он возникает под действием однократной или повторяющейся нагрузки и зависит от числа циклов. Дальнейшее развитие повреждений зависит от вида армирования. Последовательность повреждений до сих пор полностью не изучена и пока невозможно предложить всеобъемлющий набор конструкционных критериев, учитывающих состояния поврежденности. [c.333]

В данной главе рассматривается усталостное разрушение низкопрочных видов стеклопластиков. Из применяемых на практике к ним относятся полиэфирные смолы, армированные матами из рубленой пряжи или плетеными тканями. Экспериментаторы, как правило, исследуют легкие ткани, изготовленные из скрученных и сплетенных попарно нитей, а не тяжелые ткани из ровницы, обычно применяемые в промышленности. Если включить в рассмотрение ткани из ровницы, эта группа материалов охватит очень большую часть коммерческих стеклопластиков. Поэтому довольно странно, что процессам накопления повреждений уделялось столь малое внимание и что ткани из ровницы, как правило, игнорировались. [c.359]

В общем случае усталостное повреждение записывается в виде [c.20]

Принимая во внимание отсутствие выраженного накопления компенсаторами в условиях эксплуатации односторонних деформаций, критерий может быть записан в виде, когда рассматривается только усталостное повреждение, оценивающееся по данным длительного циклического разрушения (при жестком нагружении) [c.199]

Здесь первый интеграл отражает долю накопленного статического повреждения, а второй — долю усталостного повреждения. В качестве предельных соотношений при каждом из этих видов нагружения в отдельности приняты [c.120]

В связи с установлением стадийности процесса усталостного повреждения [16] предложены два пути увеличения прочности деталей машин увеличение сопротивления материала возникновению трещины (для конструкций, где существование дефектов в виде трещин недопустимо) и увеличение сопротивления ее развитию (для конструкций, где появившаяся трещина может быть обнаружена при очередном контроле на [c.4]

Понижение температуры эксплуатации увеличивает интенсивность возникновения всех видов разрушений. Следует подчеркнуть, что накопление усталостных повреждений, коррозийно-эрозионные процессы, износ трущихся поверхностей могут ускорить возникновение хрупких разрушений, создавая условия зарождения и лавинного распространения трещин. [c.21]

Фреттинг-процесс — разрушение поверхностей деталей машин, проявляющееся в резко интенсифицированном окислении или схватывании. Значительная интенсификация окисления и схватывания вызвана динамическим характером нагружения, при котором на контакте резко увеличивается градиент деформаций и температур. Усталостные явления при трении автор ограничивает только условиями качения. Основные характеристики и развитие усталостных повреждений определяются процессами повторной пластической деформации, упрочнением и разупрочнением поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений и особых явлений усталости. Следует отметить, что повторная знакопеременная деформация, упрочнение и разупрочнение свойственны многим видам разрушения и при трении скольжения. [c.13]

В настоящее время проведена широкая экспериментальная проверка расчетных соотношений (1.7) и (1.8) как на лабораторных образцах, так и па натурных деталях машин, испытанных на стендах и в условиях эксплуатации. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по интенсивности износа показало [43], что корреляция значений Д с коэффициентом пропорциональности, близким к единице, имеет место в интервале Расхождение между экспериментальной и расчетной интенсивностями износа с вероятностью 95% не превышает трех раз и лишь в отдельных случаях достигает десяти раз. Аналитическая оценка интенсивности износа, основанная на представлении об усталостном разрушении поверхностей, была применена к самым различным классам материалов резинам, резино-металлическим уплотнениям, работающим всухую, полимерам, металлам, графитам, самосмазывающимся материалам. Эта теория была распространена для расчета износа при наличии свободного абразива в контакте [52]. Интересно отметить, что понятие усталостного износа как вида разрушения, при котором материал подвергается повторному действию сил, приводящих к накоплению в нем повреждений, в настоящее время используется и для анализа процесса, который классифицируется как адгезионный износ [53]. Это свидетельствует об известной общности представления об усталостном разрушении поверхностей трения. [c.20]

Удельное элементарное усталостное повреждение AD в интервале времени Ai можно выразить в виде произведения R/Ss, где R — функция, связанная с параметрами упомянутых кривых усталости. Она зависит от величин главных напряжений или главных деформаций, реализуемых при описании элемента As, и от других факторов, которые можно включить в ее выражение. В результате оказывается, что суммирование элементарных удельных повреждений АО выражается криволинейным интегралом по траектории главных деформаций, где прибавлены и компоненты Ау. Этот интеграл отражает закономерность увеличивать усталостное повреждение, когда чаще реализуются элементы As при больших значениях главных деформаций (или напряжений). Изучается также статистическая интерпретация траектории и соответствующей долговечности. [c.25]

Цель исследования деформационных и энергетических критериев, как и любых других критериев усталостного разрушения,— разработка методов оценки усталостного повреждения металлов с учетом напряжений, числа циклов нагружения, вида напряженного состояния, конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов и на их основе разработка расчетных и ускоренных методов определения характеристик усталости металлов. [c.47]

Прогнозирование долговечности по этому методу разделяется на три основных этапа а) определение характеристик материала в виде зависимостей (1) и (2) б) вычисление локальных упругопластических деформаций и напряжений в вершине надреза в) схематизация процесса локальных деформаций, вычисление и суммирование усталостных повреждений. [c.55]

Для большинства деталей, подвергающихся испытаниям переменной нагрузкой, требуется расчетное определение эксплуатационной прочности. Для этого почти во всех случаях используются гипотезы накопления усталостного повреждения типа гипотезы Майнера. В этих гипотезах действительная рабочая нагрузка должна быть представлена в виде многоступенчатой нагрузки или спектров нагрузки. Исходя из результатов, полученных по одноступенчатой переменной нагрузке, компоненты повреждения принимаются пропорционально отношению цикла колебательного нагружения и сум-миру]отся до выполнения условия отказа, заданного в простейшем случае у Майнера [1] выражением [c.315]

Необходимость изучения усталостных характеристик материалов при действии бигармонических нагрузок показана экспериментальными исследованиями, свидетельствующими о том, что отличие напряжений от синусоидальных может в значительной мере сказываться на накоплении усталостного повреждения. Степень этого влияния зависит от свойств материала, вида напряженного состояния, уровня и градиента напряжений и дру- [c.125]

Условие усталостного разрушения, сформулированное на основании правила линейного суммирования повреждений, имеет вид [c.5]

В зоне концентрации накопление деформаций стеснено, и по условиям деформирования возникают знакопеременные циклические деформации без одностороннего их накопления. В результате в зоне концентрации напряжений накапливаются усталостные повреждения, и условие прочности принимает вид [c.126]

Таким образом, расчетный анализ квазистатических и усталостных повреждений показал, что доли повреждений указанных видов при малоцикловом термомеханическом нагружении сопоставимы. [c.255]

Детали крепежные — см. Крепежные детали Детали циклически нагруженные — Виды усталостного повреждения 1. 337 [c.340]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

I — область, где усталостные повреждения в виде трещин отсутствуют II — область существова- [c.16]

Усталостные повреждения (трещины). Иногда в конструкциях, которые ранее проектировались без учета акустических нагрузок, отмечаются усталостные повреждения в виде трещин. Эти трещины в обшивке не следует отождествлять с разрушением конструкции, но повреждения следует контролировать и прини мать меры к их устранению, иначе они могут привести к серьезным последствиям. [c.92]

Таким образом, высокая местная термомеханическая напряженность корпуса ЦВД при значительных циклических упругопластических деформациях, которые формируют усталостные повреждения малоциклового вида, указывает на то, что проблема малоцик-довой прочности при неизотермическом нагружении является актуальной и для элементов теплоэнергетического оборудования. [c.15]

Соединения, испытывающие знакопеременные нагрузки, одвержены усталостным повреждениям особого вида фрет-инг-коррозии (окисление поверхностей соединяемых деталей), аклепу и свариванию. Основной причиной этих дефектов является многократные повторные деформации и микросдвиги со-ряженных поверхностей в окружном и продольном направле-иях, вызывающие нагрев металла. Для предотвращения неже-ательных явлений применяют следующие конструктивные ме-оприятия уменьшение деформаций сопрягаемых деталей (уве- [c.245]

Повреждающая энергия. Согласно энергетическим представлениям об усталостном разрушении, последнее происходит в результате накопления металлом повреждающей энергии, связанной с пластическим деформированием при циклическом нагружении. Повреждающая энергия Ed, необратимо поглощенная металло>м и представляющая собой изменение внутренней энергии, может быть выражена как разность двух энергий d= j— , где У зрная рассеянная энергия, т. е. подводимая или затраченная механическая энергия Е, — энергия, не участвующая в накоплении усталостных повреждений и выделяющаяся -при циклическом деформировании в виде тепла. [c.41]

Фирма MTS (США) выпускает универсальные гидравлические и гидрорезонансные испытательные машины различной мощности — от 0,1 до 5 Мн (от 10 до 500 тс), предназначенные для проведения испытаний на статическое растяжение, сжатие и изгиб, на малоцикловую усталость, кратковременные или длительные испытания на ползучесть, усталостные испытания при постоянной амплитуде с различной формой цикла (синусоидальная, треугольная, трапецевидная и др.), усталостные испытания с программным изменением ам плиту-ды, среднего уровня напряжений и частоты, а также с изменением указанных параметров по случайному закону. Кроме того, машины оборудованы системой обратной связи и могут воспроизводить эксплуатационный цикл нагружения, записанный на магнитофонную ленту или перфоленту. При усталостных испытаниях всех видов осуществляют регистрацию скорости роста трещин, накопления усталостных повреждений и пластических деформаций и оценивают чувствительность металла к концентрации напряжений по динамической петле гистерезиса. Частота циклов может изменяться от 0,0000 1 до 990 Гц. Особенность компоновки машин этой фирмы — разделение на отдельные независимые блоки исполнительного, силозадающего и програм-мно-регистрирующего агрегатов. [c.206]

Усталость металла — один из видов физического износа. Это процесс постепенного изменения работоспособности деталей под воздействием переменных по величине и направлению нагрузок. Усталость проявляется в виде трещин, называемых усталостными, которые возникают преимущественно в деталях, испытывающих при работе многократные знакопеременные циклические нагрузки. Чаще всего они возникают в местах концентрации напряжений — расположения технологических дефектов типа несплошностей, галтелях, у отверстий, в местах резкого перехода, глубоких рисок и т. д. Возникновению усталостных трещин способствуют тдкже структурная неоднородность металла и местные повреждения в виде забоин, рисок, вмятин, царапин, появляющихся при неправильном техническом обслуживании оборудования. [c.9]

В общем виде диаграмма усталостного разрушения материалов (см. рис. 8), полученная на основе теоретических и экспериментальных исследований, при наличии концентрации напряжений состоит из областей, отражающих качествеипо различные степени повреждаемости при усталостном нагружении / — область разрушения металла, II — область нераспространяющихся усталостных трещин, III — область субмикроскопи-ческих повреждений и /V — область отсутствия усталостных повреждений. [c.22]

В сложной сварной конструкции селективный характер усталостных повреждений вытекает не только из концентрации напря-ншний, но и из меняющихся свойств материала и его сопротивляемости разрушению. Рассматривая формулы (3) и (4), видим, что максимальное различие, определяющее развитие усталостного процесса, возникает тогда, когда местная нагрузка возрастает, т. е. когда сопротивляемость разрушению материала уменьшается. Без учета сопротивляемости разрушению материала в конструкции возможна ошибочная оценка усталостной прочности, скорости и направления развития усталостных трещин, в общем ошибочный анализ всего процесса и прогнозирования механизмов разрушения. [c.266]

Для прогнозирования усталостной долговечности чаще всего используется прием сопоставления функции а (t) с кривой усталости типа Стах — (здесь а — нормальное напряжение, t — время, N — число циклов до разрушения). Самым простым случаем является циклическое изменение сг с максимальным напряжением цикла <7тах- Тогда долговечность определяется непосредственным вычислением абсциссы А кривой усталости при заданной ординате Ощах-Если о изменяется нестационарно, сопоставление функции а (t) с кривой усталости усложняется. Осциллограмма функции а (t) сначала подвергается статистической обработке (систематизируется) и строится так называемый спектр амплитуд. Он сопоставляется с кривой усталости чаще всего по правилу Пальмгрена — Майиера в чистом или скорректированном виде. При этом предполагается линейное накопление усталостных повреждений. [c.400]

При оценке накоиления усталостных повреждений МС, работающие в условиях динамических нагружений, целесообразно моделировать дифференциальным уравнением следующего вида [1, 2] [c.8]

Расчетная оценка малоцикловой долговечносга. На базе полученной информации о циклических деформаций в опасной точке детали и кривых малоцикловой усталости оценим долговечность телескопического кольца, используя деформационно- кинетический критерий прочности при постоянных температурах [см. соотношение (1.3)]. Разрушения детали (см. рис. 3.2) в условиях эксплуатации, а также модели при стендовых испытаниях в условиях высокотемпературного малоциклового нагружения имеют преимущественно усталостный характер (наличие сетки мелких трещин, инициирующих магистральное разрушение, без признаков накопления односторонних деформаций), поэтому расчетное критериальное уравнение, описьшающее предельное состояние материала, обусловленное накоплением усталостных повреждений, принимаем в виде [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...