Усталостное разрушение

Таким образом, усталостное разрушение характеризуется особым видом излома (рис, 62), состоящем из двух зон —зоны усталости (/ на рис. 62) и зоны долома (2 на рис. 62). [c.82]

Виброустойчивость. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрации снижают качество работы машин. Например, вибрации в металлорежущих станках снижают точность обработки и ухудшают качество поверхности обрабатываемых деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания. Вредное влияние вибраций проявляется также и вследствие увеличения шумовых характеристик механизмов. В связи с повышением скоростей движения машин опасность вибраций возрастает, поэтому расчеты на колебания приобретают все большее значение. [c.7]

Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев поломка зубьев от напряжений изгиба и выкрашивание поверхности от контактных напряжений. С контактными напряжениями и трением в зацеплении связаны также износ, заедание и другие виды повреждения поверхностей зубьев. [c.105]

Знак (—) в формуле указывает, что за расчетные напряжения принимают напряжения на растянутой стороне зуба, так как в большинстве случаев практики именно здесь возникают трещины усталостного разрушения (для стали растяжение опаснее сжатия). [c.120]

Различают подбор подшипников по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного разрушения (выкрашивание), по статической грузоподъемности для предупреждения остаточных де-формаций. [c.291]

Настоящая монография является одной из попыток среди такого рода работ подойти к проблеме разрушения, базируясь на системном подходе, лежащем на стыке механики деформируемого твердого тела, механики разрушения и физики прочности и пластичности. В книге изложены разработанные авторами физико-механические модели хрупкого, вязкого и усталостного разрушений, позволяющие анализировать повреждение материала при сложном нагружении в условиях объемного напряженного состояния. Приведены подходы к описанию кинетики трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружениях элементов конструкций. Кроме того, в работе рассмотрены методы и алгоритмы численного решения упруговязкопластических задач при квазистатическом (длительном и циклическом) и динамическом нагружениях. [c.3]

Накопленный опыт эксплуатации конструкций различного назначения показывает, что, как правило, их преждевременные повреждения, связанные с запуском тех или иных механизмов разрушения материала, происходят при совокупном действии нескольких конструктивных, технологических и(или) эксплуатационных факторов. Каждый фактор в отдельности в большинстве случаев может не приводить к провоцированию какого-либо механизма разрушения. Например, мы можем защитить конструкцию в отдельности от усталостного разрушения, учитывая факторы, провоцирующие этот механизм, и обеспечить ее длительную прочность, используя пластичный материал с большим сопротивлением ползучести, но в то же время нет гарантии, что рассматриваемая конструкция не разрушится по механизму, именуемому в литературе взаимодействием ползучести и усталости . [c.4]

В данной главе рассматриваются хрупкое, вязкое и усталостное разрушения поликристаллического материала при кратковременном статическом и малоцикловом нагружениях. Разрушение поликристаллического металла при кратковременном статическом нагружении (т. е. при скорости деформирования I с ) является в большинстве случаев внутризеренным и в зависимости от температуры и характера НДС хрупким или вязким. Феноменологически первый тип разрушения сопровождается низкими затратами энергии в отличие от второго, для которого характерны значительные пластические деформации и, как следствие, высокая энергоемкость. Разрушение конструкционных материалов при малоцикловом нагружении также в основном связано с накоплением внутризеренных повреждений и развитием разрушения по телу зерна. Общим для рассматриваемых типов разрушений является также слабая чувствительность параметров, контролирующих предельное состояние материала, к скорости деформирования и температуре. Указанные общие особенности хрупкого, вязкого и усталостного разрушений послужили основанием для их анализа в одной главе. [c.50]

Каждый из трех разделов настоящей главы предваряется критическим анализом современных подходов к формулировке критериев разрушения. Результатом такого анализа является вывод о необходимости развития и модификации критериев разрушения, Разработка физико-механических моделей хрупкого, вязкого и усталостного разрушений и формулировка на их основе модифицированных критериев разрушения является предметом исследований, представленных в данном главе. Прежде чем перейти к их изложению, остановимся на следующем замечании. [c.50]

НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ УСТАЛОСТНОМ РАЗРУШЕНИИ [c.126]

Уравнение (2.95) по своей структуре отвечает наиболее общим представлениям о физике усталостного разрушения — плас- [c.133]

Таким образом, хотя уравнение (2.95) несомненно является дальнейшим развитием феноменологии усталостного разрушения, конкретный его вид недостаточно корректен по-видимому, для более-менее адекватной реальным усталостным процессам формулировки деформационно-силового критериального уравнения требуется хотя бы минимальное базирование на физических процессах, происходящих в материале при циклическом нагружении. В следующем разделе будет предпринята такая попытка. [c.134]

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.136]

В настоящем разделе предпринята попытка сформулировать деформационно-силовой критерий зарождения усталостного разрушения применительно к ОЦК металлам, в частности к сталям перлитного класса, основываясь на некоторых физико-меха-нических представлениях о накоплении повреждений при усталости [74, 79, 85, 126]. Разрабатываемый подход позволит ответить на некоторые открытые вопросы в проблеме малоцикловой усталости материалов, в частности, касающиеся влияния на долговечность максимальных напряжений и нестационарности нагружения. [c.136]

Очевидно, что контролирующим параметром первой и второй стадий процесса повреждения (зарождение и стабильный рост микротрещин) является деформация, а третьей (нестабильное развитие микротрещин и их объединение) —максимальные нормальные напряжения. Следовательно, учет стадийности усталостного разрушения может быть, в частности, полезен при формулировке усталостного уравнения, учитывающего влияние максимальных напряжений. [c.137]

Рис. 2.29. Модельное представление об усталостном разрушении зерна а — стабильный рост микротрещин б — момент нестабильного развития микротрещин в ячейке в — торможение микротрещин границами ячеек

Получим уравнение усталостного разрушения материала при нестационарном нагружении. Предположим, что нагружение осуществляется к блоками с деформацией Ае / = 1,. .., к— 1, к [c.142]

В данной главе рассмотрены особенности хрупкого, вязкого и усталостного разрушений материала при кратковременном [c.145]

Большинство моделей развития усталостных трещин [11, 12, 141, 336, 349, 351, 430] основываются на рассмотрении элементарных актов разрушения в бесконечно малых объемах материала (математических точках). При этом процесс развития разрушения представляется как непрерывный ряд последовательного разрушения точек, образующих траекторию трещины. Как указывалось в гл. 2, подобное моделирование процесса усталостного разрушения не позволяет объяснить имеющиеся экспериментальные результаты., [c.204]

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]

Анализ долговечности сварных узлов на стадии образования усталостного разрушения может быть выполнен на основе из-вестных деформационных критериев разрушения [141, 144, 147] или при использовании разработанного деформационно-силового критерия (см. раздел 2.3). Процедура расчета при этом аналогична анализу долговечности материала у вершины усталостной трещины, так как по сути трещина является острым геометрическим концентратором напряжений и деформаций. Расчет кинетики НДС в концентраторах напряжений в настоящее время проводится с использованием коэффициентов концентрации упругопластических деформаций и напряжений, процедура получения которых достаточно полно представлена в работах [141, 147]. В случае необходимости уточненного анализа НДС в концентраторе можно воспользоваться решением упругопластических задач с помощью МКЭ. [c.268]

Следует отметить, что анализ методов расчета зарождения усталостного разрушения не является предметом изучения данной главы, так как эта проблема в настоящее время достаточно хорошо освещена в многочисленной специальной литературе [98, 141, 144, 147, 235]. [c.269]

Таким образом, проведенные исследования позволили отклонить предположения о разрушении металла коллектора в результате снижения малоцикловой прочности или коррозионного растрескивания. Необходимо подчеркнуть, что и по другим характеристикам, таким, как хрупкая прочность, сопротивление усталостным разрушениям на стадии зарождения и развития трещин на воздухе и в коррозионной среде, были подтверждены высокие показатели, при которых преждевременное разрушение коллектора не должно было бы произойти. Вместе с тем, эксперименты по замедленному деформированию (растяжение гладких образцов с малой скоростью деформирования) в коррозионной среде показали, что при составе среды, соответствующей отклонениям, имевшим место в процессе эксплуатации разрушившихся коллекторов (низкий водородный показатель pH, присутствие кислорода), может происходить значительное снижение пластичности стали, причем тем большее, чем ниже скорость деформирования. Такая закономерность соответствует зависимости критической деформации от скорости деформирования в условиях ползучести материала (см. гл. 3). Данное обстоятельство привело к необходимости изучения возможных временных процессов деформирования материала коллектора при стационарном нагружении. Выполненные эксперименты, ре-з льтаты которых будут представлены ниже, показали, что [c.328]

Испытание на усталость чаще всего осуществляют на вращающемся об разце (гладком или с надрезом) с приложенной постоянной изгибающей нагрузкой, На поверхности образца, а затем и в глубине, по мере развития трещины, нагрузка (растяжение — сжатие) изменяется по синусоиде или другому закону. Определив при данном напряжении время (число циклов) до разрушения, наносят точку на график и испытывают при другом напряжении. В результате получают кривую усталости (сплошная линия) (рис. 63). На этой кривой мы видим, что существует напряжение, которое не вызовет усталостного разрушения, это так называемый <гпредел выносливости (ff-i> r ). При напряжениях ниже ст деталь может работать сколь угодно долго. Но это может быть не всегда необходимо и даже нецелесообразно, так как слишком малы допустимые напряжения (apa6o4< r-i) и большие получаются сечения. В этом случае берут напряжения, которые больше о-ь и заранее известно, что через какое-то время деталь разрушится от усталости (поэтому до разрушения ее надо заменить). Это характеризует случай так называемой ограниченной выносливости. При таких напряжениях работают, например, железнодорожные рельсы. Существенно важно вовремя снять рельс с пути, чтобы избе- кать поломки и крушения поезда. [c.83]

Усталостное разрушение происходит в три этапа — постепенное накопление напряжений до возникновения трещины (рис. 63) — зона /, распространение трещины — зона II, долом — зона III. Важно при работе в зоне ограниченной выносливости (выше t-i) не только, чтобы время до зарождения трещин (зона I) было бы возможно больше, по и чтобы зона // была бы возможно шире, чтобы было время обнаружить усталостную трещину н снять деталь с аксплуатацин. [c.83]

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т. е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали станонится менее чувствительными к усталостному разрушению, новьипаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки, В ходе обработки шаровидная форма кристаллов поверхности металла может измениться, кристаллы сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые форму и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным. [c.385]

В отличие от Оо и а, увеличение о не способствует иоаьпиеншо тяго-бой способности передачи. Более того, напряжения изгиба как периодически илненяющиеся являются главной причиной усталостного разрушения релтей. [c.226]

По уравнению (16.21) нагрузка Р растет с уменьшением ресурса /. и теоретически не имеет ограничения. Практически нагрузка ограничена потерей статической прочности, или так называемой статической грузоподъемпостью. Статическую грузоподъемность используют для гюдбора [юдипишиков при малых частотах вращения л < 10 мин" , когда число циклов нагружений мало и не вызывает усталостных разрушений, а также для проверки подпшпников, рассчитанных по динамической грузоподъемности. Условие проверки и подбора [c.295]

Рассмотрим усталостное разрушение зерна поликристалли-ческого ОЦК металла. При периодическом нагружении процесс усталостного разрушения зерна можно подразделить на три стадии 1) зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной (или ячеистой) дислокационной структуры, возникающей в процессе циклического деформирования 2) стабильный рост микротрещин за счет эмиссии дислокаций из их вершин 3) образование разрушения в масштабе зерна при нестабильном росте микротрещин. [c.137]

На основании полученного деформационно-силового уравнения усталостного разрушения (2.111) в гл. 4 выполнено моделирование кинетики усталостных макротрещин в перлитных сталях, в частности, рассмотрено влияние асимметрии нагружения на пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений AKth- [c.145]

Процесс малоциклового усталостщ)го разрушения ОЦК металлов может быть подразделен на три этапа множественное зарождение микротрещин на самых ранних стадиях циклического упругопластического деформирования, стабильное подрастание микротрещин за счет эмиссии и стока дислокаций в их вершины и, наконец, нестабильное развитие микротрещин до ближайших эффективных барьеров, которыми могут являться микронапряжения или границы деформационной субструктуры. Исходя из указанной схематизации усталостного разрушения ясно, что долговечность до зарождения макроразрушения определяется двумя параметрами НДС неупругой деформацией (точнее, размахом неупругой деформации в цикле) и максимальными напряжениями в цикле. Первый параметр определяет скорость стабильного роста микротрещины, а второй — ее критическую длину. [c.148]

При циклическом деформировании также можно указать широкий диапазон условий (в первую очередь относительно низкая температура, инертная среда), для которых зависимости, определяющие зарождение и развитие усталостного разрушения, не включают параметров, функционально связанных с временными факторами. Такими зависимостями являются, например, известные уравнения Коффина — Мэнсона [302, 303, 364] и Пэриса [192]. [c.150]

Один из наиболее трудных и наименее разработанных вопросов механики материалов — прогнозирование типа разрушения (внутризеренного или межзеренного) и условий перехода от внутризеренного, менее опасного разрушения, к межзерен-ному, приводящему к снижению критической деформации и долговечности материала. В настоящей главе предложен подход к анализу типа разрушения в зависимости от условий испытаний. Суть подхода заключается в параллельном анализе накоплений повреждений в теле зерна и по его границам тип разрушения будет определяться тем процессом, который дает меньшие значения параметров предельных состояний материала Nf и е/). Такой анализ может проводиться на основании физико-механических моделей кавитационного внутризеренного или усталостного разрушения, рассмотренных в гл. 2, и модели кавитационного межзеренного разрушения, представленной в данной главе. [c.187]

Низкое сопротивление усталостному разрушению поверхностного слоя подтверждается также экспериментально полученными зависимостями AKth от глубины поверхностной трещины / [423] [c.220]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

Допущение об однородности НДС в структурном элементе основывается на физических закономерностях, аналогичных рассмотренным при анализе роста трещин усталости (см. подраздел 4.1.4), так как при хрупком, вязком и усталостном разрушениях необходимым условием зарождения повреждений (мнкро-трещин, микропор) является определенная концентрация напряжений в голове плоских скоплений дислокаций. При размере пластической зоны меньшем, чем диаметр зерна, повреждения не образуются. Если допустить, что НДС однородно, получим в этом случае отсутствие пластической деформации в структурном элементе (см. подраздел 4.1.4). Так как нас интересует пластическое деформирование не само по себе, а утилитарно — с точки зрения накопления повреждений, то предложенная фор- [c.231]

Екобори Т. Комбинированный подход к хрупкому и усталостному разрушению материалов//Механика,— 1974,—№ 5 (147).—С, 95—107, [c.367]

Коррозия и борьба с ней (1989) -- [ c.155 ]

Поверхности раздела в полимерных композитах Том 6 (1978) -- [ c.114 ]

Структура и свойства композиционных материалов (1979) -- [ c.2 ]

Механические свойства полимеров и полимерных композиций (1978) -- [ c.205 ]

Термическая обработка в машиностроении (1980) -- [ c.17 ]

Деформация и течение Введение в реологию (1963) -- [ c.197 ]

Кавитация (1974) -- [ c.432 ]

Сопротивление материалов Издание 8 (1998) -- [ c.285 , c.309 ]

Металловедение и термическая обработка (1956) -- [ c.44 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...