Кривые деформирования и в усталости

ИЛИ элемента конструкции в широком диапазоне чисел циклов (в области мало- и многоцикловой усталости) анализ и обобщение статистических закономерностей усталости" при стационарном, программном и случайном нагружениях развитие основных принципов механики разрушения иа случай циклического деформирования в упругой и упругопластической областях разработку моделей циклически деформируемой среды и построение на их основе кривых деформирования и разрушения углубление анализа взаимодействия циклических, статических и длительных статических повреждений переход к систематическим циклическим испытаниям моделей и реальных конструкций. [c.24]

Ниже порогового циклического напряжения начинается область многоцикловой усталости. Между отдельными участками или областями полной кривой усталости можно наблюдать переходные области, в которых меняется наклон кривой усталости или даже появляются разрывы между отдельными участками (области около точек Б и В на рис. 4). В области перехода от малоцикловой к многоцикловой усталости меняется механизм деформирования и изменяются параметры связи между статическими и циклическими энергетическими характеристиками. [c.12]

Кривые, приведенные на рис. 3.7, характеризуют сопротивление малоцикловой усталости материала при жестком нагружении в зависимости от режима термомеханического нагружения. Малоцикловую долговечность оценивают по кривым 1 н 2, если известна полная упругопластическая деформация в цикле деформирования, и по кривым 3 и4, если известна пластическая составляющая деформаций. [c.139]

Обширный комплекс исследований по несовершенной упругости, механическим закономерностям циклического упругопластического деформирования и разрушения явился основой для перехода к построению кривых усталости на стадии образования трещин при числах циклов JV в диапазоне [c.24]

Однако наиболее универсальным и объективным остается метод построения уравнений повреждений на основе экспериментальных данных о разрушении образцов при заданных программах нагружения. В определенных случаях можно фиксировать не момент полного излома образцов, а момент появления видимых трещин. Опыты на длительное разрушение трудоемки, так как для построения кривой статической или циклической усталости необходимо испытать довольно много образцов, увеличению числа которых способствует и явление рассеяния долговечностей, отвечающих одинаковым условиям испытаний. Напомним, что при исследовании деформационных процессов такого большого числа образцов не требуется, так как выборочная диаграмма деформирования или кривая ползучести может быть построена по результатам испытаний только одного образца. [c.97]

Предварительно на образцах из сплавов АК4-1-Т1, В-95Т, Д-19Т в диапазоне температур Г = 20 -ч- 215° С при статическом, малоцикловом и длительном статическом нагружениях были получены характеристики материалов при однородном напряженном состоянии. Время испытаний на ползучесть составляло от 0,5 до 3000 ч, суммарное время т циклических испытаний — от 0,01 до 100 ч при продолжительности цикла в интервале от 0,02 до 0,85 ч диапазон разрушаюш их чисел циклов N составил 10 — 10 циклов. В результате обработки результатов испытаний построены [11] кривые изменения ширины петли б по числу циклов К, кривые усталости при мягком и жестком нагружениях, зависимости поперечного сужения ф от числа циклов и времени испытания, кривые ползучести и изохронные кривые. Для алюминиевых сплавов в отличие от сталей участок упрочнения на диаграмме деформирования оказывается более пологим, в указанном диапазоне температур величина = 03 0,9, пре- [c.117]

На рис. 2.15 представлены основные зависимости, получаемые при испытаниях на термическую усталость по методике варьируемой жесткости нагружения с автоматической регистрацией быстро-протекающих процессов циклического упругопластического деформирования и одностороннего накопления деформаций. Кривые 1...3 термической усталости, построенные в амплитудах полной продольной деформации в зоне разрушения (для 50%-ной вероятности [c.60]

В общем случае в результате сложных геометрических форм конструктивных элементов и специфических сочетаний режимов механического и теплового нагрул<[ений напряженное и деформированное состояния опасных зон оказываются многокомпонентными. Однако в поверхностных объемах детали реализуется преимущественно плоское напряженное состояние (корпус паровой турбины, элементы трубопроводов и др.). Поэтому для характеристики закономерностей разрушения можно использовать данные, получаемые при испытаниях в условиях сравнительно простых напряженных состояний. На рис. 2.52 приведены кривые усталости, построенные на основании расчета (через условные упругие напряжения) в приведенных деформациях [в соответствии с теориями наибольших деформаций (У), наибольших касательных напряжений (2), энергии формоизменения (5)] и в интенсивностях деформаций (4). [c.115]

Для оценки неизотермической малоцикловой прочности при различных сочетаниях режимов нагрева и нагружения необходимы информация о кинетике параметров процесса циклического упруго-пластического деформирования в опасной зоне конструктивного элемента, об изменении полной (или необратимой) деформации, о накопленной деформации с числом циклов нагружения, а также кривая малоцикловой усталости, соответствующая режиму нагру-л ения и нагрева. Кривые малоцикловой усталости следует получать при длительном изотермическом и неизотермическом малоцикловом жестком нагружении с учетом температур (рис. 3.1, а), частоты (времени) деформирования (рис. 3.1, б), а также цикличности температуры (рис. 3.2). В случае режимов, обладающих максимальным повреждающим эффектом, кривые I, II (рис. 3.2) жесткого режима деформирования смещаются в область меньшего числа циклов до разрушения (появления трещины). Кроме того, требуется информация о располагаемой пластичности материала при монотонном растяжении (рис. 3.3, режимы а, б) с учетом скорости [c.125]

Выше было показано, что для исследованных сталей в области напряжений, превышающих предел выносливости, неупругая деформация за цикл на стадии стабилизации определяется в первую очередь размерами и числом микротрещин, возникающих в процессе циклического нагружения. На рис. 47 представлены начальные участки диаграмм деформирования и кривые усталости при циклическом кручении и растяжении — сжатии. При построении диаграмм деформирования использовали соотношения [c.77]

Основное внимание в справочнике уделено характеристикам неупругого деформирования и разрушения материалов при кратковременном, длительном и циклическом нагружениях в условиях нормальных и повышенных температур После традиционных сведений о химическом составе, общепринятых характеристиках (Оо2, Og, 5, /) и их нормируемых минимальных значениях дается по возможности подробная информация об истинных (действительных) диаграммах деформирования, циклических кривых, параметрах длительной и малоцикловой прочности При этом широко используется аппроксимация опытных данных приводятся параметры степенной аппроксимации действительной кривой деформирования, циклической кривой, кривых малоцикловой усталости [c.257]

Параметры циклической кривой (К, т), диаграммы циклического деформирования (и), кривой малоцикловой усталости (с, О, В, Р) и циклический предел текучести (Sq 4) [c.294]

Параметры циклической кривой (К, т, т ), диаграммы циклического деформирования (и), кривой малоцикловой усталости (с, ос, В, Р) [c.351]

Дун напряжений of и и пересчитать кривые усталости, построенные в номинальных напряжениях, в действительные [1251. Проиллюстрируем этот расчет схемой, которая остается неизменной для изгиба и кручения (рис. 87). На рис. 87 приняты следующие обозначения 1 — кривая деформирования в координатах [c.111]

Цель этих исследований состояла в том, чтобы выяснить, возможно ли рассчитать несущую способность (определить предельные номинальные напряжения для заданного уровня деформаций) образцов с концентраторами напряжения при изгибе при многоцикловом нагружении, зная диаграммы циклического деформирования и кривые усталости в условиях линейного однородного напряженного состояния (растяжения — сжатия) и приняв в качестве критерия разрушения при одном и том же числе циклов нагружения равенство максимальных циклических деформаций при растяжении — сжатии и изгибе образцов с концентраторами. [c.263]

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос, было необходимо разработать методику расчета напряженно-деформированного состояния в концентраторе напряжения, получить диаграммы циклического деформирования, построить кривые усталости для гладких и надрезанных образцов и выполнить соответствующий анализ. [c.263]

Левой части кривой усталости соответствует так называемая малоцикловая усталость, повторно-статическое нагружение. Этот тип усталости характеризуется малым числом циклов до разрушения и сравнительно большим уровнем прикладываемых напряжений. Поскольку механизм накопления повреждаемости при переменных нагрузках является сложным, к тому же в области малоцикловои усталости он связан еще и с наличием пластического деформирования, то в этом случае для практического использования результаты испытаний наиболее удобно представлять выражением вида [c.9]

Изменение температурного режима испытаний оказывает влияние на весь комплекс деформационных характеристик материала, от которых зависят усилия и напряжения, возникающие в образце (модуль упругости, параметры кривых деформирования и характер циклической нестабильности, скорость ползучести). В этом смысле наибольшие затруднения возникают при интерпретации результатов при Г , = onst, когда варьируют Г пах- В испытаниях с варьируемой жесткостью установки ее нижняя граница должна быть определена предварительно по напряжениям, при которых разрушение в рассматриваемых температурных условиях укладывается в диапазон чисел циклов, характерных для малоцикловой усталости. В связи с этими соображениями наибольшее распространение получили испытания при = onst. [c.121]

Сформулированные выше основные закономерности малоциклового деформирования и разрушения необходимы в связи с разработкой методов оценки прочности элементов конструкций. Для обоснования расчетной процедуры и уточнения запасов прочности в инженерной практике проводятся мснытанвя моделей и натурных элементов. Основными задачами, которые решаются в таких испытаниях, являются сопоставление расчетного и экспериментального распределения деформаций и напряжений (особенно в зонах концентрации с учетом поциклового перераспределения), а также изучение условий достижения предельного состояния по разрушению (образованию трещины). При этом для оценки прочности в условиях циклического упругопластического деформирования необходимы данные о кинетике деформированного состояния конструкции, а также кривые малоцикловой усталости материала при однородном напряженном состоянии. [c.135]

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]

Роль ресурса пластичности материала, подвергаемого действию циклического нагружения, является определяющей для его работоопособности. Однако для количественной оценки долговечности необходимо учитывать относительную долю исчерпания ресурса пластичности в каждом цикле. Поэтому более пластичные, но менее прочные сплавы показывают большее сопротивление тер мической усталости в области малых значений долговечности (т. е. при больших уровнях Ас), а спла1вы с относительно небольшим ресурсом пластичности (5—7%) оказываются во много раз долговечнее при малых уровнях Ас, когда деформирование происходит в упругой области. Подобное пересечение кривых термической усталости наблюдается также при сравнении долговечности наклепанного и исходного материала, образцов с хрупкими жаростойкими покрытиями и без покрытий. [c.189]

В испытаниях на термическую усталость с варьируемой жесткостью нагружения [4,5, 10] это связано прежде всего с режимом неизотермического малоциклового нагружения (жесткость нагружения, уровень максимальной температуры цикла, скорость нагрева и охлаждения, длительность выдержки) и определяется различным сопротивлением статическому и циклическому деформированию частей образца, нагретых в разной степени из-за продольного градиента температур, и протеканием реологических процессов на этапе выдержки при высокой температуре [4, 10]. На рис. 4, б показано, что зффект одностороннего накопления деформаций существенно проявляется в характерной для малоцикловой усталости области чисел циклов (до 10 ) и в определенных условиях (большая жесткость нагруяшния — до 240 Т/см и длительная выдержка — до 60 мин), возможно накопление перед разрушением деформаций, близких к величинам статического однократного разрыва (кривые 7,5, 5) при соответствующем времени деформирования в условиях неизотермического нагружения. При этом реализуется смешанный или квазистатический (длительный статический) характер малоциклового разрушения. [c.40]

Таким образом, между процессами направленного пластического деформирования и разрушения металлов в области малоцикловой усталости существует тесная взаимосвязь изменение характера макроразрушения материала от квазистатического к усталостному, регистрируемое по разрывам на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением структурных особенностей их деформирования и разрушения, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости с эответственно. [c.138]

Исследования малоцикловой усталости различных сталей и сплавов при пульсирующем растяжении в области долговечностей 0,5 ч- 2 X 10 циклов показали, что при циклическом упругопластическом деформировании существует тесная взаимосвязь между процессами деформирования и разрушения материала. Изменение характера макроразрушения от квазистатического к усталостному, вызывающее появление разрывов на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением особенностей микродеформироваиия и микроразрушения металлов, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости соответственно. [c.425]

Таким образом, применяя метод оценки долговечности в условиях длительного повторного нагружения, можно определить скорость накопления повреяодений в зависимости от типа напряженного состояния, режима нагружения и свойств конструктивного материала, а следовательно, прогнозировать место разрушения. В качестве базовых данных при оценке долговечности используют кривые длительной малоцикловой усталости и располагаемой пластичности конструкционного материала. При анализе кинетики НДС в рассмотрение вводят диаграммы длительного циклического деформирования и кривые циклической ползучести. Б этом случае сопротивление деформированию характеризуется соответствующими мгновенной и изохронными кривыми деформирования. [c.11]

В случае малоцикловой усталости деформационная анизотропия играет определяющую роль, поэтому от соотношений (2.31) приходится отказываться. Для циклического нагружения при линейном напряженном состоянии кривые деформирования в конкретных циклах могут быть исследованы экспериментально, причем рекомендуется [18, 41, 79 J отсчитывать деформации обратного хода каждый раз от того состояния, в котором путь нагружения меняет свое направление. Применительно к ряду исследованных материалов подобные кривые, представленные схематически на рис. 2.5, оказываются общими для всех уровней напряжений [18, 42, 65], хотя могут зависеть при этом от коэффициента асимметрии цикла нагружения. Располагая наборомтаких кривых, можно определять в соответствующих циклах ширину петель гистерезиса. Для определения деформации циклической ползучести необходимо располагать еще и набором кривых деформирования в каждом цикле при прямом ходе нагружения, причем и здесь деформация отсчитывается от состояния, в котором путь нагружения изменяет свое направление (ср. рис. 1.10). Как при прямом ходе нагружения, так и при обратном (рис. 2.5, 2.6) односторонне накопленная пластическая деформация в N-u цикле равна сумме деформаций +. .. + [c.54]

Второе из совместно решаемых уравнений, описывающее кривую деформирования, может быть найдено по формуле (1.100), в которой учтена поцикловая кинетика изменения свойств. Предусмотрена также возможность задания кривой деформирования с помощью эмпирической формулы (4.5), обобщающей экспериментальные данные по малоцикловой и термической усталости ротор- [c.54]

При использовании программ первых двух типов исследование деформационных характеристик (диаграмм циклического деформирования) часто совмещают с испытаниями па малоцпк-ловую усталость. В расчетах па прочность элементов конструкций некоторые авторы [24, 113] рекомендуют учитывать весь процесс эволюции кривой деформирования при циклическом де-формпровапии. Этот подход существенно увеличивает трудоемкость решения и поэтому может быть применен лишь в сравнительно простых задачах. Дополнительные трудности возникают, если в процессе нагружения конструкции могут меняться амплитуды деформации (или папряжепия) п тем более форма цикла. Поэтому во многих случаях расчеты основывают на диаграмме стабилизированного цикла. У значительного числа когютрукци-онных сплавов диаграмма деформирования практически перестает изменяться после относительно небольшого числа (10— 20) циклов нагружения. Если циклическое упрочнение (или разупрочнение) продолжается непрерывно, то в качестве расчетной принимают диаграмму, отвечающую половине долговечности при рассматриваемых параметрах цикла. [c.102]

Правая часть уравнения (3.84) представляет собой сумму ординат кривых усталости при пластическом деформировании и при классической (многоцикловой) усталости. Показатель степени v для углеродистых и большинства легированных сталей принимают равным 0,12, что приблизительно соответствует показателю кривой усталости с уравнением (3.75) m = 8. Уравнения типа (3.84) удобны в практических приложениях параметры кривой усталости выражены в них через механические характеристики материала при стандартных испытаниях на растяжение. Уравнения пригодны также при повышенных температурах, что обусловило их широкое применение в энергомашиностроении, в частности, в расчетах атомных реакторов и другого оборудования атомных электростанций. Уравнение (3.84) нельзя разрешить в явном виде относительно числа циклов N. С точки зрения прогнозирования ресурса удобнее кусочногладкие аппроксимации типа формул (3.77) с выделением участка малоцикловой усталости, участка многоцикловой усталости и, возможно, переходной области. В сочетании с правилом суммирования аппроксимация (3.77) приводит к критериям типа [34, 76] [c.101]

Представляет значительный интерес сравнить значения неупругих деформаций для различных классов материалов в области, соответствующей многоцикловым кривым усталости на базе 10 циклов. Для некоторых материалов такое сравнение выполне но на рис. 123, на котором представлены начальные участки диаграмм деформирования при циклическом нагружении 1 и кривые усталости 2 [131]. Линия 3 соответствует продолжению упругого участка. Для других материалов такие данные были представлены ранее на рис. 97. На рис. 97 и 123 имеет место общая закономерность, состоящая в том, что для всех исследованных материалов многоцикловая кривая усталости соответствует области перехода от упругого к неупругому деформированию, если кривые деформирования в случае циклического нагружения строить при тех же условиях, что и кривые усталости. Наблюдающееся для некоторых классов материалов (сплавы на основе алюминия, титана и никеля) отсутствие неупругих деформаций в области многоцикловой кривой усталости может быть объяснено тем, что используемая методика имеет недостаточную чувствительность для их измерения. Из исследованных сплавов такими являлись алюминиевые сплавы В95, АВ, АК4-1, никелевый сплав ЭИ437БВД и некоторые другие. В то же время можно отметить, что уровень не-унругих деформаций, имеющих место для металлов и сплавов, в области многоцикловой кривой усталости может быть весьма различным. [c.165]

Влияние температуры. Имеется весьма ограниченное количество экспериментальных данных по влиянию высоких и низких температур на величину неупругих деформаций [137], Эти данные показывают, что для большинства сплавов, как, например, сталь ЭИ612 к сплавы ЭИ437Б и ЭИ826, с повышением температуры напряжения перехода от упругого к неупругому деформированию смещаются в область более низких напряжений (рис. 128). Соответствующим образом смещаются и кривые усталости. На рис. 128 в виде штриховых линий показаны напряжения, соответствующие долговечности 10 и 10 циклов. Повышение температур не приводит для исследованных сплавов к существенному увеличению значений неупругих деформаций в области многоцикловой кривой усталости, хотя и имеет место, как видно из рис. 127, их некоторое увеличение в этом диапазоне напряжений с повышением температуры. [c.176]

С увеличением степени предварительной деформации вклад в упрочнение за счет статического деформационного старения воа-растает. Независимо от характера предварительного деформирования (статического или динамического) на кривых усталости отсутствует четко выраженный физический предел выносливости. По мнению авторов [30], это объясняется тем, что в результате предварительното деформирования материал утрачивает способность к динамическому деформационному старению непосредственно в процессе циклического нагружения. Тепловая обработка предварительно деформированной стали может приводить к существенному повышению циклической прочности как вследствие протекания процессов старения, так и в результате выравнивания остаточных напряжений по объему металла. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...