Природа и механизм усталостного разрушения

С целью проверки и обоснования основных положений термодинамической теории впервые проведены комплексные экспе-ри.ментальные исследования кинетики изменения составляющих энергетического баланса процесса повреждаемости и закономерностей усталостного разрушения металлов при симметричном цикле осевого растяжения — сжатия в широком диапазоне амплитуд циклических напряжений [4, 8]. Получены суммарные, относительные и удельные (отнесенные к единице деформируемого объема материала) термодинамические характеристики процесса, дающие богатую и ценную информацию о физической природе и механизмах процесса усталостного разрушения металлов. [c.90]

Современное состояние науки об износе со всей очевидностью свидетельствует, что создание эффективных методов борьбы с ним невозможно без понимания механизма этого явления. Комплексный подход к изучению механизма изнашивания, включающий как изучение изменений, происходящих на фрикционном контакте, так и анализ частиц износа, показал, что все многообразие условий трения можно рассмотреть с нескольких общих позиций, одна из которых — представление об усталостной природе разрушения поверхностных слоев. При этом под усталостным разрушением понимается разрушение в результате многократного циклического нагружения, которое имеет место практически при всех видах фрикционно-контактного воздействия. Привлечение к рассмотрению процесса изнашивания понятия о малоцикловой усталости позволяет распространить представление об его усталостной природе и на такой традиционный вид износа, как адгезионный. В материалах [c.3]

Таким образом, стадийность процесса развития усталостной трещины требует более тщательного изучения природы разрушения с учетом особенностей дискретного характера усталостного разрушения и с использованием подходов линейной механики разрушения. Полученные результаты позволили детализировать стадии развития усталостной трещины, ввести новые пороговые значения амплитуды коэффициента интенсивности напряжений AKf и АК , характеризующие циклическую трещиностойкость, и дать им физическую интерпретацию, а также установить соответствующие им пороговые скорости роста трещины (vlh = а, за цикл и щ), характеризующие изменения кинетики и особенностей механизма разрушения. Процесс роста усталостной трещины следует рассматривать с позиции дискретного разрушения с учетом существования кванта разрушения, а также предельной запасенной энергии, накапливаемой при циклировании и контролирующей кинетику роста трещины (движение дислокаций и процесс повреждений в результате пластической деформации в локальном объеме). [c.257]

В ходе эксплуатации в металле наиболее нагруженных участков гофрированных оболочек изделий с ГМО (выступы и впадины гофра) возникают упругопластические деформации, которые, вследствие изменения внешних и внутренних факторов, носят переменный характер. Анализ отказов этих изделий свидетельствует о коррозионно-механической природе разрушения, механизм которого включает зарождение и развитие усталостной трещины по периметру гофра и дальнейшую потерю герметичности. [c.3]

Таким образом, рассмотренные экспериментальные результаты говорят о чрезвычайной сложности процесса усталостного разрушения полимерных материалов в контакте с жидкостями. Механизм этого процесса обусловлен многими факторами, причем наиболее существенными являются физико-химическая природа жидкой среды и полимера. [c.181]

Из сказанного видно, что механизм образования трещин и разрушения материалов при циклическом действии нагрузки весьма сложен и до конца не изучен. Природа усталостного разрушения обусловлена особенностями молекулярного и кристаллического строения вещества. Поэтому модель сплошной среды не является применяемой для ее исследования. Для создания теоретических основ усталостной прочности и разрушения материалов необходимо изучить [c.294]

Таким образом, на основании результатов комплексного исследования дисперсной системы, образующейся в смазочном материале в результате изнашивания, можно сделать вывод о качественном различии механизма изнашивания металлов в поверхностно-активных и инактивных средах. Различия проявляются в том, что в первом случае процессы разрушения поверхности имеют малоцикловую усталостную природу под действием ПАВ, образованных в смазочном материале в результате трибохимических реакций. Эти процессы локализуются в начальной стадии работы пары и приводят к образованию устойчивых дисперсных систем, способствующих снижению трения и износа вследствие образования из них специфических поверхностных структур. [c.53]

Помимо этого, наличие сферических и цилиндрических частиц при асимметрии цикла нагружения 0,5 вообще исключает возможность возникновения контакта между ответными частями излома как явления, объясняющего природу их возникновения при росте трещины. Ориентировка осей цилиндров в направлении роста трещины исключает возможность сдвига материала при их формировании в направлении роста трещины (/Си), так как при этом оси частиц должны быть ориентированы только перпендикулярно направлению магистрального разрушения. Более того, модель не описывает и не может объяснить механизм формирования цилиндрических и тем более сферических частиц в изломе в результате развития усталостной трещины. [c.176]

Механизм упрочнения сталей и сплавов зависит от природы легирования. Известно, например, что значительной износостойкостью при трении с высокими давлення,ми и ударном нагружении обладает высокоуглеродистая марганцевая аустенитная сталь 110Г13Л. Повышенная износостойкость этой стали обусловлена ее способностью к интенсивному деформационному упрочнению. При трении упрочнение связано с образованием в поверхностном слое большого количества дефектов кристаллического строения (дислокаций, дефектов упаковки, двойников деформации), а также с взаимодействием этих дефектов с атомами углерода, растворенного в аустените [38]. Перспективные износостойкие материалы — мета-стабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали, содержащие 0,4—0,8 % (по массе) С. Образование на поверхности данных сталей мартенсита деформации, его ориентированное расположение по отношению к действию силы трения обусловливают интенсивное упрочнение поверхности. Вследствие этого нестабильные марганцевые и хромомарганцевые аустенитные стали обладают повышенной износостойкостью в условиях развития адгезионного и усталостного разрушения поверхности [21]. [c.261]

Приведенная на рис. 4 схема включает также процессы электрохимической коррозии, водородного износа /см. разделы 1,2/. Эта схема отражает адсорбционно-коррозионно-усталостную природу разрушения и износа металла в смазочной среде и является феноменологическим описанием механизма этого разрушения и износа с учетом факторов, определяемых составом смазочной среды. В зависимости от условий эксплуатации, характера нагрузки, материала и конструкции конкретного узла машины роль указанных на схеме факторов может быть различной. Вместе с тем значимость каждого из указанных факторов представляется достаточной для включения в общую схему й рассмотрения применительно к конкретному случаю разработки, анализа механизма действия и применения смазочных материалов, эффективных в условиях коррозионно-ус-талостного износа. [c.35]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

Неблагоприятные условия для покрытий Ti ДТ, ГТ создаются при резании на скоростях, когда превалируют адгезионно-усталостные и коррозионные процессы. Фрактогра-фия очагов разрушения покрытия Ti ГТ на твердосплавной матрице ВКб в подобных условиях показана на рис. 60. Об усталостной природе разрушения покрытия Ti свидетельствует слоистый характер очагов разрушения и наличие большого количества локальных вырывов. Последнее подтверждает высокую прочность сцепления твердосплавной матрицы и покрытия Ti - Механизм разрушения покрытия в этом случае — рост трещины усталости и хрупкий отрыв (см. рис. 59). [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...