Диаграмма - усталостное разрушение
Cтраница 4
Он проанализировал результаты 21 испытания сталей и алюминиевых сплавов при комнатной и низкой температурах и показал, что для полной оценки циклической трещиностойкости достаточно трех параметров: Kth, Kfc и VVV V при / Cmax V fA с. Там же приведены методы экспериментального определения выбранных характеристик циклической трещиностойкости и даны конкретные рекомендации по выбору аналитических моделей для адекватного описания диаграмм усталостного разрушения. [46]
Вопросы, которые возникают на третьем этапе расчета на прочность и долговечность, еще мало изучены и не нашли достаточно полного теоретического описания. На основании анализа результатов большого числа экспериментальных исследований ( см., например, [145]) установлено, что одной из основных характеристик усталостного распространения трещин являются так называемые диаграммы усталостного разрушения ( ДУР), которые представляют собой графическую зависимость скорости распространения усталостной трещины от величины коэффициента интенсивности напряжений. [47]
Экспериментальные данные о скорости роста усталостных трещин, полученные в условиях двухчастотного нагружения, в определенных диапазонах изменения суммарных значений коэффициента интенсивности напряжений соответствуют линейным зависимостям и могут быть описаны уравнениями Париса. Необходимо отметать, что закономерности изменения скорости роста усталостных трещин при двух-частотном нагружении с заданными параметрами не зависят от уровня исходных значений суммарного коэффициента интенсивности напряжений и соответствующему ему для заданного соотношения амплитуд размаха коэффициента интенсивности напряжений высокочастотного нагружения ДК 2), при которых начинается испытание образца, а диаграммы усталостного разрушения для рассмотренных двухчастотных режимов располагаются параллельно среднеамплитудному участку диаграммы при одночастотном нагружении. Отсюда следует, что показатель степени в соответствующих уравнениях является величиной постоянной для данного материала и независимой от режима нагружения. [48]
 |
Эскиз цилиндрического образца с двумя надрезами для испытания на усталость. [49] |
Основными параметрами диаграммы являются о. Энергия, необходимая для образования очага разрушения, складывается из энергии предельного искажения кристаллической решетки и энергии разрыва межатомных связей. Применительно к диаграмме усталостного разрушения параметры р и а представляют собой приведенные значения напряжения, характеризующие соответственно энергию искажения решетки и энергию разрушения межатомных связей. Приведенное напряжение искажения р, равное разности между пределом усталости и циклическим пределом упругости р 0-ч-сг, показывает, насколько необходимо превысить циклический предел упругости, чтобы за полуцикл в единичном объеме ДУР возникли устойчивые искажения кристаллической решетки предельной величины. [50]
Таким образом, предлагаемая математическая модель ( 21) обладает важными преимуществами. Во-первых, она содержит в явном виде характеристики циклической трещиностойкости материала, определяемые по точкам того участка, к которому они относятся, благодаря чему исключается влияние точек одного участка на характеристики другого. Во-вторых, она позволяет адекватно описать диаграммы усталостного разрушения, содержащие все известные нам аномалии. В-третьих, раздельное описание отдельных участков существенно облегчает обобщение соответствующих выражений, так чтобы они учитывали асимметрию цикла, частоту нагру-жения, температуру и другие параметры, влияние которых может по-разному проявляться при низких, средних и высоких скоростях роста трещины. [51]
Однако в составе композиции плакирующий слой оказывает слабое влияние, незначительно повышая скорость распространения трещины в биметалле. При этом характер получаемых зависимостей свидетельствует об обоснованности использования диаграмм усталостного разрушения биметалла и возможности их расчетного определения. [52]
В данной книге излагаются главным образом результаты исследований авторов по созданию эффективных методик определения характеристик тре-щиностойкости ( у, Д1с, бк) материалов и рекомендации для инженерной практики. В основе предлагаемых методик находится испытание цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной на растяжение, изгиб или усталостное разрушение путем кругового изгиба. Значительное внимание уделено проблеме динамических ( ударных) испытаний образцов с трещинами, а также построению диаграмм усталостного разрушения. [53]
В данной главе предлагается эффективная методика исследования докритического роста усталостной трещины, которая, в отличие от ранее известных, реализует механизм усталости материала при плоской деформации на протяжении полного периода роста трещины. В основу этой методики положена силовая схема кругового изгиба цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной при постоянной стреле прогиба. Теоретические средства для обработки экспериментальных данных, полученных по этой методике, и построения на этой основе диаграмм усталостного разрушения изложены в гл. [54]
 |
Зависимости скорости роста трещин от параметра при нагруженин. [55] |
Кратко рассмотрим методы косвенной оценки характеристик сопротивления разрушению конструкций с развивающимися трещинами, которые основаны на фрактографи-ческих исследованиях пространственного расположения бороздок усталости и определении размеров зоны вытяжки. Обычно бороздки и зона вытяжки образуются на изломе металлических материалов в процессе усталостного разрушения. Анализ изменений ширины бороздок в сочетании с данными о режиме нагружения позволяет определять скорость роста трещины, вычислять значения параметра К и строить диаграмму усталостного разрушения. [56]
На рис. 27 изображена также для упомянутого материала графическая зависимость ( пунктирная линия) функции Ф ( X), полученная на основании результатов аналитических исследований работы [145] по формуле (IV.28) при с13 0 09 мм. Из сопоставления этих двух кривых с результатами эксперимента видно, что зависимость (IV.53) более точно, чем другие, описывает экспериментальные данные. Следует отметить, что возможности трех постоянных Ап полинома третьей степени настолько большие, что таким полиномом можно описать с достаточной точностью экспериментальные данные для широкого класса материалов на / / и / / / участках диаграммы усталостного разрушения. [57]
Наглядными в этом отношении являются данные табл. 34, в которой наибольшей значимостью обладают величины усталостных бороздок 0 24; 0 214 и 0 185 мкм. Они многократно встречаются в измерениях, проводимых традиционным методом на основе большого количества данных статистики при ручной обработке изображений РЭМ. Эти величины совпадают с расчетными уровнями скачков усталостной трещины. Сравнивать расчетные значения уровней, полученные при построении дискретной диаграммы усталостного разрушения, с данными машинной обработки не имеет смысла, поскольку они совпадают. [58]
Характер и количество микротрещин, образующихся на поверхности деталей в процессе малоцикловой усталости, различаются в зависимости от вида микроструктуры. Для аустенитной стали характерно довольно большое количество поверхностных микроповреждений в виде ветвистых трещин. Число микроповреждений усталостного характера в стали феррито-перлит-ного класса несколько меньше, чем в стали аустенитного класса, а сами трещины чаше всего выпрямляются и протяженность их меньше. Микротрещины в структуре отпущенного мартенсита более прямолинейны и перпендикулярны поверхности изделия, что свидетельствует о менее вязком разрушении. Установлено, что влияние структуры металла на различных участках диаграммы усталостного разрушения разное. Основное влияние структуры проявляется на припороговом участке диаграммы усталостного разрушения. [59]
Все существующие методики исследования ЦТКМ основаны на использовании образца определенной геометрической формы ( пластины, бруса, балки, стержня) с предварительно выведенной трещиной ( центральной, боковой, поверхностной) от специально изготовленного для этой цели концентратора напряжений. Образец затем подвергают на испытательной машине циклическому нагружению ( растяжением, изгибом) по принятой схеме. Сущность таких исследований заключается в измерении при заданных параметрах нагружения и постоянных условиях испытания, поддерживаемых с помощью специально изготовленной для этой цели аппаратуры, прироста трещины А / в зависимости от числа циклов нагружения АТУ. Поскольку каждый из этих способов обладает определенными преимуществами и недостатками, то выбор того или иного способа измерения длины трещины зависит от условий самого эксперимента и его технической оснащенности. На основании полученных данных А и A7V определяют скорость роста трещины и / IIAN и после определения соответствующих ей значений коэффициента интенсивности напряжений строят диаграммы усталостного разрушения. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5