Кинетическая диаграмма - усталостное разрушение
Cтраница 4
IV дан обзор экспериментальных данных, показывающих, что изменение внешних условий нагружения не влияет на п при обеспечении условий автомодельности напряженно-деформированного состояния на фронте трещины. В качестве примера на рис. 41 представлены кинетические диаграммы усталостного разрушения для сплава Ti - 6А1 - 4V, полученные [66] при варьировании асимметрией цикла в широком диапазоне. Эти же кинетические кривые представлены на рис. 42 после смещения их в точку с координатами А и В. Некоторое изменение п может быть связано в данном случае с высоким начальным номинальным напряжением, обусловливающим нарушение автомодельное напряженно-деформированного состояния на фронте трещины уже в момент ее старта. [46]
Пороговые значения К или АК, соответствующие верхней ( К. К ц) границам автомодельного роста трещины на кинетической диаграмме усталостного разрушения ( рис. 1) Igv - IgAK ( где v - скорость роста трещины), являются фундаментальными характеристиками сопротивления усталостному разрушению, так как отвечают скачкообразному изменению скорости роста трещины. Это следует из анализа Л. И. Седова автомодельных движений. [47]
В настоящее время расчет остаточного ресурса производят, как правило, только для стадии стабильного роста усталостной трещины, на которой скорость роста трещины подчиняется степенной зависимости Пэриса - Эрдогана. При этом эмпирические коэффициенты определяются графически, используя среднюю часть кинетической диаграммы усталостного разрушения в двойных логарифмических координатах. Используемое ограничение приводит к погрешности определения остаточного ресурса металлоконструкций, имеющих трещины небольшой глубины. [48]
В и А - постоянные для сплавов на данной основе. Значения А и В для стали были получены [65] на основе анализа 352 кинетических диаграмм усталостного разрушения с различной структурой - от ферритно-перлитной до эвтектоидной, с различным уровнем прочности, характерным для низколегированных и высоколегированных сталей, мартенситно-стареющих сталей и сварных соединений. [49]
Эта кривая называется диаграммой усталостного разрушения. Диаграмма ограничена слева значением К / тах KJY, а справа величиной ЛГ / / с - Кинетическая диаграмма усталостного разрушения позволяет оценить усталостную прочность и долговечность материала в конструкции. [50]
Кратко остановимся на рассмотрении некоторых из этих факторов. Следует отметить, что различные факторы часто по-разному влияют на циклическую прочность гладких образцов ( без концентратора напряжений) и закономерности хода кинетических диаграмм усталостного разрушения, которые строятся с использованием образцов с заранее выращенной исходной усталостной трещиной. [51]
Несколько иная закономерность влияния 3 % - ного раствора NaCI получена при испытании на циклическую трещиностойкость кремнийванадие-вой стали [ 59; 150, с. Коррозионная среда практически не повлияла на кинетику усталостной трещины на низкоамплитудном ( v 10 - 8 м / цикл) и высокоамплитудном ( v 10 - 6 м / цикл) участках кинетической диаграммы усталостного разрушения. На среднеамплитуд-ном участке в довольно широком диапазоне Кт она ускоряет рост трещины примерно в 2 7 раза. [52]
Наряду с размером зерна на характеристики усталости и циклической трещиностойкости большое влияние на металлы и сплавы оказывают изменение химического состава, морфология, распределение и количество фазовых составляющих и неметаллических включений, а также стабильность структуры в процессе циклического деформирования. На рис. 47, для примера, представлены данные по влиянию различных морфологии a ( i микроструктур ( а - Ti с вытянутой, равноосной и видманштетовой структурой; р - Ti в стабильном и метастабильном состоянии) титанового сплава Ti - 6 ЗЗА1 - 3 53Мо - l 92Zr - 0 23Si на закономерности изменения кинетических диаграмм усталостного разрушения. Видно, что максимальное сопротивление распространению усталостной трещины наблюдается в сплаве с метастабильной р - матрицей вне зависимости от морфологии первоначальной a - фазы. [53]
В стали 12ГН2МФАЮ при АК 36 МПа-Ум в изломе присутствуют фасетки межзеренного разрушения. При АК 47 МПа VM усталостные трещины распространяются по механизму не только образования усталостных бороздок, но и зарождения, роста и коалесценции пор. Наличие развитых зон пластической деформации в пределах участка Ив на кинетической диаграмме усталостного разрушения обусловливает влияние неметаллических включений на фрактографические особенности разрушения конструкционных сталей. [54]
Рассмотрим некоторые следствия 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. 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 А / С 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. [55]
Рассмотрим некоторые следствия 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. 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 А / С 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. [56]
 |
Вторая стадия кинетической диаграммы усталостного разрушения. Заштрихованная область - микроскопическая скорость распространения трещины ( расстояние между усталостными бороздками. [57] |
На рис. 4.14 представлена вторая стадия стабильного РУТ, составленная с учетом данных работ [5, 7, 8,19, 20, 22,41], а в табл. 4.2 схема процессов, происходящих на этой стадии. Скорость РУТ на этой стадии находится в диапазоне от 1 до 10 мкм / цикл. Критерии трещиностойкости МГ, 2 и ДЯ 2 - з ограничивают эту стадию распространения усталостных трещин. В методических указаниях [12, 43] на этой стадии выделяют переходные значения размаха коэффициента интенсивности напряжений ДА, и AKh характеризующие участок кинетической кривой усталостного разрушения, где скорости ( микроскопическая и макроскопическая) распространения усталостной трещины совпадают с ходом кривой. В работе [44] на основе анализа экспериментальных данных сделан вывод, что различие между макро - и микроскоростью роста усталостной трещины в сталях и сплавах на второй стадии кинетической диаграммы усталостного разрушения обусловлено эффектом закрытия трещины в пределах его наличия. Критерий АКГ является важным параметром характеризующим окончание стабильного роста усталостной трещины. [58]
Страницы: 1 2 3 4