Регулярное нагружение
Cтраница 3
Переход к возрастающему максимальному уровню напряжения сопровождается последовательным формированием зоны вытягивания в виде шероховатой зоны, дополняющей профиль усталостной бороздки. В результате этого новый профиль усталостной бороздки представляет собой совокупность профиля, который подобен бороздке при регулярном нагружении, и участка пластически деформированного материала, который появляется только в том случае, когда уровень предыдущей нагрузки превышен в последующем цикле нагрузки. [32]
Очевидно, что рассмотрение роли перегрузки в кинетике трещин должно учитывать интегральную картину поведения материала вдоль всего ее фронта одновременно применительно к различным условиям напряженного состояния. В момент перегрузки вдоль всего фонта трещины формируется зона пластической деформации большего размера, чем в случае регулярного нагружения, создавая высокий уровень остаточных сжимающих напряжений. Все это приводит к последующему изменению траектории движения трещины. [33]
В результате корректировки были получены новые величины Fy i) ( Xc, R) поправочных функций ( табл. 8.1), в сопоставлении со значениями Fj ( ka, К) поправочных функций для стационарного режима нагружения применительно к исследованным параметрам цикла нагружения. Очевидно, что реализуемая кинетика трещины протекает менее интенсивно после смены режима нагружения, чем при тех же параметрах цикла в случае регулярного нагружения. [34]
В такой постановке задачи проектирования повреждение любого элемента конструкции считалось недопустимым, так как не было известно, при какой длине или глубине повреждения может произойти разрушение. Для оценки предельного состояния необходимо было знать нагруженность В С и по характеристикам материала определить расчетным путем долговечность на основе кривой Веллера [27, 28], которая применительно к различным конструкционным материалам в случае простого одноосного регулярного нагружения устанавливает связь между уровнем напряжения и числом циклов до момента разрушения. При введении коэффициентов запаса на располагаемую долговечность, снижающих срок эксплуатации ВС по отношению к наименьшей расчетной величине долговечности для одного из наиболее нагруженных участков или узлов конструкции, фактически обеспечивалась возможность предотвращения предельного состояния, при котором после накопления повреждений происходит разрушение отдельных элементов конструкции. [35]
Применительно к рассматриваемой задаче оценки прочности в условиях сочетания малоциклового и многоциклового, в том числе и случайного по характеру нагружения с наложенными кратковременными перегрузками, справедливость деформационно-кинетического критерия разрушения не очевидна. Во всех случаях форма цикла регулярного нагружения была симметричной синусоидальной, и общая долговечность всех испытанных образцов не превосходила 5 - 10Б циклов. [36]
Выполненные расчеты показали, что в случае блочного последовательного возрастания соотношения главных напряжений наблюдается менее интенсивный рост усталостной трещины, чем по соотношению (8.12) с использованием показателя степени тр 2 или тр 4 с учетом интервала шага усталостных бороздок. Это может быть объяснено эффектами взаимодействия нагрузок, проявившимися в формировании ( выявленных фрактографи-чески) границ перехода от одного соотношения главных напряжений к другому в виде уступов. После смены соотношения А ст происходит небольшая переориентировка плоскости трещины ( возникает уступ) и величина скорости перестает соответствовать таковой при регулярном нагружении и прочих равных условиях. [37]
Проблема коротких трещин является чрезвычайно важной и актуальной в обеспечении принципа эксплуатации техники по безопасному повреждению. Однако именно проблема и особенности кинетики малых усталостных трещин в рамках данной монографии не рассматриваются в силу следующих причин. В условиях эксплуатации обнаруживают усталостные трещины, которые в большей части имеют размеры, выходящие за рамки, оговоренные условиями роста именно коротких трещин. Основной механизм разрушения для коротких трещин не связан с формированием параметров рельефа излома, по которым в условиях регулярного нагружения можно давать оценки скорости роста и уровня эквивалентного напряжения. Поэтому при восстановлении закономерностей роста трещин для количественного описания процесса разрушения материала на основе фрактографии стадия роста коротких трещин рассматривается только применительно к нерегулярному нагружению. [39]
Основная идея описанного способа состоит в создании поля напряженного состояния материала, которое вызывает переориентацию плоскости последующего распространения трещины. Изменение положения плоскости трещины в пространстве ( в листовом материале) позволяет реализовать контактное взаимодействие ее берегов, что приводит к интенсивному поглощению энергии циклического нагружения на трение, и темп подрастания трещины резко снижается. Происходит самоторможение трещины за счет нарастания контактного взаимодействия ее берегов. Расположение стяжных элементов под углом к плоскости усталостной трещины задерживает рост трещины первоначально, а в последующем способствует переориентации трещины вдоль созданных канавок. Совокупность проводимых операций позволяет задержать процесс роста трещины почти на 106 циклов при регулярном нагружении, когда отсутствуют дополнительные эффекты взаимодействия нагрузок. Причем у легких сплавов период задержки трещины может быть увеличен, если стяжные элементы изготавливать стальными. [40]
Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания ( пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута ( локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит срыв процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует. [41]
Страницы: 1 2 3