Циклическое нагружение - материал
Cтраница 1
Циклическое нагружение материала приводит к более сложной ситуации протекания пластической деформации у кончика распространяющейся трещины, что связано с формированием нескольких зон пластической деформации. Нарастание потока дефектов и формирование разрешенной для металла последовательности диссипативных структур происходит в каждом цикле на восходящей ветви нагрузки. После снятия нагрузки имеет место частичная релаксация и распад некоторых из возникших на восходящей ветви нагрузки дефектных структур. [1]
Циклическое нагружение материала или элемента конструкции осуществляется в широком диапазоне частотного спектра. Его продолжительность соответствует продолжительности полета и применительно к вращающимся деталям двигателя может составлять сотни минут. Как было подчеркнуто в первой главе, на практике определяют ресурс В С или его двигателя по количеству полетных циклов нагружения и в часах. В связи с этим одним из существенных факторов, оказывающих влияние на скорость распространения усталостной трещины, является длительность цикла нагружения. [2]
При циклическом нагружении материалов уже при малых амплитудах деформации наблюдается рассеяние ( диссипация) энергии вследствие внутренних процессов различной физической природы. [3]
 |
Образование усталостной тре - О ( ины на цилиндрическом образце с кольцевой выточкой.| Поперечное сечение детали с усталостной трещиной. [4] |
Уравнение (10.3) учитывает две стадии циклического нагружения материала в окрестности точки х, у - до образования трещины и в процессе ее развития - и представляет собой математическую формулировку накопления повреждаемости к моменту макроскопического разрушения. [5]
Такое развитие трещины обусловливает возникновение следующих особенностей циклического нагружения материала у ее вершины. Во-вторых, и это главное, с ростом эксцентриситета возникает дополнительное пагружение сечения с трещиной циклическим крутящим моментом. Следовательно, развитие трещины происходит в условиях совместного действия циклических знакопеременных напряжений от изгиба и кручения. [6]
Наиболее простым случаем стационарного подвода энергии при циклическом нагружении материала является режим одноосного растяжения с неизменной во времени амплитудой, средним напряжением цикла, а также с неизменной во времени температурой, частотой и прочее. [7]
Технология определения КСТ не позволяет воспроизводить распределение энергии между его отдельными структурными элементами, которое наблюдается при циклическом нагружении материала и крайне существенно - в процессе роста усталостной трещины. У кончика трещины в каждом цикле нагружения реализуется ее квазихрупкое подрастание за счет исчерпания в локальных объемах пластических свойств материала. Это распределение энергии может быть реализовано не при высоких, а при низких скоростях деформации, что ближе всего соответствует испытаниям на замедленное хрупкое разрушение материала. Испытания с трапецеидальной формой цикла, отражающие реальные условия циклического нагружения материала, позволяют выявить структурные несовершенства в локальных объемах в пределах межфазовых границ. [8]
 |
Результаты испытаний лопаток ГТД на термоусталость. [9] |
На рис. 103 приведены модель диска, температурное и напряженное состояние ( в пятом цикле нагружения) и режим испытания модели. На рис. 104 приведены результаты упругопластического расчета напряженного и деформированного состояний при циклическом нагружении материала в наиболее опасной зоне - в центре диска. [10]
Эти же данные показывают, что величина б - в большей степени определяется размахом коэффициента интенсивности напряжений А / С. Указанная величина может быть принята как пороговая для циклического нагружения материала ( Л / С / в) ниже которой при распространении трещины не реализуется механизм нормального отрыва. Это значение близко к значению постоянной А в уравнении ( 104) для сплавов алюминия. [11]
Представленные в обобщенном виде поправки на скорость роста трещины с учетом электрохимического потенциала в вершине трещины (7.26) или без его учета (7.27) имеют общую идеологию. Они остаются постоянными в направлении роста трещины в случае эквидистантного смещения кинетических кривых по отношению к базовой ( эталонной) или единой кинетической кривой или зависят от длины трещины ( или КИН) для разных процессов, которые характеризуют роль агрессивного воздействия на металл окружающей среды. Они показывают, что, как и в других ситуациях циклического нагружения материала, процесс развития разрушения реализуется в результате возникновения синергетической ситуации в вершине трещины, приводящей к единому процессу роста трещин. В тех случаях, когда воздействие среды не приводит к полной деградации рельефа излома, который типичен для роста трещины на воздухе, роль агрессивного воздействия среды может быть оценена из анализа параметров рельефа излома. Эта оценка проводится на основе использования базовой ( эталонной) [122, 131, 146] или единой кинетической кривой путем введения соответствующих безразмерных поправок на скорость роста трещины. [12]
Все сосуды в той или иной степени подвергаются действию циклического нагружения, и мы сталкиваемся с явлением циклического нагружения материала в упругой области и его влиянием на надежность работы узлов. Наглядной иллюстрацией этого служат диаграммы напряжение-деформация. Однако их нельзя использовать для точного описания поведения материала при циклической нагрузке, хотя они и полезны для расчетных целей. [13]
Технология определения КСТ не позволяет воспроизводить распределение энергии между его отдельными структурными элементами, которое наблюдается при циклическом нагружении материала и крайне существенно - в процессе роста усталостной трещины. У кончика трещины в каждом цикле нагружения реализуется ее квазихрупкое подрастание за счет исчерпания в локальных объемах пластических свойств материала. Это распределение энергии может быть реализовано не при высоких, а при низких скоростях деформации, что ближе всего соответствует испытаниям на замедленное хрупкое разрушение материала. Испытания с трапецеидальной формой цикла, отражающие реальные условия циклического нагружения материала, позволяют выявить структурные несовершенства в локальных объемах в пределах межфазовых границ. [14]
В представленном соотношении указана связь между определяемым фрактографически уровнем эквивалентного напряжения 5е и уровнем одноосного циклического напряжения с нулевой асимметрией цикла через поправочную функцию с параметрами Xj. Каждый параметр характеризует условия циклического нагружения элемента конструкции в эксплуатации. Поскольку после разрушения любого элемента конструкции, в том числе и лопаток ГТД, никогда не известны условия его нагружения в полной мере, то всегда определяемая фрактографически величина эквивалентного уровня напряжения не позволяет дать оценку значимости в разрушении того или иного фактора внешнего воздействия. Однако она указывает на интегральную роль условий нагружения на затраты энергии при циклическом нагружении материала в процессе роста трещины. [15]
Страницы: 1 2