Циклическое нагружение - металл
Cтраница 1
Циклическое нагружение металла приводит к тому, что на дне концентраторов растягивающие напряжения действуют только в одной половине цикла. Во второй половине на те же участки действуют сжимающие напряжения. При этом в области малоцикловой усталости на дне концентраторов независимо от вида нагружения может возникать цикл деформирования, близкий к жесткому симметричному. [1]
При циклическом нагружении металла упруго-пластические деформации, локализованные в концентраторе напряжений, приводят к интенсивной локальной механо-химической коррозии и развитию коррозионно-усталостной трещины. Коррозионные повреждения внутренней поверхности трубопровода вначале образуются по электрохимическому механизму, в дальнейшем они также могут выступать концентраторами напряжений. [2]
В процессе циклического нагружения металла или конструктивного элемента эволюция его состояния связана с появлением новых механизмов накопления повреждений в кристаллической решетке. Они зарождаются и существуют в течение некоторого времени. Далее происходит усиление или затухание вновь появившихся механизмов. Усиление или ослабление действия вновь зародившихся процессов накопления повреждений происходит в соответствии с принципом естественного отбора тех способов поглощения энергии, которые позволяют поддерживать устойчивость системы наиболее длительное время. Применительно к металлам это означает выбор и нарастание влияния того способа формирования дислокационных структур, при котором в зоне с наиболее интенсивным напряженным состоянием возможно накопление повреждений наиболее длительное время без образования несплошности. [3]
Особенно заметно масштабный эффект проявляется при циклическом нагружении металлов. Однако известны случаи, когда масштабный эффект или вовсе не проявляется, или действие его противоположно указанному. [4]
Несмотря на значительное количество работ, посвященных масштабному эффекту при циклическом нагружении металла в воздухе, этот вопрос все еще недостаточно изучен, еще меньше он исследован при циклическом нагружении металла в коррозионных средах, а при коррозионном растрескивании нет уверенности в его проявлении. Данных о влиянии абсолютных размеров при коррозионной усталости металла мало и они противоречивы. Так, например, считают [138], что абсолютные размеры не влияют на выносливость стали в коррозионной среде, однако в Листках для конструкторов, помещенных в Вестнике машиностроения [100], указывается, что с увеличением абсолютных размеров деталей коррозионно-усталостная прочность уменьшается более интенсивно, чем в воздухе. Эти последние выводы, очевидно, основываются на исследованиях Мак-Адама [178], показавшего снижение коррозионно-усталостной прочности малоуглеродистой и хромоникелевой сталей на 10 - 25 % при увеличении диаметра образца от 12 до 16 мм. [5]
Таким образом, коррозионная усталость вызвана электрохимическим процессом, протекающим при циклическом нагружении металла, структура которого уже расшатана адсорбционно-усталостным процессом. [6]
Детальное исследование возможности ускоренного определения предела выносливости по изменению характеристик неупругости металлов в процессе циклического нагружения металлов было выполнено в последние годы в Институте проблем прочности АН УССР. Результаты этих исследований рассматриваются ниже. [7]
В этой связи большое значение приобретают сведения, полученные при определении остаточного ресурса металла, особенно при циклических нагружениях металла. [8]
 |
Гистерезис при циклическом деформировании. [9] |
Эта неоднородная пластическая деформация проявляется в несовершенной упругости, следствием которой являются гистерезис и необратимые потери энергии при циклическом нагружении металла. Пластические деформации отдельных кристаллитов и их групп вызывают перераспределение напряжений как от внешних усилий, так и, от остаточных напряжений при последующих циклах нагружения. Кроме того, пластическая деформация вызывает в ряде сплавов структурные превращения, для сталей они прежде всего связаны с выпадением карбидов. Неоднородность пластических деформаций кристаллического конгломерата металлов наблюдается с помощью микроскопов и подтверждается рентгенографическим методом. В отдельных кристаллитах уже на ранних стадиях нагружения, составляющих 1 - 10 % от общего числа циклов до разрушения образца, на поверхности появляются линии сдвига. [10]
Поскольку большинство окислов представляют из себя твердые ионные кристаллы, они не пластичны, имеют высокий модуль упругости, при деформации в процессе циклического нагружения металла В окисной пленке создаются высокие напряжения, которые, по всей вероятности, превосходят прочность окисла. Окисел находится в непосредственном контакте с металлом во всех точках и, таким образом, можно ожидать, что пленка будет разрушаться в многочисленных местах. Примеры агрессивности обычной атмосферы при усталостных испытаниях представлены в работе [2], где показано, что предел выносливости ряда цветных металлов при испытании в частично вакуумированном объеме на 25 % выше, чем предел выносливости на воз-дуле. [11]
Несмотря на значительное количество работ, посвященных масштабному эффекту при циклическом нагружении металла в воздухе, этот вопрос все еще недостаточно изучен, еще меньше он исследован при циклическом нагружении металла в коррозионных средах, а при коррозионном растрескивании нет уверенности в его проявлении. Данных о влиянии абсолютных размеров при коррозионной усталости металла мало и они противоречивы. Так, например, считают [138], что абсолютные размеры не влияют на выносливость стали в коррозионной среде, однако в Листках для конструкторов, помещенных в Вестнике машиностроения [100], указывается, что с увеличением абсолютных размеров деталей коррозионно-усталостная прочность уменьшается более интенсивно, чем в воздухе. Эти последние выводы, очевидно, основываются на исследованиях Мак-Адама [178], показавшего снижение коррозионно-усталостной прочности малоуглеродистой и хромоникелевой сталей на 10 - 25 % при увеличении диаметра образца от 12 до 16 мм. [12]
Элементы шарошечного долота при работе испытывают значительные статические и динамические нагрузки, обусловленные ударным действием рабочих органов при разрушении горной породы. Циклическое нагружение металла приводит к появлению усталостных трещин и выкрашиванию как элементов вооружения, так и опорных деталей долота. [13]
Необходимо отметить, что опубликованные в литературе данные о влиянии водорода на прочность и пластичность металлов довольно противоречивы [ 46], хотя большинство исследователей считает, что водород ох-рупчивает метал и снижает его механические свойства. При циклическом нагружении металла отрицательное действие водорода проявляется сильнее, чем при статическом. Высокопрочные металлы более чувствительны к влиянию водорода, чем пластичные. [14]
Адсорбционно-усталостные явления всегда подготовляют почву для протекания коррозионного процесса, который происходит либо в образовавшихся трещинах адсорбционной усталости, либо в раскрывшихся под влиянием адсорбционно-усталостных явлений ультрамикротрещинах и в разупрочнен-ных местах металла. Таким образом, коррозионная усталость вызвана электрохимическим процессом, протекающим при циклическом нагружении металла, структура которого уже расшатана адсорбционно-усталостным процессом. [15]
Страницы: 1 2