Появление - макротрещина
Cтраница 3
 |
Зависимость коэффициента чувствительности к надрезу q от радиуса кривизны г в месте концентрации напряжений. [31] |
С ростом статической прочности тв величина q обычно растет. В работах Р. Д. Вагапова показано, что при разделении процесса усталости на две стадии: первая стадия - до появления первой макротрещины, вторая - развитие трещины до полного разрушения тела, закономерности изменения эффективных коэффициентов концентрации напряжения на этих стадиях различны [ 16, с. Одной из причин этого различия является существенная нестационарность процесса во второй стадии. Состояние поверхности, в особенности вблизи вершины надреза, может оказывать существенное влияние на усталостную прочность. [32]
Корпуса современных энергетических установок [1-3] представляют собой ответственные и сложные конструкции, к надежной работе которых предъявляются специальные требования. В соответствии с нормами [4] оценка их прочности проводится по таким предельным состояниям, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению, появление макротрещин при циклическом нагрушении, разрушение ( вязкое и хрупкое) и др. При проведении поверочного расчета, позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции и определить допускаемое число циклов нагружения и ресурс эксплуатации, напряжения рассчитываются, как правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала; местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упру-гопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. [33]
Другим существенным вопросом, который необходимо учитывать в процессе оценки повреждений при длительном малоцикловом нагружении, оказывается наблюдаемый в ряде случаев эффект большего повреждающего действия выдержек при растяжении, чем при растяжении - сжатии или только сжатии, проявляющийся в испытаниях как в режиме мягкого ( ползучесть), жесткого ( релаксация), так и промежуточного между мягким и жестким нагруженном. В работах [80, 203, 216] на аустенитной нержавеющей стали типа 18Сг - 8Ni ( 600 - 650 С) отмечается при наличии выдержек в цикле растяжения двукратное снижение числа циклов до появления макротрещины. На рис. 1.2.2, б в качестве примера приведены данные для стали Х18Н9 ( 650 С) по накоплению повреждений при длительном малоцикловом нагружении с выдержками при растяжении. [34]
Испытания проводят до момента образования трещины длиной 0 5 - 1 0 мм, определяемой визуально или с помощью оптических средств. Допускается продолжение испытаний до окончательного разрушения образца без фиксации появления трещины, когда стадия распространения трещины не превышает 10 % общей долговечности. При проведении испытаний в жестком режиме нагружения появление макротрещин может быть отнесено к числу циклов, при котором падение напряжения ( нагрузки) достигает 50 % по сравнению с максимальным или установившимся значением. [35]
При испытании на статический изгиб гладких образцов оценивается пластичность сварного соединения до образования макротрещины со стороны растянутой поверхности сгибаемого образца. В соответствии с рекомендациями [18] образцы с поперечно расположенным сварным швом испытываются при нормальной температуре. Критерием оценки служит угол изгиба образца до появления макротрещины. Испытания проводят на разрывных машинах лабораторного типа. [36]
Испытания проводят до момента об - - разования трещины длиной 0 5 - 1 0мм, определяемой визуально или с по-мощью оптических средств. Допускается продолжение испытаний до окончательного разрушения образца без фиксации появления трещины, когда стадия-распространения трещины не превышает 10 % от общей долговечности. При проведении испытаний в жестком режиме нагружения появление макротрещин может быть отнесено к числу циклов, при котором падение напряжения ( нагрузки) достигает 50 % по сравнению о максимальным или установившимся значением. [37]
Перспективным представляется использование бесконтактных способов измерения деформаций, например с помощью пирометров. При этом исключается эффект снижения долговечности образцов из-за повреждения поверхности при точечной приварке термопар. Для высокопластичных жаростойких сталей уменьшение числа циклов до появления макротрещины может составить до 1 5 раз. [38]
Для получения достоверных сведений по усталостной прочности титановых сплавов конкретной структуры необходима количественная оценка разброса результатов циклических испытаний. Учитывая большой разброс, наиболее правильно для анализа усталостных свойств титановых сплавов применять методы математической статистики и теории вероятности. Эта система основана ра разделении процесса усталостного разрушения на две стадии: до появления макротрещины и развитие трещины до разделения образца на части. При анализе предела выносливости гладких образцов это разделение не имеет принципиального значения, так как долговечность до появления трещины Nt и общая долговечность до разрушение. Часто для построения полных вероятностных диаграмм усталости за основу берут наиболее простой метод, предложенный В. Для построения полной вероятностной кривой необходимо испытать достаточно большие партии образцов ( 30 - 70 шт. На каждом из этих уровней по гистограмме определяют вероятность разрушения при данной амплитуде напряжений. Далее строят кривую Веллера по средним значениям долговечности. Затем строят семейство кривых, определяющих не только зависимость долговечности от амплитуды-напряжений, но и вероятности разрушения от заданных амплитуды напряжений и долговечности. [39]
С датчика, прижатого к образцу, сигнал акустической эмиссии поступает на предварительный усилитель, а затем на вход прибора акустической эмиссии. При растяжении образца в хрупком покрытии развитие трещины от дефекта до основного металла происходит с высокой скоростью и в один акт. Число зарегистрированных импульсов акустической эмиссии будет пропорционально количеству разрывов, начиная с первых микротрещин и заканчивая появлением магистральной макротрещины. В работе [90] показана принципиальная возможность применения перспективного метода акустической эмиссии для анализа качества покрытий, в частности определения зависимости прочности покрытия от его толщины. [40]
В основе механической разновидности повреждений целостности лежат явления усталости материала, которые возникают при действии на деталь циклической и особенно знакопеременной нагрузки. Эти нагрузки, распределяясь по объему детали, вызывают в отдельных местах неодинаковые напряжения, поскольку величина, форма, ориентация осей и другие свойства кристаллов, образующих металлическое тело, различны. В перенапряженных участках образуются микротрещины, которые, соединяясь в нескольких близких друг к другу кристаллах, приводят к появлению макротрещин; оставшейся целой части сечения недостаточно для восприятия всей внешней нагрузки, поэтому происходит разрыв. Сечение возникшего таким образом излома детали неоднородно, оно состоит из двух зон - зоны мелкокристаллического строения, являющейся следом наклепа и начальных трещин и зоны крупнозернистого строения, возникшей при хрупком разрушении. [41]
Цикличность нагружения с соответствующими скоростями, температурами и длительностями при одновременном изменении механического поведения применяемых конструкционных металлов приводит к тому, что и размеры зон пластичности, и величины местных напряжений и деформаций в этих зонах становятся переменными в процессе нагружения, существенно усложняя расчетное и экспериментальное определение поцикловой кинетики напряженно-деформированных состояний и достижения соответствующих предельных состояний. Сами виды предельных состояний оказываются зависящими от конструктивных форм, материалов, условий эксплуатации, уровня дефектоскопического контроля. Основными видами предельных состояний для указанных выше машин и конструкций и условий нагружения являются образование однократных недопустимых деформаций ( за счет упругопластических деформаций и деформаций ползучести), потеря устойчивости, образование однократного разрушения ( вязкого или хрупкого), появление макротрещин циклического нагружения, возникновение разрушения вследствие циклического развития трещин, возникновение остаточных изменений формы вследствие повторных неупругих деформаций. Первые три вида предельных состояний в значительной степени базируются на анализе номинальной напряженности преимущественно от механических нагрузок в упругой и упругопластической области и получили достаточное отражение в исследованиях и расчетах несущей способности [2-4]; три последних вида предельных состояний предполагают изучение кинетики местных напряжений и деформаций в нелинейной циклической постановке. [42]
При вводе механических колебаний в свариваемые металлы изделие начинает вибрировать с ультразвуковой частотой. Форма колебаний определяется геометрическими размерами изделия. В наиболее простом и распространенном случае - сварка листа прямоугольной формы - в последнем устанавливается стоячая волна с характерным чередованием узлов и пучностей плоской волны изгибных колебаний. Уровень напряжений, возникающих в пучностях, определяется мощностью энергии, вводимой в зону сварки. При этом возникает опасность появления микро-и макротрещин в зоне сварки. Наиболее рациональной мерой является снижение амплитуды колебаний сварочного наконечника. [43]
Задачу оценки деформируемости следует отнести к классу задач теории разрушения. В настоящее время общепринят следующий механизм разрушения. Нагружение тела сопровождается перемещением, образованием и исчезновением дислокаций. Объединение некоторого числа дислокаций может привести к зарождению микротрещины. Объединение микротрещин приводит к появлению макротрещины ( магистральной трещи - ы), в результате развития которой тело разрушается. При оценке деформируемости необходимо определение деформаций, при которых образуется магистральная трещина, в зависимости от свойств материала, напряженного состояния, истории деформирования, температурно-скоростных условий. Очевидно, что такое определение на дислокационном уровне сейчас невозможно. Известно, например, что при сжимающих напряжениях вследствие снижения потенциальных барьеров подвижность дислокаций повышается, облегчается их объединение, но вместе с тем облегчается и распад этих объединений. Отсюда, как видим, даже не следует однозначный вывод о повышении пластичности при сжатии по сравнению с растяжением. [44]
Страницы: 1 2 3