Процесс - рост - усталостная трещина
Cтраница 2
После возникновения усталостной трещины в условиях малоциклового нагружения ( или в случае наличия исходного дефекта, не достигшего критических размеров) необходимо знать, с какой скоростью она будет распространяться до достижения критических размеров. Процесс роста усталостной трещины в условиях малоциклового нагружения менее понятен, чем процесс возникновения трещины в тех же условиях. По этому вопросу имеется мало данных, поэтому в какой-то мере можно воспользоваться параметрами, представленными на рис. 43 - 52, для дефектов вблизи осевого отверстия - самой опасной зоны. [16]
 |
Диаграмма дискретных пе. [17] |
Непрерывная запись процесса роста усталостной трещины позволила выявить новые закономерности дискретного роста усталостных трещин, которые заключаются в следующем. [18]
Возникновение ротационных эффектов в перемычках между мезотуннелями, как было указано в главе 3, приводит к задержке процесса роста усталостных трещин. Подавление этого процесса в результате изменения условий нагружения материала приводит к более быстрому его разрушению в процессе роста усталостной трещины. [19]
Ниже последовательно рассмотрены общие закономерности поведения конструкционных материалов с развивающимися в них усталостными трещинами в условиях многопараметрического воздействия. Предложено единое кинетическое описание поведения материала на основе анализа параметров рельефа излома с введением представления об эквивалентном уровне напряжения. Обобщены количественные характеристики процесса роста усталостных трещин в элементах конструкций воздушных судов гражданской авиации, полученные в рамках проведения исследований причин их разрушения в условиях эксплуатации. Помимо того, рассмотрены вопросы эксплуатационного контроля с корректировкой периода осмотра конструкций на основе данных количественной фрактографии; проведен обзор способов торможения или задержки роста усталостных трещин в элементах конструкций. [20]
Поэтому более глубокое изучение процесса усталости может быть достигнуто путем раздельного рассмотрения процесса зарождения трещины и ее роста во всем диапазоне циклических нагрузок. Зарождение усталостной трещины как при низких циклических напряжениях, так и при высоких циклических напряжениях представляет собой процесс, наименее поддающийся аналитическому исследованию. Наоборот, для аналитического описания процесса роста усталостных трещин разработано много теорий, основанных на совершенно различных предпосылках. Попытки решения проблемы сделаны на основе разных теорий: дислокационной; размерностей, линейной механики разрушения, полуэмпирических, основанных на концепциях накопления усталостных повреждений, а также на основе анализа экспериментальных данных. [21]
Простая запись уравнения Париса свидетельствует о том, что изменение скорости роста трещины однозначно определяется коэффициентом интенсивности напряжения. В результате этого одному значению скорости роста трещины может быть поставлено в соответствие множество коэффициентов интенсивности напряжения в пределах области их определения, которая соответствует стабильному этапу роста трещин. При таком подходе в описании процесса роста усталостных трещин параметры кинетической кривой не могут быть использованы в качестве констант материала и характеристик условий его нагруже-ния. Так, пример, рассматриваемый подход приводит к зависимости показателя степени тр от температуры испытания для жаропрочных сплавов [54], тогда как в ряде других работ [55, 56] показано, что температурная зависимость скорости роста трещины проявляется при неизменной величине показателя степени. [22]
Представлены методологические основы установления предельного состояния элементов конструкции ВС гражданской авиации и их силовых установок. Изложены принципы использования методов и средств иеразрушающего контроля на разных этапах эксплуатации ВС с учетом их разрешающей способности. Интегрированы в единую методологию представления физики металлов, мезомеханики разрушения, фрактографии и синергетики о процессах роста усталостных трещин, позволившие ввести единое их описание для сплавов на основе Al, Ti, Fe, Ni и Mg. Обсуждены и систематизированы синерге-тические критерии, принципы, модели, методы и способы управления ростом усталостных трещин в элементах конструкций при одноосном, асимметричном многоосном синфазном и несинфазном нагружении, а также комплексном температурном, разночастотном и агрессивном воздействии окружающей среды. Особое внимание уделено влиянию формы цикла нагружения на процесс разрушения, включая длительную выдержку при постоянной нагрузке сплавов Ti и Ni. Изложена методология определения длительности роста усталостных трещин в эксплуатации, на основе которой в результате анализа, измерений и систематизации параметров рельефа излома обобщены закономерности роста усталостных трещин в титановых дисках компрессоров двигателей, дисках турбин, лопатках из сплавов Al, Ti и Ni, в лопастях несущих и воздушных винтов, в сосудах под давлением, в зубчатых колесах и корпусах редукторов вертолетов, в стыковочных болтовых узлах, шлицевых соединениях, валах, силовых элементах конструкции планера, рычагах, а также в элементах конструкции стоек шасси самолета. [23]
 |
Сферические и эллипсоидные частицы в зоне псевдобороздчатого рельефа в. [24] |
При наблюдении в растровом электронном микроскопе частицы часто заряжаются, имея более сильную освещенность, как и у элементов поверхности, плохо проводящих электроны. Вокруг частиц имеется лунка. Она может быть ямкой правильной формы, повторяющей форму частицы и имеющей несколько больший размер, или иметь форму, вытянутую в направлении ее перемещения в процессе роста усталостной трещины. [25]
Несмотря на то, что при малых уровнях переменных напряжений, когда долговечность Л / р1 06 и на долю развития трещин в соответствии с формулой (2.45) остается менее 3 % полной долговечности, изучение закономерности развития трещин в современных материалах имеет большое значение для повышения надежности двигателей. Обычно резонансные режимы действуют в таких деталях - как лопатки и диски, непродолжительное время в течение одного полета, и рост трещины прекращается при работе на нерезонансных режимах. Процесс роста усталостной трещины имеет три стадии, которые выявляются на кривых зависимости lg ( dlldN, где I - длина трещины, от логарифма размаха коэффициента интенсивности напряжений lg А / С. [26]
Если в простом опыте ( тестовые испытания образца) установлены связи между механическими характеристиками процесса роста трещины и затратами энергии на этот процесс, если исследованы механизмы роста трещин - механизмы реализуемых процессов разрушения и их последовательность, - тогда есть полное основание считать, что в условиях эксплуатации могут быть реализованы только эти механизмы. Причем каждый из механизмов будет реализован при тех же установленных уровнях ( интервалы изменения) энергии, что и в простом опыте. Если выявленные в эксплуатационном случае разрушения механизма подобны тем, что выявлены в опыте на образце, значит, эквивалентны затраты энергии, реализованной в одной и той же среде, которой является металл образца и элемента конструкции. Поэтому механические характеристики процесса роста усталостных трещин, поставленные в соответствие уровням энергии при испытании образцов, будут эквивалентны одним и тем же механизмам разрушения элемента конструкции, реализованным в других условиях сложного, многопараметрического нагружения. [27]
Подавляющее большинство разрушений элементов конструкций в эксплуатации, в том числе и авиационных, происходит в условиях макроскопической ориентации плоскости трещины нормально к поверхности детали. Одновременно с этим доминирует нормальное раскрытие берегов трещины при разнообразном многопараметрическом внешнем воздействии, о чем свидетельствуют параметры рельефа излома, формируемые в направлении роста трещины. Следует подчеркнуть, что речь идет не только о подобии ориентировки трещины, но и о подобии между последовательностью реализуемых механизмов разрушения при распространении трещины в эксплуатации в случае многоосного нагружения и в лабораторном опыте, когда осуществлено одноосное циклическое растяжение образца с различной асимметрией. Указанное геометрическое и физическое подобие позволяет ввести универсальное описание процесса роста усталостных трещин по стадиям при многопараметрическом внешнем воздействии. [28]
Пульсирующий цикл стационарного режима нагружения часто используется при исследовании кинетики усталостного разрушения. Однако в условиях эксплуатации рост усталостных трещин происходит при различных комбинациях асимметрии цикла, количества и направления действия сил и пр. Поэтому необходимо выяснить роль основных параметров цикла нагружения в развитии усталостных трещин. Наиболее изученной является асимметрия цикла нагружения, с которой целесообразнее всего начать рассмотрение влияния различных параметров цикла нагружения на процесс роста усталостных трещин. [29]
Процесс разрушения элемента конструкции в эксплуатации отражен в реакции материала на все многообразие условий его нагружения, выраженное в формировании определенной морфологии рельефа излома в направлении развития усталостной трещины. По параметрам рельефа излома, таким, например, как усталостные бороздки, может быть восстановлена кинетика распространения усталостной трещины; в терминах - скорость процесса разрушения по длине трещины. Если исходить из того, что каждому диапазону воздействия или условиям нагружения, или их сочетанию соответствует своя реакция материала, приводящая к реализации определенного механизма разрушения, то тогда по параметрам рельефа излома легко определить, в каком диапазоне воздействия работал материал. Но в таком случае для каждого диапазона или условий нагружения должна быть построена своя базовая или тестовая кинетическая кривая, и уже она может быть использована для описания процесса роста усталостных трещин в строго установленных границах ее использования. [30]
Страницы: 1 2 3