Величина - шаг - усталостная бороздка
Cтраница 2
Однократное увеличение размаха напряжений может быть проведено за счет увеличения максимального напряжения цикла, уменьшения минимального напряжения и одновременного их соответственно увеличения и уменьшения. Далее в направлении роста трещины происходит снижение величины шага усталостных бороздок вплоть до той величины, которая характеризует новый уровень возросшего максимального напряжения. Переходный процесс нарушения закономерности формирования усталостных бороздок заканчивается возрастанием шага усталостных бороздок в направлении роста трещины на новом уровне напряжений. [16]
Результаты фрактографического исследования диска № 2 показали, что после достижения шага усталостных бороздок более ( 1 - 1 25) 10 - 6 м в разрушении материала начинают играть существенную роль статические проскальзывания. В такой ситуации СРТ не может однозначно характеризоваться величиной шага усталостных бороздок, поэтому при оценке длительности разрушения по шагу бороздок при величинах последнего более ( 1 - 1 25) 1СГ6 м необходимо вести корректировку на иные механизмы разрушения материала. Это тем более необходимо было сделать после перехода в область шага бороздок 2 10 - 6 м и более. На этой стадии разрушения процесс формирования ямочного рельефа является доминирующим и доля усталостных бороздок в изломе резко убывает в направлении роста трещины. Такая ситуация типична для нестабильного роста трещины. [18]
Нестабильное разрушение при росте трещины начинается в момент достижения предельного напряженного состояния материала, при котором уже не может быть реализовано ее стабильное подрастание в цикле нагружения. Предельный переход к нестабильному разрушению в условиях постоянной деформации и постоянного нагружения достигается при одной и той же величине предельного шага усталостной бороздки, поскольку именно ее величина характеризует свойство материала реализовывать работу пластической деформации и разрушения вплоть до достижения критического состояния, связанного с достижением неустойчивости в точке бифуркации. [19]
Проведенная систематизация возможных ( наиболее вероятных) уровней чередования скачков усталостной трещины в цикле нагружения позволяет перейти к построению универсальной диаграммы дискретного роста трещины, что будет проведено на примере сплавов на основе алюминия. Прежде чем перейти к построению этой диаграммы следует показать, что выполненная выше систематизация уровней чередования является правомерной не только для алюминиевых сплавов и не только для величин шага усталостных бороздок. [20]
 |
Различные типы кинетических диаграмм, связывающих шаг усталостных бороздок 6 с размахом коэффициента интенсивности напряжений ДК. [21] |
Первый тип характеризует рост трещины при значительном градиенте номинальных напряжений в оставшемся сечении образца в направлении роста трещины. Второй тип зависимости характеризует резкое увеличение шага усталостных бороздок в направлении роста трещины вблизи концентраторов напряжений и в переходных режимах после смены уровня напряжений. Третий тип соответствует сохранению постоянства величины шага усталостных бороздок на длине трещины при испытаниях с постоянным растягивающим усилием. Этот вывод основывают на том, что фиксируемая скорость роста трещины возрастает на сравнимых длинах трещины. [22]
Чем значительней эффекты макро - и микротуннелирования трещины, а также процесс формирования сферическгос частиц, тем больше различаются скорости развития трещины на одинаковом расстоянии от очага разрушения в средних слоях металла и вдоль боковой поверхности. Используемые при расчетах А / С длины трещин характеризуют осредненно разрушение материала на рассматриваемой длине трещины, что отвечает средней скорости роста трещины на поверхности образца. С учетом эффекта макротуннелирования усталостной трещины номограмма величин шага усталостных бороздок в зависимости от ширины и толщины образца позволяет проводить соответствующую корректировку длины трещины ( рис. 91), которую используют для расчета коэффициента интенсивности напряжений при построении кинетических диаграмм применительно к конкретной точке фронта трещины. [23]
Величина шага 2 14 - 10 7 м в срединной части образца достигнута в момент появления фронта трещины на боковой поверхности образца. Число циклов с момента начала испытаний и до момента появления трещины на поверхности образца использовано для характеристики долговечности образца в условиях опыта. Положение фронта трещины определено фрактографически по ориентировке и величине шага усталостных бороздок. [24]
Интересны данные в отношении установления уровней чередования скачков усталостной трещины, полученные при обработке фрактограмм для шага бороздок менее 0 1 мкм. Выявлен уровень 0 061 мкм, имеющий значимость 1 67 при соседних значимостях 0 68 и 0 64 с убыванием значимостей периодичности в обе стороны от указанной величины. Это означает, что в пределах обработанной фасетки излома величина шага усталостных бороздок 0 061 является единственной. Интерес к указанной величине вызван тем обстоятельством, что она характеризует рост усталостной трещины в плоском образце из сплава Д16АТВ, как было указано выше. Только в опыте при слежении за ростом усталостной трещины по боковой поверхности образца выявлен уровень 0 0612 мкм. Как видно, данные обработки изображения РЭМ весьма близки к скорости роста трещины, хотя сопоставляемые величины относятся к разным сплавам, условиям опыта, толщинам образцов и формам трещины. [25]
Появление единственной преимущественной гармоники Фурье связано только с синусоидальным выходным сигналом. Подобная ситуация соответствует единственному размеру фракталя или шага усталостных бороздок в пределах анализируемой фасетки излома. Однако для периодических сигналов более сложной формы, что наблюдается в случае исследований изломов в РЭМ на стадии формирования усталостных бороздок более 2 14 10 - 7 м, возникает ряд кратных гармоник Фурье. Это явление даже при устойчивой величине шага усталостных бороздок в пределах анализируемой фасетки может быть обусловлено растрескиванием поверхности, расслаиванием больших усталостных бороздок, а также возможным наложением сигналов от периодов, которые характеризуют отдельно - ширину площадки усталостной бороздки и ее впадину ( между площадками) при достаточном разрешении РЭМ. Чтобы исключить ошибки, вносимые этим явлением, анализируют период исследуемой структуры только в ограниченном диапазоне размеров. При этом период может быть определен путем грубой оценки по экрану видеомонитора РЭМ величины шага усталостных бороздок, как средней величины в этом диапазоне с учетом разброса ее значений. [26]
Расчеты проводили для каждого сплава применительно к трем уровням нагружения, на которых исследовали по 5 образцов для каждого сплава. Следует подчеркнуть, что разброс значений искомого соотношения в большей мере определяется тем, при каком значении шага усталостных бороздок происходит переход к нестабильному росту усталостной трещины. ХЮ-6 м независимо от сплава. В пределах установленного интервала формирования усталостных бороздок необходимо выделить стадии роста трещины / определяемые в среднем линейным изменением шага бороздок по длине трещины, а далее нелинейным. Сравнивали два соседних уровня номинальных напряжений применительно к одному и тому же образцу, виду нагружения и марке сплава. Использовали для этой цели образцы, испытанные на изгиб и на растяжение. Исходили из допущения, что на одинаковой длине трещины в направлении ее распространения от очага разрушения на максимальную глубину различие в величинах шага усталостных бороздок определяется только различием в уровнях номинальных напряжений. [27]
Страницы: 1 2