Усталостное разрушение - металл
Cтраница 1
Усталостное разрушение металлов и пластмасс можно разделить на два класса: типично усталостное, которое происходит при частоте нагружения от сотен до десятков тысяч циклов в минуту, при числе циклов разрушения не менее 100000, и повторно статическое, когда число циклов до разрушения не превышает 10000, а частота приложения нагрузки составляет менее 10 циклов в минуту. [1]
 |
Характер деформации прие сварке взрывом. [2] |
Усталостное разрушение металлов в условиях знакопеременного нагружения, для которого характерна сильная локализация деформации, также связано с возникновением в металле атом-ва-кансионных состояний. Об особом состоянии материала в этих зонах свидетельствуют характерные для него эффекты экструзии - интрузии, не свойственные обычному сдвигоустойчивому кристаллу. Сам эффект локальной экструзии материала в основе имеет возникновение в зонах локализации деформации атом-вакансионных состоянии. [3]
Усталостное разрушение металлов является уникальным видом разрушения, в процессе которого реализуется спектр микромеханизмов разрушения металлов с изменением зоны разрушения от атомных размеров до макроскопических, соизмеримых с размером деформируемого образца. Другой особенностью усталостного разрушения является скачкообразный и дискретный характер продвижения трещины как в микро -, так и в макроскопическом масштабе. [4]
Малрцикловое усталостное разрушение металла рассматривается как трехстадийный процесс: зарождение трещин, их распространение и разрушение конструктивного элемента. Долговечность конструкции по критерию инициации трещины устанавливается на основе анализа параметров диаграмм циклического упругопластического деформирования металла при реверсивном нагружении. [5]
Усталостному разрушению металлов всегда сопутствуют следы пластической деформации в отдельных зернах поликристалла. С увеличением числа циклов нагрузки линий сдвига становится больше и они распространяются на другие зерна. [6]
Критерии усталостного разрушения металлов в этих условиях разработаны недостаточно. Многие данные говорят о том, что такой подход не соответствует экспериментальным результатам. [7]
Управление усталостным разрушением металла может быть осуществлено только в том случае, если известна вся последовательность процессов, описывающих эволюцию состояния материала во времени, и известны параметры, с помощью которых могут быть даны оценки этапа эволюции, состояния системы на выявленном этапе и периода времени дальнейшей эксплуатации. Применительно к образцам, испытания которых осуществляют в контролируемых условиях опыта, оценка состояния металла может быть осуществлена различными датчиками с помощью средств неразрушающего контроля. Накапливаемая энергия может быть зарегистрирована по сигналам акустической эмиссии, которые генерируют движущиеся дефекты кристаллической решетки под нагрузкой. Происходит выделение тепловой энергии, которая также может быть зарегистрирована. Меняется электропроводность материала в зоне возникновения трещины, а рост трещины сопровождают электромагнитные волны. Все указанные параметры могут быть использованы в той или иной мере для анализа процесса усталостного разрушения. Однако в эксплуатации наиболее достоверно может быть проведена оценка именно факта существования и распространения трещины. [8]
Исследование закономерностей усталостного разрушения металлов показало, что длительность периода развития усталостных трещин может составлять основную часть общей долговечности образца. Известно, что отношение числа циклов, необходимых для зарождения трещины, к числу циклов распространения трещины до разрушения образца зависит от механических свойств материала и уровня амплитуды напряжения. С повышением амплитуды напряжения это соотношение понижается и в малоцикловой области числом циклов, необходимым для зарождения трещины, можно пренебречь. Трещины критической длины возникают также при нагружении исследуемых металлов с амплитудой напряжения, равной пределу усталости. При определенных условиях они являются нераспространяющимися трещинами и определяют предел усталости металлов с точки зрения механики разрушения. [9]
 |
Критические значения коэффициентов интенсивности напряжений для различных композиционных материалов. [10] |
Макроскопические характеристики усталостного разрушения металлов и волокнистых композиционных материалов очень похожи, хотя на микроуровне они различаются очень сильно. Хрупкие материалы, такие как стекло, углерод и бор, не снижают свою несущую способность при циклических нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов. Следовательно, композиционные материалы на основе хрупких волокон должны обладать высокой усталостной выносливостью, если волокна выдерживают основную нагрузку. Это предположение выполняется в случае пластиков, армированных однонаправленными углеродными и борными волокнами при усталостных испытаниях на одноосное напряжение. V) для таких материалов действительно практически горизонтальны и при циклических нагрузках, лежащих ниже полосы разброса статической прочности при растяжении, истинное усталостное разрушение практически не наблюдается. [11]
 |
Различные типы кинетических диаграмм, связывающих шаг усталостных бороздок 6 с размахом коэффициента интенсивности напряжений ДК. [12] |
Исследования процесса усталостного разрушения металлов при различных параметрах цикла нагружения показывают, что на отдельных этапах развития трещины ее скорость ( или) шаг усталостных бороздок могут оставаться постоянными. Из традиционно построенных кинетических кривых в этих случаях видно, что измеряемый шаг усталостных бороздок и ( или) скорость роста усталостной трещины не зависят от коэффициента интенсивности напряжений. [13]
 |
Критические значения коэффициентов интенсивности напряжений для различных композиционных материалов. [14] |
Макроскопические характеристики усталостного разрушения металлов и волокнистых композиционных материалов очень похожи, хотя на микроуровне они различаются очень сильно. Хрупкие материалы, такие как стекло, углерод и бор, не снижают свою несущую способность при циклических нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов. Следовательно, композиционные материалы на основе хрупких волокон должны обладать высокой усталостной выносливостью, если волокна выдерживают основную нагрузку. Это предположение выполняется в случае пластиков, армированных однонаправленными углеродными и борными волокнами при усталостных испытаниях на одноосное напряжение. Диаграммы зависимости максимального напряжения от числа циклов до разрушения ( диаграммы a - N) для таких материалов действительно практически горизонтальны и при циклических нагрузках, лежащих ниже полосы разброса статической прочности при растяжении, истинное усталостное разрушение практически не наблюдается. [15]
Страницы: 1 2 3 4