Обычное усталостное разрушение

Cтраница 1

Обычное усталостное разрушение зарождается в отдельных слабых зернах, в которых протекает местная пластическая деформация. [1]

В данном параграфе мы поговорим об обычном усталостном разрушении. С теоретической точки зрения изучение параметров, ответственных за процесс роста трещины и входящих в расчетные уравнения, позволяет глубже вникнуть в механическую природу процессов, происходящих в окрестности растущей трещины. С практической точки зрения оценка долговечности важна для приложений, например, при расчете ресурса изделий. [2]

Внешний вид усталостных трещин на-поверхности образца. [3]

Однако потемнение может иметь место и при обычном усталостном разрушении и появляться на последних стадиях распространения трещины в результате непрерывного трения стенок трещины между собой. [4]

Как отмечалось, теплосмены могут приводить к разрушению только в том случае, если они сопровождаются пластической деформацией, поскольку их число, как правило, слишком мало, чтобы вызвать обычное усталостное разрушение. Поэтому отсутствие пластического течения ( исключая ограниченную пластическую деформацию на первых этапах нагружения) может быть принято в качестве достаточного условия прочности. Тем самым несущая способность конструкции определяется возможностью возникновения в ней такого стационарного распределения собственных ( самоуравновешенных) напряжений, при котором чисто упругое поведение обеспечивается при всех воздействиях, отвечающих условиям работы, а расчет на прочность сводится к задаче теории приспособляемости. [5]

Отличительной чертой коррозионной усталости является внешний вид усталостных трещин. При наличии коррозионной среды возникает значительно больше трещин, чем при обычном усталостном разрушении. Это следствие проявления фреттинг-коррозии совместно с электрохимическим поражением. [6]

Как только трещины от фреттинга достигают соответствующей длины, долговечность детали начинает зависеть от скорости, с которой они могут развиваться на стадии II в соответствии с указанным выше механизмом. На эту стадию процесса оказывают влияние те же самые особенности внешней среды, что и при обычном усталостном разрушении. Длина трещин, образованных при фреттинге, определяет нижний уровень напряжений, при котором они могут расти, и, следовательно, новый предел усталости. Когда активная коррозионная внешняя среда снова изменит установившийся предел усталости, небольшие неразвивающиеся трещины недолго останутся скрытыми. [7]

Благодаря этому в практику экспериментальных исследований и расчетов на выкрашивание были перенесены методы, сложившиеся ранее в области обычных усталостных разрушений. Теперь это объяснение нельзя признать достаточным и удовлетворительным, так как известны многие факты, которые в гипотезу усталостного разрушения не укладываются. Выкрашивание в отличие от объемного усталостного разрушения происходит в поверхностном слое, где все процессы легче наблюдать и исследовать. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал и открыты новые явления, позволяющие вполне строго, без дополнительных гипотез, объяснить механизм выкрашивания. Этой цели и служит настоящая статья. [8]

Процесс контактной усталости отличается признаками, характерными для любого вида усталости ( образование и постепенное развитие трещин, наличие в ряде случаев физического предела усталости, влияние концентрации напряжений, зависимость долговечности от нагрузки) и некоторыми индивидуальными. К ним относятся специфическое напряженное состояние при контактном нагружении, значительная пластическая деформация поверхностного слоя, явления трения и износа, протекающие параллельно с контактной усталостью, расклинивающая роль смазки, попадающей в трещины, а также некоторая условность критерия разрушения, связанная с тем, что контактно-усталостные выкрашивания в отличие от обычных усталостных разрушений приводят не к внезапным - а к постепенным отказам. [9]

Среди различных видов изнашивания выкрашивание занимает особое место. Принято считать его усталостным разрушением. Действительно, как обычное усталостное разрушение, так и выкрашивание происходит после более или менее значительного числа повторных нагружений. Однако в остальном картина этих разрушений различна. Обычному усталостному разрушению предшествует накопление остаточных напряжений второго и третьего рода, а выкрашиванию - первого рода. Появление и распространение трещины в первом случае происходит постепенно и носит избирательный характер - от зерна к зерну, в то время как трещина при выкрашивании проявляется сразу и имеет определенную форму, связанную с кинематикой движения контактирующих тел. При повторных нагружениях одинаковой интенсивности трещина, появившаяся при обычном усталостном разрушении, обязательно развивается и приводит к разрушению, в то время как трещина при поверхностном разрушении не всегда приводит к выкрашиванию. [10]

Фреттинг способствует образованию и разрушению прочных связей под воздействием вибрации, и это приводит к образованию тонких поверхностных трещин, которые могут вырасти в основную магистральную трещину. Объяснение условий последующего развития трещины поэтому крайне необходимо, если соответствующие меры были приняты для того, чтобы избежать раннего разрушения. С этой целью полезно рассмотреть обычный процесс усталости на гладких и надрезанных образцах, подвергнутых переменным нагрузкам. Обычное усталостное разрушение развивается в две стадии: стадия I-образование у поверхности трещин в местах концентрации полос скольжения; стадия II -распространение трещин в объем металла вплоть до его окончательного разрушения. Стадия I этого процесса обычно характеризуется ростом трещин и продвижением вдоль плоскостей в направлении максимальных напряжений среза. Эта стадия может занимать основную часть долговечности. Однако рост трещины на этой стадии в конце концов прекращается, по-видимому, вследствие ее встречи с препятствием, например, границей зерна; последующее развитие этого зародыша трещины происходит в соответствии с критерием, основанным на максимуме главных напряжений или максимуме относительных напряжений в сложно напряженном металле. Стадия II характеризуется появлением обычных бороздок на поверхности разрушения. Напряжения, необходимые для завершения стадии I, соответствуют обычному пределу усталости материала и они гораздо выше напряжений, необходимых для последующего распространения поверхностной трещины. [11]

Химический состав сталей. [12]

Более опасной для лопаток турбин является коррозионная усталость, которая представляет собой снижение напряжений, вызывающих разрушение при заданном числе циклов колебаний под воздействием коррозионно-активных веществ. Особенно резко снижаются напряжения при исследованиях в кислой среде. Важно отметить, что повреждения от коррозионной усталости внешне ничем не отличаются от обычного усталостного разрушения, и только очень тщательные исследования микроструктуры могут выявить истинную причину. [13]

Коррозионно-усталостные разрушения детали наблюдаются при одновременном действии коррозии и знакопеременной нагрузки. Например, такие детали несущих кузовов, как стойки, дуги каркаса, несущие элементы облицовки и др. при движении автомобиля подвергаются знакопеременным нагрузкам и в условиях коррозионной среды подвергаются коррозионной усталости. Под влиянием коррозии на поверхности детали может возникнуть микроскопическое точечное коррозионное разрушение металла ( питтинг), которое может стать концентратором напряжений и причиной зарождения микротрещины. Развитие трещины усталости под воздействием коррозионной среды протекает более интенсивно по сравнению с обычным усталостным разрушением. [14]

Упрощенная диаграмма предель ных амплитуд. [15]

Страницы: 1 2