Достижение предельного

ются современным машиноведением в поисках наилучших показателей, таких, как конструкция и параметры машины, достижение предельных скоростей, минимальной массы, устойчивости, оптимального регулирования и др. При этом требуется сопоставление многочисленных вариантов, связанных в изменением конструктивной схемы и параметров машины и выбором оптимальных еоотноше-ний параметров системы.

в общем случае может указывать либо на изменение условий нагружения диска, либо на достижение предельных состояний материала по критериям, отвечающим дискретным переходам от одних механизмов разрушения к другим при стационарном нагружении. Для циклического развития трещин в условиях асимметричного нагружения такими критериями являются пороговые значения максимального КИН цикла и размаха этого коэффициента, при превышении которых титановый сплав начинает разрушаться по границам фаз. Каких-либо существенных изменений условий работы диска в эксплуатации не наблюдалось, что указывает на достижение при развитии трещин в диске пороговых значений J
пастей на различных относительных радиусах лопасти, достижение предельных размеров трещины в которых было реализовано в условиях гражданской эксплуатации вертолета, следующая:

на следующее. Если трещина полностью раскрыта и стравливание давления из полости лонжерона произошло (поступил сигнал от датчика-сигнализатора), то при переходе к этапу нестабильного развития трещины в лонжероне имеет место запас в несколько минут нагружения лопасти, когда ее разрушения в полете может не произойти. Если это разрушение спустя несколько минут после начала полета (например, 6 мин) наступает, то это однозначно указывает на достижение предельных размеров трещины перед последним полетом и ее максимально возможного раскрытия, когда стравливание давления из полости лонжерона происходит очень быстро, что обеспечивает быстрое срабатывание сигнализатора. На это указывает, в первую очередь, оценка скорости роста трещины — 1,5 • 10~5 м/цикл, соответствующая быстрому, нестабильному процессу разрушения, когда раскрытие трещины максимально даже для финальной части стадии стабильного роста трещины, а тем более при переходе к ускоренному, нестабильному росту трещины.

При этом предполагается, что в зонах концентрации напряжений, где, как правило, происходят малоцикловые разрушения, накапливаются в основном усталостные повреждения в результате действия знакопеременных упругопластических деформаций. Вместе с тем в эксплуатационных условиях в результате работы конструкции на нестационарных режимах, в том числе при наличии перегрузок, возможно накопление односторонних деформаций, определяющих степень квазистатического повреждения и влияющих на достижение предельных состояний по разрушению. Для обоснования методологии учета накопления конструкцией (наряду с усталостными) квазистатических повреждений по результатам тензометрических измерений требуется решение прежде всего вопросов расшифровки показаний датчиков с целью воспроизведения истории нагруженности в максимально напряженных местах конструкции и оценки малоциклового повреждения для эксплуатационного контроля по состоянию. Малоцикловое повреждение может в общем случае оцениваться по результатам измерений, выполненных обычными тензорезисторами, но с расширенным диапазоном регистрируемых деформаций (до величин порядка нескольких процентов), характерных для малоцикловой области нагружений. Исследование [20] выполнялось в Московском инженерно-строительном институте и Институте машиноведения на базе разработанных в лаборатории автоматизации экспериментальных исследований МИСИ специальных малобазных тен-зорезисторов больших циклических деформаций. Аппаратура и методика эксперимента подробно описаны в [229]. На серийной испытательной установке УМЭ-10Т с тензометрическим измерением усилий и деформаций, а также крупномасштабным диаграммным прибором осуществлялось циклическое нагружение цилиндрических гладких образцов по заданному и, в частности, нестационарному режиму. Одновременно соответствующей автоматической аппаратурой производилась регистрация истории нагружения с помощью цепочек малобазных тензорезисторов, наклеенных на испытываемый образец. Сопоставление показаний тензорезисторов с действительной историей нагружения и деформирования образца, регистрировавшихся соответствующими системами испытательной установки УМЭ-10Т, давало возможность определить метрологические характеристики датчиков и особенности их повреждения в условиях малоциклового нагружения за пределами упругости. Наиболее существенными особенностями работы тензорезисторов в условиях малоциклового нагружения оказываются изменение коэффициента тензочувствительности при высоких уровнях исходной деформации и в процессе набора циклов нагружения, уход нуля тензорезисторов и их разрушение через определенное для каждого уровня размаха деформаций число циклов.

нагружении» (1979 г.) — рассматривает методы и результаты исследований напряженно-деформированных состояний в зонах концентрации, их кинетику по циклам нагружения и достижение предельных состояний по условию накопленных повреждений. Монография «Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении» (1979 г.) распространяет описание закономерностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению на область высоких температур. Последняя из вышедших в данной серии монографий — «Уравнения состояния при малоцикловом нагружении» (1981 г.) — обобщает полученные к этому времени результаты по описанию поведения материалов в условиях циклического упругопластического деформирования для различных случаев нагружения, включая сложные его режимы, неоднородное напряженное состояние, температурно-временную кинетику свойств материалов, и дает с помощью соответствующих феноменологических зависимостей и модельных представлений описание указанных процессов деформирования.

Деформационные характеристики и кривые усталости, полученные при однородном напряженном состоянии, использованы в качестве исходных данных для расчетной оценки ресурса элементов конструкций методом конечных элементов и на основе соотношений типа (2.14). Достижение предельных состояний определяли на основе деформационного критерия малоциклового разрушения в виде, представленном в гл. 1, 6.

дены обследования 144 сферических резервуаров, использованных для хранения сжиженных газов. Обследования были выполнены [1]^в Японии в течение 10 лет (1959—1969 гг.). Результаты обследования дают представление о хронологии относительного роста числа сосудов, в которых были обнаружены трещины. На рис. 7.2 показаны полигоны распределения длины и глубины трещин, обнаруженных в 45 резервуарах. Достижение предельных состояний обследованных резервуаров (так же как и многих других видов оболочечных конструкций) может быть обусловлено малоцикловыми усталостными повреждениями.

В гл. 8 было показано, что в обычном водном режиме на относительно небольшой по величине поверхности нагрева НРЧ образуются значительные железоокисные отложения (рис. 8-3), требующие частого проведения химических очисток. Если бы железоокисные отложения могли бы быть принудительно перенесены в поверхности нагрева, расположенные в зонах минимальных тепловых нагрузок, химические очистки котлов сверхкритических параметров должны бы производиться значительно реже, например в лериоды капитальных ремонтов. Увеличение межпромывочного периода привело бы к росту выработки электроэнергии, уменьшило эксплуатационные расходы и повысило надежность работы котла. Последнее связано с тем, что химическая очистка производится тогда, когда температура металла близка или даже несколько превышает максимально допустимую. Если бы очистки проводились только в периоды капитальных ремонтов, то надежность работы металла существенно возросла бы, так как предельные температуры наблюдались бы только один раз в межремонтный период. Химические очистки через каждые 4000 ч означают, что предельные температуры металла в периоды между капитальными ремонтами будут достигаться 5—6 раз. Многократное достижение предельных температур способствует термической усталости металла, снижает надежность работы котла

Значительно более сложный и качественно иной вид имеют диаграммы деформирования стеклопластика с углами армирования Ф = ±50°, представленные на рис. 2.26, б (хотя угол армирования в сравнении с предыдущим примером изменился лишь на 5°). До уровня напряжений ау «=* 200 МПа деформирование идет в целом аналогично деформированной структуре ф — ±55°, но после начала процесса разрушения связующего оно резко изменяется. Осевая (для образца) деформация ея начинает уменьшаться, а затем меняет знак. Причиной столь резких изменений в поведении материала оказывается достижение предельных напряжений о2 = F+z. Сразу после начала трещинообразования в связующем происходит разгрузка по напряжениям ст2> и разгрузочный модуль ?2 равен начальному. В то же время касательный модуль сдвига G12 уменьшается до нуля (реализуется четвертое из возможных состояний материала с трещинами, см. табл. 2.1 в § 2.3). Увеличение сдвиговой податливости материала делает возможным приближение углов армирования к равновесной сетевой структуре ф = ±55°. Теоретические кривые на рис. 2.26, б верно описывают характер деформирования материала, но условие мгновенного изменения касательного модуля G12 (с начального значения до нуля) оказывается в данном случае излишне сильным.

Таким образом, чередование процессов растворения и выделения графита ведет к необратимому возрастанию объема. Увеличение объема за цикл тем больше, чем больше разница растворимости углерода в металлической основе сплава при конечных температурах цикла. В сплавах Со — С и № — С эти колебания растворимости углерода невелики, что и явилось причиной повышенной их ростоустойчивости. Повышение содержания кремния в магниевых чугунах и углерода в сплавах Fe — Ni—С облегчает достижение предельных концентраций углерода в твердом растворе во время кратковременных выдержек при конечных температурах цикла и увеличивает необратимое возрастание объема. На рост объема при термоциклировании в значительной мере влияет и структура сплава, в частности дисперсность и форма графитных включений.

5. Достижение предельного провисания холостой ветви -- один из критериев для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием, работающих при отсутствии натяжных устройств и стесненных габаритах.

Критерий Леонова-Панасюка. Этот критерий является деформационным, определяющим достижение предельного состояния при исчерпании пластичности у края трещины. Ее определяют по величине критического раскрытия трещины. Критерий базируется на следующих предпосылках:

Традиционно поведение материала под нагрузкой оценивают с точки зрения того, как долго при том или ином внешнем воздействии материал будет сохранять свою способность сопротивляться наступлению этапа быстрого развития трещины. В момент наступления критического состояния происходит дискретный переход от ситуации, когда развитием трещины можно было управлять, к ситуации самопроизвольного, быстрого разделения на части элемента конструкции. Достижение предельного состояния в естественных и контролируемых условиях эксплуатации недопустимо. Поэтому в качестве свойства материала сопротивляться усталостному разрушению, помимо всего прочего, необходимо рассматривать не текущую или предельную величину параметра, описывающего процесс разрушения, а последовательность механизмов разрушения, реализуя которые, материал имеет возможность длительное время сопротивляться действию циклической нагрузки, не достигая предельного состояния.

— достижение предельного состояния в условиях регулярного нагружения конструкции или при ее перегрузке;

Оказалось, что наиболее ярко влияние второй компоненты нагружения на достижение предельного состояния выражено в размере зоны статического проскальзывания в момент перегрузки. Если в области двухосного растяжения имело место монотонное убывание зоны проскальзывания, с ее исчезновением при соотношении главных напряжений -1,0, то в области растяжения-сжатия имело место немонотонное изменение размеров указанной зоны. Сначала ее размер убывал при увеличении второго напряжения сжатия, а далее происходило вновь нарастание размера зоны статического проскальзывания. Изложенные результаты эксперимента свидетельствуют о синергети-ческой ситуации в вершине трещины, когда в момент перехода к статическому проскальзыванию при монотонном увеличении раскрытия вершины трещины могут одновременно участвовать в процессе два фактора, оказывающих влияние друг на друга.

при комбинированном внешнем воздействии. Статическое проскальзывание может быть задержано в результате возрастания зоны пластического притупления при уменьшении степени стеснения пластической деформации. Увеличение степени перенапряжения материала в области двухосного растяжения, когда размер зоны пластической деформации уменьшается, но одновременно с этим в вершине трещины может быть реализован более высокий уровень предела текучести материала, а следовательно, и предельное напряжение растяжения, при котором начинается статическое проскальзывание, может не приводить к изменению вязкости разрушения. Оба условия могут быть реализованы одновременно, поскольку при увеличении перенапряжения материала возникает препятствие для раскрытия берегов трещины. Существенно подчеркнуть, что в отличие от одноосного при двухосном растяжении повышение степени стеснения пластической деформации приближает условие деформирования материала к минимальным затратам энергии на разрушение, что увеличивает вязкость разрушения, а не снижает ее. Из этого следует, что влияние комбинированного нагружения на достижение предельного состояния при монотонном раскрытии берегов трещины выражено не только в уменьшении размеров зоны пластической деформации, но оно одновременно препятствует достижению критического раскрытия трещины, при котором может быть реализовано статическое проскальзывание трещины.

для возрастающей асимметрии цикла показывают, что уже при достижении асимметрии цикла R = 0,8 переход к нестабильному росту трещины происходит при достижении максимальной скорости 2-Ю"5 мм/цикл. До указанной величины СРТ (см. главы 3 и 4) формирования усталостных бороздок в изломе алюминиевых сплавов не наблюдается. Поэтому развитие разрушения на всей длине усталостной трещины может быть реализовано только путем формирования псевдобороздчатого рельефа без перехода ко второй стадии роста трещины. Достижение предельного перехода к нестабильному разрушению осуществляется без выхода на вторую стадию роста трещины, когда в изломе могут быть сформированы усталостные бороздки. Пропускается мезоскопический масштабный уровень разрушения.

(рис. 8.3). Увеличение уровня перегрузки за счет максимального напряжения цикла приводит к увеличению размеров зоны вытягивания и участка с псевдобороздчатым рельефом за ней. Достижение предельного уровня перегрузки приводит к появлению микронадрывов материала вслед за пластическим притуплением трещины, и последующее снижение скорости роста трещины может быть результатом возникновения контактного взаимодействия ответных частей изломов [24]. Достижение этой перегрузки оказывает столь сильное влияние на последующее накопление повреждений в материале, что трещина останавливается и ее рост не происходит на базе нагружения вплоть до 106 циклов. Вместе с тем, если в результате перегрузки происходит статическое проскальзывание трещины за пределы зоны пластической деформации, то перегрузка отрицательно влияет на последующий рост трещины. Реализуется ускорение роста трещины из-за снятия остаточных напряжений сжатия, создаваемых в зоне пластической деформации в момент перегрузки. Но и при этом возникающая зона развитого ямочного рельефа излома препятствует смыканию берегов трещины, что оказывает положительное влияние на задержку трещины в результате снижения эффективного размаха коэффициента интенсивности напряжения.

Уравнения (4.20) описывают прямые линии в координатах CTI, (T2 и определяют достижение предельного состояния орто-тропным слоем. Если использовать деформации, полученные

В квадратичных критериях прочности, подобных критерию Хилла, смешанная компонента определяется через другие компоненты и не является независимой. В теориях типа теории наибольших нормальных напряжений (деформаций) принципиально не может быть взаимного влияния напряжений, так как критерий прочности задается в виде системы независимых неравенств, выполнение любого из которых означает достижение предельного состояния. Как и в модифицированном критерии Хилла, в критерии Цая — By используются предельные напряжения материала слоя при растяжении и сжатии. При построении предельных поверхностей на основании критерия Цая — By используется теория слоистых сред (предполагается, что материал слоя линейно упругий). Метод ограничивается оценкой возможности разрушения композита для заданного напряженного состояния, при этом не делается никаких предположений относительно причин разрушения (т. е. не анализируются компоненты тензора напряжения слоя, соответствующего достигнутому предельному состоянию).

Приведенные выше соображения показывают, что описания закономерностей разрушения при каком-либо одном из типов нагружения недостаточно и требуется разработка критерия, определяющего достижение предельного состояния по моменту образо-