Малоцикловой долговечности

Выше рассмотренные критерии в основном относятся к статическим нагружениям. В некоторых случаях испытания проводятся циклическим давлением. Нестационарность на-гружения приводит к накоплению повреждений в металле и усталостному разрушению. Для трубопроводов характерна малоцикловая усталость [13], ускоряемая наличием коррозионных сред. Рассмотрим основные закономерности разрушения в условиях малоциклового нагружения.

Малоцикловая усталость (или иначе повторно-статическое нагружение) характеризуется номинальными напряжениями, большими предела текучести; при каждом цикле нагружения возникает макроскопическая пластическая деформация; число циклов до разрушения сравнительно невелико.

простых расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают сосредоточенные силы и моменты валу на середине своей ширины и эти сечения принимают за расчетные. В действительности силы взаимодействия между ступицами и валами распределены на длине ступиц, и последние работают совместно с валами (рис. 16.7, г). Точнее, за расчетные следует принимать моменты в сечениях на расстоянии (0,2...0,25)/ от кромок ступицы, где / — длина ступицы, и в этих же сечениях принимать сосредоточенными силы взаимодействия ступицы и вала. Для большинства валов современных быстроходных машин решающее значение имеет сопротивление усталости. Усталостные разрушения составляют до 40...50 % случаев выхода валов из строя. При работе с большими перегрузками может проявляться малоцикловая усталость. Для тихоходных валов из нормализованных, улучшенных и закаленных с высоким отпуском сталей ограничивающим критерием может быть также статическая несущая способность при пиковых нагрузках (отсутствие недопустимых остаточных деформаций). Наконец, для валов из хрупких и малопластичных материалов (чугуны, низкоотпущенные стали) при ударных нагрузках и низких температурах — сопротивление хрупкому разрушению.

Малоцикловая усталость (или иначе повторно-статическое нагружение) характеризуется номинальными напряжениями, большими пределами текучести; при каждом цикле нагружения возникает макроскопическая пластическая

Выбор критериев: статическая прочность, малоцикловая усталость, ползучесть, коррозия, растрескивание

73. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. - М.: Машиностроение, 1974. - 344 с.

51. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость: Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1974.- 344 с.

1 - малоцикловая усталость при 950 °С; 2 - длительная прочность при 950 °С;

49. Мэнсон С. Температурные напряжение и малоцикловая усталость. - М.: Машиностроение, 1974. - 344 с.

Малоцикловая усталость (иначе повторно-статическое нагру-жеппе) характеризуется номинальными напряжениями, большими предела текучести, при каждом цикле иагружения возникает макроскопическая пластическая деформация, число циклов до разрушения сравнительно невелико.

В настоящее время различают многоцикловую и малоцикловую усталость. Согласно ГОСТ 23207 - 78 (Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения) многоцикловая усталость - это усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит в основном при упругом деформировании, а малоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упруго-пластическом деформировании (по ГОСТ 25.502 - 79 "Методы испытаний па усталость" при малоцикловой усталости максимальная долговечность до разрушения составляет условное число 5'10 циклов).

верхность образцов оставалась обильно смоченной в течение всего времени испытания вплоть до разрушения. Возможность использования результатов, полученных на плоских образцах, для оценки коррозионно-усталостной долговечности реальных гофрированных оболочек обоснована удовлетворительным совпадением кривых малоцикловой долговечности реальной гофрированной оболочки и материала в виде пластин для случая справедливости деформационно-кинетического критерия по определению предельного состояния (образование трещины) и принятого метода расчетного определения напряженно-деформированного состояния при циклическом нагружении гофрированной оболочки, показанная А.П. Гусенковым и др. [35].

При наличии справочных данных по сопротивлению стали многоцикловой усталости целесообразно построение кривой малоцикловой долговечности по следующей методике. Для данной стали устанавливается предел ограничен-

Рассмотрены основные подходы к оценке долговечности сварных соединений в условиях малоциклового нагружения. Предложены методы расчета малоцикловой долговечности с учетом воздействия рабочей среды и концентрации напряжений. Установлены основные закономерности деформирования сварных соединений со смещением кромок при пластических деформациях.

Рассмотрены основные подходы к оценке долговечности сварных соединений в условиях малоциклового нагружения. Предложены методы расчета малоцикловой долговечности с учетом воздействия рабочей среды и концентрации напряжений. Установлены основные закономерности деформирования сварных соединений со смещением кромок при пластических деформациях. В качестве метода исследования пластических деформаций использован метод муаровых полос. Проведены испытания сварных соединений со смещением кромок в условиях малоциклового нагружения. Установлено, что при определенных геометрических параметрах швов, сварные соединения со смещением кромок (превышающие нормативные значения) могут эксплуатироваться в условиях малоциклово-

В книге изложены основные закономерности изменения циклической и коррозионной прочности титановых сплавов в зависимости от химического состава, структуры и окружающей среды. Детально рассмотрен процесс коррозионного растрескивания сплавов на основе титана и физическая природа этого явления в различных агрессивных средах. Анализ малоцикловой долговечности проведен на основе исследования процесса микронеоднородности протекания пластической деформации в упруго-пластической области нагружения. Многоцикловая усталость рассмотрена с использованием статистических методов анализа. Особое внимание уделено влиянию различных охрупчивающих факторов, состояния поверхности и коррозионных сред на циклическую долговечность, а также методам повышения циклической прочности.

Закалку титановых сплавов применяют как самостоятельную конечную операцию с целью повышения прочности псевдо- а-сплавов титана вследствие образования а'-фазы или с целью получения метастабильных фаз для последующего их распада при старении. Образование различных метастабильных фаз при закалке зависит от концентрации ^-стабилизирующих элементов в р-фазе при нагреве. В одном и том же двухфазном сплаве, изменяя лишь температуру нагрева в двухфазной области, можно в принципе получить после закалки весь набор метастабильных фаз, встречающихся в закаленном состоянии (с/, a", u>, /3). Чем ниже температура, тем более легирована /3-фаза, тем больше возможность образования после закалки а'-, ы-или /3-фазы. Ускоренное охлаждение или закалку применяют также для подавления так называемой "(3-хрупкости" и повышения коррозионно-усталостной прочности и малоцикловой долговечности.

точной 0-фазы в структуре составило 6—7 %. На рис. 41 приведены микроструктуры обеих партий образцов. Для определения склонности к коррозионному растрескиванию была использована оценка малоцикловой долговечности в коррозионной среде надрезанных образцов при /?-0. Отношение малоцикловой долговечности в коррозионной .среде к малоцикловой долговечности на воздухе образцов 1-й партии составило 0,1. Это же отношение для образцов 2-й партии находилось в пределах 0,8-0,9.

При повторном знакопеременном упругопластическом деформировании возникает петля упругопластического гистерезиса, изменение формы которой по мере увеличения количества циклов является определяющим в прогнозировании малоцикловой долговечности. Характер изменения диаграмм циклического деформирования (петель гистерезиса) зависит от условий нагружения, асимметрии'цикла и свойств материала.

Рис. 55. Кривые малоцикловой долговечности при мягком симметричном цикле нагружения сплавов ВТ1-1 (1). ТС-5 (2), ВТЗ-1 (3) при различных амплитудах напряжения а

На рис. 55 приведены значения малоцикловой долговечности при мягком симметричном цикле нагружения (изгиб) сплавов ВТ1-1, ТС5, ВТЗ-1 при различных амплитудах напряжения [ 77].

Выполненные в последние годы исследования малоцикловой долговечности различных сплавов в разных коррозионных растворах показали, что влияние различных металлургических факторов на долговечность однотипно в различных коррозионных средах, т.е. если с изменением химического состава или структуры долговечность сплава при испытании в одной среде снижается или повышается, то при испытании в другой коррозионной среде действие указанных факторов такое же, но степень его влияния различна. Поэтому советские и зарубежные исследователи используют в качестве коррозионной среды наиболее простой и доступный 3 %-ный раствор NaCI.