Нагружения испытания

Неизменные условия внешнего воздействия при стационарном режиме нагружения характеризуются постоянным уровнем максимального напряжения, или деформации, размаха напряжений, или деформаций. В этих условиях металл как эволюционирующая система от устойчивого к неустойчивому и затем опять к устойчивому состоянию претерпевает последовательные самоорганизованные дискретные переходы от одного ведущего механизма накопления повреждений к другому. Если известно уравнение, которым описывается эволюция открытой системы во времени, то по нему всегда возможно определить, в какой момент времени может быть достигнута точка

Ряд элементов теплонапряженных конструкций в процессе «лужбы подвергается воздействию переменных внешних нагрузок и периодически меняющихся температурных полей, когда тепло-смены чередуются с длительными выдержками при наибольших температурах. Такие режимы нагружения характеризуются обычно выраженной кинетикой напряжений и деформаций во времени и по числу циклов в результате проявления реологических и циклических свойств материала.

В связи с оценкой эффектов следует иметь в виду, как уже отмечалось выше, что существенное влияние на эффекты перераспределения напряжений и деформаций имеет жесткость испытательной машины и образца. В испытаниях на механической установке жесткость машины с образцом для случая упругого деформирования составила 5000 кГ/см, тогда как аналогичные данные для термоусталостной машины с варьируемой жесткостью нагружения характеризуются величиной 9000— 35 000 кГ/см. Большая жесткость термоусталостной установки также должна приводить к некоторому снижению рассматриваемых эффектов.

Таким образом, если зависимость между аг и ег выражается диаграммой Прандтля, то отдельные стадии нагружения характеризуются эпюрами распределения сгг по поперечному сечению, изображенными на рис. 12.97.

В условиях постоянных умеренных температур, когда существенно не проявляются временные эффекты, условия разрушения при жестком режиме малоциклового нагружения характеризуются кривыми усталости в полных деформациях

В результате исследований установлено, что схема испытаний продольным расклиниванием ДКБ-образца с двумя боковыми канавками является наиболее приемлемой. Образцы данного типа в сочетании с принятой схемой нагружения характеризуются рядом особенностей:

Проведенные исследования показали, что изменение микротвердости, так же как и ширина петли гистерезиса, в процессе циклического нагружения определяется величиной нагрузки-(деформации) и исходным структурным состоянием материала. Для стали ТС в состоянии поставки (нормализация) первые циклы нагружения характеризуются упрочнением материала (кривая / на рис. 5.29). При этом степень упрочнения зависит от

Для конструкционных материалов, пластичность которых с ростом температуры, как правило, возрастает, статическое, длительное статическое и малоцикловое нагружения характеризуются ярко выраженным развитием зон пластических деформаций в вер-

Пусть циклы нагружения характеризуются амплитудным напряжением оа и средним напряжением ат. Совместную плотность распределения этих напряжений в циклах обозначим

Определение запаса сопротивления усталости рассмотрим для двух из возможных четырех случаев, когда циклы нагружения характеризуются точками А и А± (см. рис. 1.4). Для этого на продолжении линий ОА и ОА^ отмечаем предельные для данного сочетания напряжений а„ и <тт точки В и Вг.

Указанные в (1.17) ограничения на значения а0 и 0т определяются из условия, что точки с координатами {оа, аго), характеризующие заданный режим нагружения, находятся в заштрихованной на рис. 1.4 области; считается также, что величины о_га, (Тд и сгт. еж являются отрицательными. Если циклы нагружения характеризуются точками, находящимися вне диаграммы предельных амплитуд, то для таких циклов в первом приближении можно принять, что N = 1. Если такие точки находятся вне заштрихованной области внутри диаграммы предельных амплитуд, то N = = оо.

Далее полосы с надрезами подвергались растяжению при разных уровнях напряжений сти (аи = О...1,25ат). Одну из партий квадратных полос с несколькими надрезами одинаковой глубины доводили до разрушения. Тем самым моделировали образцы с критической глубиной надреза. После предварительного нагружения (испытания) из квадратных полос вырезали образцы на ударный изгиб. Таким образом получали образцы на ударный изгиб с различной степенью пластических деформаций в окрестности надреза, включая и такую степень деформации при которой возможно разрушение при статическом нагруже-нии. Образцы испытывали при различных температурах (Т = + 20 - 60°С). При аи =1,25ат образцы-полоски с надрезами практически разрушались. Другими словами, при аи=1,25ат= 450 МПа надрезы с глубиной h = 2 мм при толщине образцов S = 10 мм являлись критическими (которые могли вызвать разрушение или остаться в образце).

Испытания на усталость по Велеру и на повреждаемость по Френчу проводят при стабильных по времени и непрерывно действующих циклических нагрузках. Этот вид нагружения свойствен лишь некоторым машинам, работающим непрерывно и на постоянном режиме (стационарные силовые двигатели, электрогенераторы, машины, встроенные в автоматические линии непрерывного действия). Большинство же машин работает на переменных режимах с правильно или неправильно чередующимися циклами и различным уровнем напряжений в циклах (транспортные, строительные и т. д.).

Многообразие условий эксплуатации и обработки металлических материалов предопределяет необходимость проведения большого числа механических испытаний [20, 95]. Они классифицируются по разным принципам. Один из них — схема напряженного или деформированного состояния. Второй — это способ нагружения образца в процессе испытания.

Примеры применения второго способа нагружения — испытания на ползучесть, длительную прочность и замедленное разрушение.

— испытания на малоцикловую усталость (при жестких и мягких циклах нагружения),

— испытания при импульсных нагружениях (например, для определения снарядостойкости броневых листов),

Многообразие условий эксплуатации и обработки металлических материалов предопределяет необходимость проведения большого числа механических испытаний [20, 95]. Они классифицируются по разным принципам. Один из них — схема напряженного или деформированного состояния. Второй — это способ нагружения образца в процессе испытания.

Примеры применения второго способа нагружения — испытания на ползучесть, длительную прочность и замедленное разрушение.

— испытания на малоцикловую усталость (при жестких и мягких циклах нагружения),

— испытания при импульсных нагружениях (например, для определения снарядостойкости броневых листов),

личения СРТ по сравнению с СРТ, полученной при треугольной форме цикла нагружения с частотой 1-4 Гц и при трапецеидальной форме цикла с частотой 0,25 Гц. Диапазон изменения высокочастотных нагрузок низкой амплитуды соответствовал асимметриям цикла R = 0,75-0,982, а интервал изменения Ктях при испытаниях с учетом малых амплитуд составлял 10-40 МПа-м1/2. Большим значениям Ктах соответствовал переход к квазистатическому разрушению материала. В результате исследований было установлено, что влияние малых амплитуд на накопление в материале повреждений в области МНЦУ наблюдали только при превышении порогового значения КИН, или предела усталости, причем величина порога размаха КИН удовлетворительно оценивалась выражением