Нагружения применительно

Параметры критической длины усталостной трещины и зоны долома используются в настоящее время для оценки циклической вязкости разрушения К(С. Характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении для циклически разупрочняющихся сталей существенно ниже, чем характеристики статической вязкости разрушения. Для циклически стабильных и циклически упрочняющихся металлических материалов существенного различия между этими характеристиками нет. Основные типы усталостных изломов в зависимости от вида нагружения представлены в табл. 1.

После анализа однопараметрических изменений нагружения образцов перейдем к анализу кинетики усталостных трещин, когда одновременно изменяются два или три параметра цикла нагружения — соотношение главных напряжений, уровень первого главного напряжения и асимметрия цикла. В этом случае при сохранении эквивалентности повреждения материала изменение одновременно нескольких параметров может приводить к сохранению неизменной кинетики усталостных трещин. Некоторые из вариантов изменения кинетики усталостных трещин при однократном изменении параметров цикла нагружения представлены на рис. 8.12.

Основываясь на сказанном ранее, отметим, что двухосные испытания следует, по возможности, проводить на образцах в виде плит, особенно если разрабатываемое изделие можно отнести к этому роду конструкций. Очевидно, первые образцы такого типа из композитов были описаны в работе [78]. Схемы этого типа образцов и способы нагружения представлены на рис. 28, а. К сожалению, поскольку образец не имел рабочей зоны с уменьшенной толщиной все образцы разрушались в захватах.

Выше упоминалось, что в процессе термоусталостных нагру-жений может происходить формоизменение образца. На рис. 1.3.6-по параметру жесткости нагружения представлены данные о накоплении односторонних деформаций при различных долговеч-ностях. Изменение жесткости нагружения достигалось использованием различной толщины опорных плит термоусталостной: установки. Видно, что при максимальной жесткости нагружения накопление односторонних деформаций близко к величине пластич-

Типы режимов неизотермического нагружения представлены на рис. 2.5.8.

Типы режимов неизотермического нагружения представлены на рис. 22.

Рассмотрим порядок расчета кольца по изложенной методике на примере. . Меридиональное сечение кольца и схема его нагружения представлены на фиг. 14».

Представление об эффективности использования различных материалов при циклическом характере нагружения дает сопоставление их удельной усталостной прочности. Такие данные, полученные в результате испытаний полированных образцов на изгиб при симметричных циклах нагружения, представлены на рис.9.3.1. Можно видеть, что по

Была проверена также справедливость зависимостей (4.19) и: (4.24) для образцов с надрезом циклически стабилизирующейся стали 22к и разупрочняющейся стали ТС (рис. 4.24). Справедливость зависимостей (4.19) и (4.24) подтверждает и справедливость критериев (4.36) и (4.37) для неоднородного напряженного состояния, которые также были проверены, и результаты проверки в виде-кривых усталости -жесткого и мягкого нагружения представлены соответственно на рис. 4.25, а, б.

программы нагревания и нагружения представлены на рис. 8.51. Распределение о се симметричной составляющей нагрузки в этом

Использование таких защитных покрытий эффективно для защиты от коррозии и сульфидного растрескивания стальных деталей, работающих в различных условиях нагружения. Применительно к крепежным изделиям, потребности в которых по нефтяной и газовой промышленности составляют десятки тысяч тонн в год, использование ингибированных покрытий предотвращает также и окислительное схватывание.

Представленные выше уравнения были рассмотрены без наложения каких-либо ограничений на реализуемый процесс перемещения точек фронта трещины в направлении развития процесса разрушения материала. Формально любые кинетические процессы, описываемые уравнениями (4.20) и (4.21), подобны, а при равенстве управляющих параметров — эквивалентны. На самом деле, применительно к процессу распространения усталостных трещин необходимо ввести ограничение на условие эквивалентности кинетических процессов по реализуемому механизму роста трещины и условиям нагружения.

Рис. 6.9. Схема (а) различий границы перехода к стадии зарождения усталостных трещин при разном соотношении между (.Картах и bKth в случае трех типов материалов (I, II, III) применительно к сплавам на основе Fe, Al, Ti, а также {б) зависимость (Kth)majL и &Ktlt от асимметрии цикла нагружения применительно к материалу типа III [27, 28]

Итак, при высокой асимметрии цикла нагружения, в пределах одного механизма разрушения материала без формирования усталостных бороздок, одинаковые кинетические параметры процесса роста трещины можно реализовать при разных параметрах цикла внешнего воздействия. Это полностью согласуется с представленными выше данными о подобии кинетики усталостных трещин при различном сочетании параметров цикла нагружения применительно к формированию усталостных бороздок.

лены значения поправочных функций для расчета шага усталостных бороздок и скорости роста усталостных трещин. Они характеризуют среднюю величину для серии испытанных образцов при фиксированных сочетаниях параметров нагружения. Применительно к разным образцам результат моделирования может быть занижен или завышен по сравнению с экспериментом. Разброс погрешности является существенным и, как показали результаты оценок [84,86], может достигать 40 %.

Применительно к решению задачи об определении причины разрушения элемента конструкции реализованный процесс роста трещины уже имеет указанный показатель степени. Он может быть определен в результате измерений шага усталостных бороздок по длине трещины, поэтому решение обратной задачи становится достаточно простой процедурой. По известным или предполагаемым значениям поправочных функций, полученным на основе испытания образцов, производится оценка реализованных условий процесса усталостного разрушения жаропрочных и нержавеющих сталей. Она позволяет дифференцировать процессы, реализованные в области низкочастотного, высокотемпературного нагружения и с выдержками материала под нагрузкой.

Титановые сплавы. Титановые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью по отношению к воздействию окружающей среды, и поэтому роль частоты нагружения, так же, как и выдержка под нагрузкой, в значительной мере определяется состоянием материала или его свойствами сопротивляться росту трещин при переменных условиях температурно-скоростного нагружения. Применительно к авиационным конструкциям следует отметить, что все многообразие разрушений титановых сплавов происходит при близких физико-механических характеристиках материала, которые регламентированы технологическим циклом изготовления той или иной детали. Следует оговориться, что речь не идет о ситуациях, когда разрушение материала в эксплуатации явилось следствием наличия в нем дефектов типа альфирован-ных, газонасыщенных или иных зон с измененными свойствами, в том числе с иными физико-механическими характеристиками в дефектных зонах.

В результате корректировки были получены новые величины Fy + i) (Xc, R) поправочных функций (табл. 8.1), в сопоставлении со значениями Fj (ka, К) поправочных функций для стационарного режима нагружения применительно к исследованным параметрам цикла нагружения. Очевидно, что реализуемая кинетика трещины протекает менее интенсивно после смены режима нагружения, чем при тех же параметрах цикла в случае регулярного нагружения. Снижение поправки произошло почти в три раза.

Применительно к дискам компрессоров из титанового сплава ВТЗ-1 были проведены их натурные испытания на специальном стенде с воспроизведением эксплуатационного нагружения путем создания циклических, синхронных (синфазных) растягивающих усилий через межпазовые выступы крепления лопаток [8]. Были испытаны диски компрессора серийного двигателя с целью воспроизведения трех типов ПЦН — последовательностей нагрузок малых амплитуд, чередующихся с циклами длительной выдержки под нагрузкой

Предварительное упрочнение материала может различным образом влиять на его работу в условиях последующего циклического нагружения. Применительно к нержавеющей аустенитной и малоуглеродистой сталям предварительное деформирование листов толщиной 1 мм в интервале остаточных деформаций 6-30 % благоприятно сказалось на усталостной долговечности и повлияло на скорость роста усталостной трещины [4]. В испытаниях на растяжение образцов с центральным отверстием, а также при повторном изгибе было выявлено возрастание предела усталости с ростом уровня остаточной деформации при эквидистантном смещении усталостных кривых. Возрастание уровня остаточных деформаций приводило к снижению скорости роста усталостных трещин при их эквидистантном смещении при среднем показателе степени тр = 2,5.

В связи с этим, по-видимому, более целесообразно для учета частоты термоциклирования, а по существу — влияния длительности термоцикла и, следовательно, взаимного влияния -статического повреждения, возникающего в течение каждого цикла, и циклического повреждения, накапливающегося от цикла к циклу, выполнить раздельный расчет этих долей повреждения и установить закон их взаимного влияния, из которого вытекает то или иное правило их суммирования. Этот метод учета частоты нагружения применительно к термической усталости изложен в п. 23.