Нагружения сопровождается

В работе [79] выполнено исследование зависимости разрушающего числа циклов нагружения от величины пластической деформации, рассчитываемой без учета изменения напряжений и деформаций во время выдержки, с учетом, падения напряжения при выдержке, а также по фактическим величинам для первого цикла нагружения и нагружения, соответствующего 50%-ной долговечности образца. Из анализа данных следует, что наилучшее согласование экспериментальных и расчетных данных получается лишь при интерпретации данных в величинах действительных пластических деформация для номера цикла, соответствующего 50%-ной долговечности. Все остальные построения дают кажущееся снижение долговечности (в отдельных случаях на порядок).

Расчет долговечности труб большого диаметра под внутренним давлением может базироваться на сопоставлении величин циклических упругопластических деформаций в наиболее нагруженной зоне труб (сварное соединение) с разрушающими повторными деформациями для случая нагружения образцов из материала (с учетом разнородности механических свойств основного материала и сварного соединения) при испытаниях в режиме жесткого нагружения, соответствующего условиям работы материала трубопровода.

Изучение структурных изменений материала в процессе циклического нагружения проводилось поэтапно для каждой частоты испытаний после числа циклов нагружения, соответствующего 0,17Vpa3p, 0-5Лгразг,, 0,9Лтраар и Жразр. Структура изучалась методом трансмиссионной электронной микроскопии на фольгах, полученных с использованием струйной электрополировки. Основной легирующий элемент в изученных сплавах — алюминий. В исходном состоянии (рис. 2, а) материал характеризуется наличием пластинчатой структуры с размером а-пластин 5—7 мкм. Вдоль границ и гидридов обнаруживаются частицы Ti3Al. Гидридные выделения имеют в основном форму пластин, расположенных главным образом в плоскостях пирамиды по субграницам и а/р-границам [7]. Для дислокационной структуры типично наличие сеток и двойников в а-фазе. ГЦК прослойки отсутствуют. Распределение дисклокаций по объему неравномерно, хотя встречаются отдельные а-зерна со сравнительно равномерным распределением линейных и слегка изогнутых коротких дислокационных отрезков.

Анализ дислокационной структуры в процессе усталостных испытаний с частотой нагружения 33 Гц показал (рис. 2, б), что уже после числа циклов нагружения, соответствующего 0,l-/Vpa3p, наблюдается увеличение плотности дислокаций. При увеличении числа циклов нагружения до 0,5 Nva3p начинается разрушение частиц Ti3Al и при N = 0,9Л^разр они почти полностью отсутствуют. Увеличение числа циклов до N = 0,9,7Vpa3p и N = тУразр сопровождается ростом плотности дислокаций, образованием плоских скоплений и распадом сеток, что объясняется тем, что разрушение Т13А1 обусловливает переход алюминия в а-твердый раствор. Повышение концентрации алюминия в титановой матрице приводит к снижению энергии дефекта упаковки, что является причиной распада сеток [8]. Кроме того, увеличивается количество гидридных выделений по сравнению с исходным состоянием.

Первой отечественной установкой типа кулачкового пластометра является пластометр, подробно описанный в работе В. И. Зюзина, М. Я. Бровмана и А. Ф. Мельникова [12], а затем использованный в ряде других работ [12, 15, 249]. Конструкция пластометра позволила проводить испытания как на сжатие, так и на растяжение по закону нагружения, соответствующего горячей прокатке.

выдержке eW (точка 4) и по фактическим величинам e(ps) (точки 1 — 5) для первого цикла нагружения (б) и нагружения, соответствующего 50 % долговечности образца (а), показаны на рис. 8, где 1 — выдержки при растяжении и сжатии, 2 — выдержки только при сжатии.

В процессе циклического нагружения также снижается хрупкая прочность и повышается критическая температура хрупкости. Заметное снижение критериев хрупкой прочности должно наблюдаться не сразу после приложения циклической нагрузки, а после определенного числа циклов нагружения, соответствующего накоплению в кристаллической решетке металла изменений (разрыхление кристаллической решетки, связанное с образованием ультра- и субмикроскопических нарушений сплошности).

отличен от нуля и вся деформация ползучести обратима. Последнее обстоятельство следует из рассмотрения режима нагружения, соответствующего рис. 10.21, а; для t>t^ имеем

мой рабочей лопатки турбины. Значение среднего (по сечению) напряжения составляет 100 МПа, максимальные напряжения в зоне охлаждающего отверстия достигают 600 МПа. Большие значения растягивающих напряжений в зоне отверстия объясняются суммарным действием центробежных нагрузок и относительно невысоким значением температуры лопатки в этой зоне (600° С). Влияние охлаждения распространяется на контур профиля—эпюры напряжений по контуру повторяют кривую распределения их по срединной линии, хотя максимум эпюр менее выражен. Кромки лопатки сжаты, величины напряжений здесь достигают 300 МПа, что в сочетании с температурой 930° С (на задней кромке) приводит к пластическому деформированию материала в этих зонах (лопатка изготовлена из сплава ХН70ВМТЮ с величиной предела пропорциональности при 850° апц = 280 МПа). Кинетика напряжений в характерных точках сечения лопатки турбины в течение цикла нагружения, соответствующего одному полету транспортного самолета, показана на рис. 4.6 [3]. Там же

Обратимся к рис. 49, на котором представлены уровни распределения максимальных эквивалентных напряжений в сечениях рассматриваемых балок для наиболее тяжелого режима нагружения, соответствующего торможению грузовых автомобилей с осевой нагрузкой 60 кН. Уровень допускаемых напряжений [о] установлен экспериментально, подтверждается в условиях эксплуатационных испытаний и равен 600 МПа.

Рис. 8.1. Иллюстрация спектра нагружения, соответствующего воздействию щ циклов каждого из различных уровней напряжений S,-; NI — число циклов до разрушения при каждом из уровней S,-.

На восходящей ветви полуцикла нагрузки происходит прямое течение материала, которое можно рассматривать по аналогии с деформацией образца при его монотонном растяжении с переходом через предел текучести [29, 31, 33-35]. При высокой концентрации нагрузки в вершине трещины создается значительного размера область перед вершиной трещины, в которой протекает пластическая деформация. Ее размер при достижении максимального напряжения в цикле определяется по расстоянию от вершины трещины, где достигается предел текучести материала (см. главу 2). Эта зона получила название статической или периферической. Переход к нисходящей ветви нагружения сопровождается сжатием материала вплоть до достижения напряжения течения, что приводит к созданию зоны пластической деформации меньшего размера внутри зоны растяжения. Эту зону принято называть зоной сжатия или циклической зоной.

Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания (пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Пластическое затупление снимает (снижает) концентрацию напряжений в вершине трещины (в вершине мезотуннеля). Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута (локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит "срыв" процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует.

При нерегулярном нагружении возникает дополнительное влияние на рост трещины переходных режимов нагружения, которые усиливают или ослабляют влияние асимметрии цикла. Это приводит к возникновению переходных процессов в пределах нескольких циклов нагружения после смены режима. Уменьшение минимального напряжения, что соответствует увеличению асимметрии цикла без изменения максимального напряжения цикла, в течение нескольких переходных циклов нагружения сопровождается постепенным увеличением, а далее — снижением шага усталостных бороздок. Аналогичным образом реализуется переход от меньшего к большему максимальному напряжению при неизменном минимальном напряжении цикла, как в случае однократного изменения режима, так и в случае его многократного изменения в направлении роста трещины. Наличие зоны пластической деформации в вершине трещины порождает эффекты взаимного влияния нагрузок на переходных режимах нагружения. Наблюдаемые флуктуации обусловлены неравномерностью протекания переходных процессов вдоль всего фронта трещины. Вносимое возмущение на переходном режиме нагружения материала в процесс роста трещины в результате возрастания размаха напряжения первоначально реализует более интенсивное повреждение материала в срединной части образца. Только после выравнивания распределения энергии вдоль всего фронта трещины в течение некоторого периода циклического

(рис. 7.17, рис. 7.18). При этом было установлено, что в случае смены механизма разрушения при введении выдержки в цикле нагружения происходит существенное (в несколько раз) увеличение СРТ. При этом важно отметить, что при межсубзерен-ном разрушении шаг усталостных бороздок, наблюдавшихся лишь в немногочисленных зонах излома на общем фоне фасеточного рельефа, отстает от СРТ. Возрастание СРТ при переходе к трапецеидальной форме цикла нагружения сопровождается одновременным увеличением шага усталостных бороздок. В образцах из диска № III имело место некоторое снижение

Ранее для трения скольжения было показано, что усталостное разрушение поверхностей при тяжелых режимах нагружения сопровождается периодическим характером структурных изменений, который может быть использован для сокращения времени испытания при оценке износостойкости металлов и сплавов. С учетом актуальности этой проблемы ниже приведены аналогичные исследования для процесса изнашивания в струе твердых сферических частиц.

Показано, что циклическая деформация материала на всех частотах нагружения сопровождается разрушением частиц Т13А1. Изменение характера дислокационной структуры обусловлено главным образом количеством циклов воздействия нагрузки и типом сопутствующих локальных фазовых превращений.

Реакция материала на импульсную нагрузку определяется конкретной физической природой материала и реальным процессом нагружения (законом изменения напряжений или деформаций во времени). Для большинства конструкционных материалов имеется широкий круг режимов нагружения (для металлов — упругое или упруго-пластическое деформирование в определенных пределах по деформации), не вызывающих нарушения сплошности материала, что допускает использование методов механики сплошной среды. Достижение критических условий нагружения сопровождается развитием процессов разрушения (зарождением микротрещин и их интенсивным развитием), ведущих к нарушению сплошности. Изучение таких процессов требует применения специфических методов экспериментальных исследований и анализа результатов. Следовательно, реакция материала на действие импульсной нагрузки может

Процесс коррозионно-усталостного разрушения железа и сталей при повышенных уровнях напряжений с увеличением числа циклов нагружения сопровождается разблагораживанием электродных потенциалов. Так, в 3 %-ном растворе NaCI потенциал вращающихся не нагруженных механической нагрузкой образцов железа, сталей 20 и 45 соответственно

чай, когда механизм до пуска не находится в напряженном состоянии (начальный угол закручивания фй — 0). В первом случае перед началом пуска обгонный механизм находится в напряженном состоянии и скорость деформации механизма близка к нулю. Во втором случае обгонный механизм находится в свободном состояний. Поэтому при пуске возможно .ударное соприкосновение ведущей и ведомой части механизма, а сам процесс нагружения сопровождается определенной скоростью деформации. Примером первого случая может быть процесс нагружения механизмов подъема с натянутыми тяговыми органами до номинальной нагрузки. К разновидности второго случая могут быть отнесены

Рассмотрим вопросы прочности и особенности условий разруше-•ния. В общем случае процесс длительного малоциклового нагружения сопровождается накоплением односторонних деформаций, вызываемых циклической анизотропией свойств материалов, асимметрией цикла нагружения (по напряжениям, длительностям выдержек) и т. п. Когда процесс накопления односторонних деформаций выражен, наблюдается так называемый квазистатический тип малоциклового разрушения с характеристиками пластичности,, соответствующими условиями статического (однократного) нагружения до разрыва. Как правило, в конструкциях за пределами упругости работает материал только в зонах максимальных напряжений. За счет стесненности пластических деформаций в большинстве случаев нагружения 'накопление односторонних деформаций подавлено или отсутствует. Под действием циклических деформаций развиваются повреждения, приводящие к малоцикловому усталостному разрушению, когда в зонах максимальных циклических деформаций образуются макротрещины усталостного типа.

Высокая скорость нагружения сопровождается тем, что часть внешней нагрузки воспринимается силами вязкого сопротивления. Эту силу для качественных прикидок можно считать пропорциональной скорости деформации. Такое явление иллюстрируется известным фактом роста пределов текучести п прочности па диаграммах деформации при повышении скорости нагружения.