Нагружении материала

140. Москвитин Г. В. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении.— Машиноведение, 1977, N° 6.

182. Серенсен С. В., Махутов Н. А., Шнейдерович Р. М. К основам расчета на прочность при малоцикловом нагружении.— Машиноведение, 1972, № 5.

190. Серенсен С. В., Филатов В. М. Накопление повреждений при повторном упругопластическом нагружении.— Машиноведение, 1967, № 2.

242. Шнейдерович Р. М., Гусенков А. П., Лоеребняк Я, Я. Сопротивление деформированию при длительном циклическом нагружении.— Машиноведение, 1973, № 6.

63. Серенсен С. В., Махутов Н. А., Шнейдерович Р. М. К основам расчета на прочность при малоцикловом нагружении.—Машиноведение, 1972, № 5, с. 56—57.

22. Р. М. Шнейдерович, А. П. Гусенков, Я. Я. Позребняк. Сопротивление деформированию при длительном циклическом нагружении.—Машиноведение, 1973, № 6.

4. С. В. Сервисен, Н. А. Махутов, Р. М. Шнейдерович. К основам расчета на прочность при малоцикловом нагружении.— Машиноведение, 1972, № 5.

5. Гусенков А.П., Тихонова О.Ю. Метод расчета долговечности основных элементов трубопроводных систем при высокотемпературном малоцикловом нагружении // Машиноведение. 1986. № 2. С. 66 - 76.

20. Москвитнн Г.В. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении // Машиноведение, 1977. № 6. С. 61 - 70.

15. Москвитин Г. В. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии сильфонного компенсатора при длительном циклическом нагружении.—Машиноведение, 1977, № 6, с. 61—69.

5. Гусенков А.П., Тихонова О.Ю. Метод расчета долговечности основных элементов трубопроводных систем при высокотемпературном малоцикловом нагружении // Машиноведение. 1986. № 2. С. 66 — 76.

Важное значение имеют виды обработки, которые материал претерпел. Литые изделия и металл сварного шва, как правило, имеют крупное зерно, малую плотность дислокаций, что приводит к излучению импульсов АЭ большой амплитуды при нагружении материала. В табл. 4.8 представлены факторы, влияющие на амплитуду АЭ.

появление которых сопровождается треском, не прекращающимся до конца нагружения образцов. При повторном нагружении образца треск отсутствует до достижения уровня начальной нагрузки, после чего появляется снова. Многократность повторного нагружения при постоянном верхнем уровне нагрузки, не приводит к заметным изменениям характера кривых деформирования. Это видно на рис. 4.5, где приведены типичные диаграммы деформирования при повторном нагружении материала С-П-21-50. На рис. 4.5, а линии повторного нагружения для наглядности смещены вправо от начального положения. В действительности же они практически совпадают. Опыты показывают, что многократное нагружение образца при сравнительно высоких напряжениях (0,7—0,8 от разрушающего) практически не влияет на прочность композиционного материала.

Кривые деформирования при нагружении материала С-П-21-50 приведены на рис. 4.6. Характер кривых деформирования, полученных при нагружении в направлении основы (оси *) и утка (беи у), заметно огли-

Геометрические соотношения. При определении деформативных характеристик трехмерноармированных композиционных материалов примем в первом приближении вариант элементарного описания модели, изображенной на рис. 5.2. Единичный куб, представляющий модель материала, составлен из различных по упругим свойствам прямоугольных параллелепипедов, относительные размеры которых связаны с геометрией размещения волокон. Реальная структура материала представляется чередующимися пересекающимися тонкими слоями, армированными волокнами. В материале эти слои выделяются, как показано на рис. 5.1, а, б. При нагружении материала нормальными напряжениями вдоль каждой из осей армирования распределение напряжений в плоскости отдельного слоя является кусочно-однородным по сечениям армирующих волокон и смежным им прослойкам связующего. Пересечение слоев в трехмерноармированном материале происходит в трех взаимно ортогональных направлениях. Вследствие этого распределение нормальных напряжений по сечению материала, ортогональному одному из направлений армирования, является кусочно-непрерывным по отдельным малым площадкам сечения трехмерноарми-рованного материала. Число малых площадок, приходящихся на единицу площади сечения трехмерноармиро-ванного материала, равно утроенному числу всех волокон, заключенных в единице объема материала. Суммарная нагрузка, воспринимаемая во-

Наиболее простым случаем стационарного подвода энергии при циклическом нагружении материала является режим одноосного растяжения с неизменной во времени амплитудой, средним напряжением цикла, а также с неизменной во времени температурой, частотой и прочее. В эволюции состояния элемента конструкции можно выделить, по крайней мере, два критических положения или две критические ситуации: момент возникновения трещины, когда устойчивость системы сохраняется, но меняется способ поглощения циклической энергии, и момент достижения усталостной трещиной критических размеров, когда происходит переход от устойчивости к катастрофе, т. е. полное разрушение. Однако еще до возникновения трещины, так же как и в процессе ее распространения,

Размер зоны определяет величину подрастания трещины в цикле нагружения, а следовательно, контролирует масштабный уровень процесса формирования поверхности разрушения. Поэтому сначала рассмотрим закономерности формирования зоны пластической деформации при циклическом нагружении материала.

Исследование параметров рельефа излома в виде шага усталостных бороздок, т. е. применительно ко второй стадии роста трещины, показывает, что на мезоскопическом масштабном уровне уравнение (4.20) реализуется при нагружении материала по условию постоянства деформации [70-72]. Осуществление нагружения из условия постоянства нагрузки приводит к реализации процесса роста трещины, описываемого на мезо I уравнением (4.20), а переход к масштабному уровню мезо II сопровождается переходом к развитию трещины, описываемому уравнением (4.21).

В случае доминирования упругой деформации при нагружении материала имеет место зависимость управляющего параметра в первом уравнении синергетики только от энергии упругой деформации. Эту ситуацию можно реализовать и при нагружении материала с постоянной нагрузкой. В том случае, если уровень напряжения низкий и зона пластической деформации имеет пренебрежимо малые размеры по сравнению с длиной трещины и размерами сечения в направлении распространения трещины, нагруже-ние с постоянной нагрузкой и постоянной деформацией становятся эквивалентны друг другу. В обоих случаях имеет место зависимость скорости роста усталостной трещины от длины, описываемая первым уравнением синергетики. Различия в условиях нагружения (постоянная деформация и нагрузка) заключаются в том, что при постоянной деформации уравнение типа (5.43) описывает весь участок стабильного роста трещины, тогда как при постоянной нагрузке происходит самоорганизованный переход к нелинейному нарастанию СРТ по ее длине.

росту усталостной трещины не отражает его поведения при различных параметрах циклической нагрузки (табл. 7.2). Технология определения КСТ не позволяет воспроизводить распределение энергии между его отдельными структурными элементами, которое наблюдается при циклическом нагружении материала и крайне существенно — в процессе роста усталостной трещины. У кончика трещины в каждом цикле нагружения реализуется ее квазихрупкое подрастание за счет исчерпания в локальных объемах пластических свойств материала. Это распределение энергии может быть реализовано не при высоких, а при низких скоростях деформации, что ближе всего соответствует испытаниям на замедленное хрупкое разрушение материала. Испытания с трапецеидальной формой цикла, отражающие реальные условия циклического нагружения материала, позволяют выявить структурные несовершенства в локальных объемах в пределах межфазовых границ.

В представленном соотношении указана связь между определяемым фрактографически уровнем эквивалентного напряжения <5е и уровнем одноосного циклического напряжения с нулевой асимметрией цикла через поправочную функцию с параметрами Xj. Каждый параметр характеризует условия циклического нагружения элемента конструкции в эксплуатации. Поскольку после разрушения любого элемента конструкции, в том числе и лопаток ГТД, никогда не известны условия его нагружения в полной мере, то всегда определяемая фрактографически величина эквивалентного уровня напряжения не позволяет дать оценку значимости в разрушении того или иного фактора внешнего воздействия. Однако она указывает на интегральную роль условий нагружения на затраты энергии при циклическом нагружении материала в процессе роста трещины.

При нагружении материала выше предела текучести напряженное состояние в любой момент времени зависит от предшествующей истории нагружения. Этим упругопластическое поведение отличается от чисто упругого, когда напряженное состояние в данный момент времени зависит только от текущего деформированного состояния. Таким образом, необходимо прежде всего установить критерий текучести, т. е. определить пределы применимости упругого (гуковского) поведения, а затем выбрать подходящую зависимость между напряжениями и, деформациями для описания поведения материалов за пределом упругости.