Накопления усталостного

где const - количество циклов на стадии накопления усталостных повреждений, определяемое по (5.1).

Проведенными исследованиями с использованием компьютерной обработки экспериментальных данных впервые было установлено [6, 29, 30], что на стадии накопления усталостных повреждений наблюдается зависимость показателя степени модели Коффина - Мэнсона (ml) от величины наложенного потенциала поляризации. С увеличением последнего по абсолютной величине mi уменьшается с 0,61 для потенциала 0,0 В, НВЭ (отключение катодной защиты) до 0,46 для потенциала минус 0,62 В, НВЭ (катодная поляризация) (рис. 38), что находит свое отражение в увеличении времени до зарождения трещины.

2.3. УЧЕТ НАКОПЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

В предыдущем разделе задача определения размеров поперечного сечения, обеспечивающих заданную надежность, рассматривалась в предположении "внезапного" механизма отказа, т.е. под мерой надежности понималась вероятность непревышения действующим напряжением несущей способности. Но очень часто характер действия нагрузок Таков, что разрушение наступает в результате постепенного накопления усталостных повреждений.

Воспользовавшись линейной теорией накопления усталостных повреждений, в предположении, что нагрузка q(t) — нормальный-стационарный процесс, можно записать для определения Sa экв следующее выражение [ 3, 35];

В том случае, когда отказ наступает в результате постепенного накопления усталостных повреждений при случайных колебаниях элементов конструкций, также можно получить достаточно простые расчетные формулы. В этом случае в рамках предположений, сделанных в разд. 2.3, можно записать для надежности

2.3. Учет накопления усталостных повреждений............... 64

На рис. 5.13 видно, что резкое снижение временного сопротивления для зоны термического влияния наблюдается при уровне накопления усталостных повреждений более 0,5, а условный предел текучести до уровня накопления усталостных повреждений, равного 0,5 незначительно возрастает, а затем снижается.

Рис. 5.14. Зависимость скорости распространения ультразвуковых продольных волн от уровня накопления усталостных повреждений N/NP

Рис. 5.15. Зависимость разности скоростей (Сисх - С) от уровня накопления усталостных повреждений N/NP

Исследования изменений магнитных свойств под действием циклического деформирования применительно к контролю усталости сталей описаны во многих работах. С практической точки зрения изменения электрофизических параметров можно использовать для оценки накопления усталостных повреждений в деталях, подверженных действию циклической нагрузки.

Судить о характере изменения долговечности поврежденного материала в зависимости от уровня напряжения и длительности его действия можно по относительному изменению параметров кривых усталости поврежденного материала. При низком напряжении. l,120_i изменение параметров Акт соответствует изменению микротвердости, но протекает более интенсивно. При более высоких напряжениях значения Лит уменьшаются по мере накопления усталостного повреждения. Между изменениями микротвердости, предела усталости, долговечности и степенью усталостного повреждения, а также длительностью стадии упрочнения и разрыхления в зависимости от уровня напряжения и типа материала имеется определенная связь.

Другой важной особенностью неизотермического нагружения является то обстоятельство, что характер поциклового изменения напряжений и деформаций, определяющий кинетику накопления усталостного и квазистатического повреждений, в значительной степени обусловлен реализующейся комбинацией процессов нагружение—разгрузка и нагрев—охлаждение. В определенных случаях разрушение в неизотермических условиях может происходить при значительно меньшем (до 4—5 раз и более) числе циклов нагружения, чем при постоянной температуре.

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов; во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности; в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении.

Для исследования кинетики накопления усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины применялся метод динамической петли гистерезиса, предполагающий измерение площади петли гистерезиса и ее ширины, характеризующих необратимо

Этот эффект можно использовать в случае прогнозирования долговечности конкретных конструктивных элементов при нестационарном режиме нагружения [18]. Из приведенных выше данных видноя что величина неупругой деформации за цикл Аен является характеристикой интенсивности накопления усталостного повреждения в конкретном металле при заданных условиях нагружения и может исполь-

24. Трощенко В. Т., Коваль Ю. И. Закономерности накопления усталостного повреждения в сталях 45 а 1X13 в условиях программного изменения нагрузки.— Пробл. прочности, 1973, № 12, с. 9—15.

В каждом циклически нагружаемом теле проходит процесс накопления усталостного повреждения со стадиями зарождения трещины и

В качестве характеристик интенсивности накопления усталостного повреждения принимались в дальнейшем значения неупругой деформации и удельной рассеянной энергии, соответствующие горизонтальному участку на зависимостях Де — N, D — N, если он наблюдался, или их значения при числе циклов нагружения, равном 0,5NP.

Для большинства деталей, подвергающихся испытаниям переменной нагрузкой, требуется расчетное определение эксплуатационной прочности. Для этого почти во всех случаях используются гипотезы накопления усталостного повреждения типа гипотезы Май-нера. В этих гипотезах действительная рабочая нагрузка должна быть представлена в виде многоступенчатой нагрузки или спектров нагрузки. Исходя из результатов, полученных по одноступенчатой переменной нагрузке, компоненты повреждения принимаются пропорционально отношению цикла колебательного нагружения и суммируются до выполнения условия отказа, заданного в простейшем Случае у Майнера [1] выражением

Рекомендуемым в настоящей работе расчетным методом в отличие от линейных расчетов накопления усталостного повреждения учитываются эффект последовательности различных по величине переменных нагрузок, влияние объема периодических спектров нагрузок, а также снижение первоначальной усталостной прочности из-за повреждения вследствие предварительной циклической нагрузки. Этот метод позволяет также производить расчет долговечности при заданной стохастической нагрузке. В настоящее время описываемый расчетный метод применим в тех случаях, когда переменная нагрузка воздействует при своем постоянном среднем значении и материал в процессе развития усталости преимущественно раз упрочняется.

Очевидно, одним из важнейших предположений успешной лабораторной оценки усталостной долговечности является качественная репродукция (имитация) эксплуатационной нагрузки или эквивалентность имитированной и эксплуатационной нагрузок. Теоретически можно, правда, требовать, чтобы эти процессы совпадали во всех характеристиках, но практически целый ряд причин приводит к тому, что имитируются только некоторые свойства случайного процесса. Это, естественно, ставит новые проблемы по выяснению влияния отдельных параметров нагрузки на усталость и формулировок гипотез накопления усталостного повреждения при случайном нагружении.