Напряжений оказывается

Исходное поле напряжений оказывает влияние только на напряжения, необходимые для возникновения трещины. В начальный период развития трещина вследствие очень высокого градиента напряжений у ее вершины оказывает незначительное влияние на исходное поле напряжений у концентратора. Однако начиная с некоторой глубины, при которой влияние концентратора ослабевает, а размер трещины становится значительным, определять дальнейшее развитие трещины начинает концентрация напряжений у ее вершины. Необходимым условием развития трещины является наличие в образце к этому моменту напряжений, величина которых полностью определяется трещиной как концентратором напряжений. В этот момент образцы с любыми исходными концентраторами напряжений превращаются в образцы с одинаковым и предельно резким концентратором напряжений — трещиной. Отсюда следует, что^ действительное напряжение, необходимое для распространения трещины одной и той же длины в образцах с любым исходным концентратором напряжений, постоянно.

очень короткое время. Для этих материалов можно считать, что зависимость между напряжением, при котором первоначально появилась усталостная трещина, и In Л/ приближается к диаграмме S—N. В табл. 6.10 приведены составы полимерных растворов (REM) и полимерных бетонов (REC), из которых изготовлены образцы для проведения испытаний на циклический изгиб. Диаграммы 5—N, полученные в результате этих испытаний, приведены на рис. 6.62 и 6.63. Символы А, В, С, D, Е, F на этих рисунках соответствуют аналогичным символам в марках материалов, приведенных в табл. 6.10 [6.58]. Отличительная особенность диаграмм S—N, полученных для материалов с дисперсными частицами, состоит в том, что диаграммы располагаются практически горизонтально. Это обстоятельство указывает на то, что изменение напряжений оказывает значительное влияние на усталостную долговечность материала,

Изменение усилий обсечки с варьированием углов а и Y связано также со своеобразным влиянием последних на концентрацию напряжений в зоне среза. Действительно, по мере увеличения переднего и заднего углов имеет место прогрессивное уменьшение усилий обсечки- При этом при малых и ограниченных значениях у преобладающее влияние в качестве концентратора напряжений оказывает увеличение заднего угла а. При больших значениях переднего угла (у=30°) влияние заднего угла на усилие обсечки сглаживается.

при этом получаемый более высокий прирост предела упругости после закалки в дополнительно легированных сталях относительно стали ШХ15СГ сохраняется при всех температурах отпуска. Подъем предела упругости в температурном интервале 150—:225° С практически не связан с распадом остаточного аусте-. нйт В сталях ШХ15СГ, ШХ15СГФ и ШХ15СШ количество остаточного аустенита после закалки с оптимальных температур соответственно составляет 13,4; 9,9; 14,3%. При оптимальных температурах отпуска 170—180° С превращается только 0,5; 0,9; 1,2% остаточного аустенита соответственно, а предел упругости резко возрастает и. составляет для сталей ШХ15СГ -г-. 105 кгс/мма, ШХ15СГФ — 115 кгс/мма, ШХ15СГМ — 123 кгс/мм*., .Повышение предела упругости в процессе отпуска 170— 225° С объясняется снятием остаточных напряжений и повышением устойчивости тонкой структуры [111, 138J. По-видимому, снятие напряжений оказывает основное влияние-на повышение, предел а удругоети, так как после отпуска при 170—180° С в изоте.рмине-. 26

Схема главных напряжений оказывает влияние на способность деформируемого тела к пластической деформации. Классические опыты Кармана с мрамором показали, что при линейном сжатии мрамор ведёт себя как хрупкое тело, а при наличии трёхосного (всестороннего) неравномерного сжатия проявляет способность к пластической деформации.

Схема главных напряжений оказывает влияние также на сопротивление деформации. Если главные напряжения, участвующие в схеме, имеют одинаковые знаки (одноимённая схема), то они дают в плоскости сдвига различно направленные компоненты сдвигающего напряжения. Благодаря этому повышается сопротивление по сравнению с истинным сопротивлением, т. е. сопротивлением при линейном растяжении. Если главные напряжения, участвующие в схеме, имеют разные знаки (разноимённая схема), то они дают в плоскости сдвига одинаково направленные компоненты сдвигающего напряжения. Благодаря этому понижается сопротивление деформации по сравнению с истинным сопротивлением. На фиг. 9 более низким номером с индексом С отмечены схемы, отвечающие более низкому сопротивлению, буквами а и б отмечены промежуточные схемы.

Во втором цикле нагружения (рис. 4.28, в) наблюдается аналогичная картина, с той лишь разницей, что абсолютные величины деформации ползучести для всех рассматриваемых режимов становятся меньше соответствующих величин первого цикла. Это обстоятельство связано с эффектом упрочнения материала при исходном деформировании. Однако с дальнейшим ростом числа циклов нагружения (Лг = 4, рис. 4.28, г и N = 5, рис. 4,28, д) развитие деформации циклической ползучести для двух наиболее напряженных из рассматриваемых режимов нагружения (кривые 3 и 4) усиливается, поскольку материал оказывается уже достаточно поврежденным (в этих случаях Np = 5 -=- 6 циклов), в то время как для других двух режимов (кривые 1 и 2) характерным остается уменьшение ет. В последнем случае накопленное к 4-му и 5-му циклам нагружения повреждение еще сравнительно мало и в относительных единицах составляет d ^ 0,1. Из этих данных видно, что вместе с уровнем действующих напряжений и формой цикла нагружения на характер развития деформации ползучести в течение выдержек с наложением на них (или без наложения) высокочастотных напряжений оказывает существенное влияние и уровень накопленного в материале к данному моменту повреждения.

Существенное влияние на достигнутый при испытаниях максимальный уровень резонансных напряжений оказывает демпфирование, которым обладает объект эксперимента. Поэтому, когда необходимо дальнейшее .повышение уровня резонансных напряжений, нужно обратить особое внимание на величину демпфирования в испытуемой системе. Логарифмический декремент колебаний можно определить в процессе эксперимента по параметрам резонансной 'кривой. Если логарифмический декремент при испытании монолитных металлических деталей превышает 0,01, то в первую очередь следует обратить внимание на то, как закреплен объект эксперимента, поскольку главной причиной повышенного демпфирования в подобных случаях является возможность смещения в стыках. При смещениях на поверхностях стыка часто наблюдается контактная коррозия. Иногда причиной повышенного демпфирования являются трещины в испытуемой детали, которые не были обнаружены.

Существенное влияние на структуру пограничных слоев адгези-ва, а следовательно, и величину внутренних напряжений оказывает природа субстрата. Так, внутренние напряжения в клеевой прослойке, сформированной между поверхностями стекла и стеклопластика, больше, чем между поверхностями стекло — стекло {Л. 66]. это объясняется большей адгезией полимера к стеклопластику по сравнению со стеклом. Сравнительный анализ внутренних напряжений'

Значительное влияние на распределение нагрузки и напряжений оказывает относительное отклонение шага резьбы соединения:

Поле главных напряжений оказывает большое влияние на параметры деформирования. Чем больший объем заготовки нагружен сжимающими напряжениями, тем большую величину деформаций допускает материал без разрушения. Максимальная величина деформации может быть получена при всестороннем неравномерном сжатии.

На основании экспериментальных результатов проанализирована возможность получения диссипативных структур, в частности структур, типа вихревых и, следовательно, различных кривых упрочнения при изменении нуги деформирования в условиях наложения высоких гидростатических давлений в металлах и сплавах с низкой симметрией кристаллический решетки, а также, что особенно важно, в высокосимметричных кристаллических системах при реализации запрещенных подстроек нижнего уровня- В ОДК поликристаллических металлах И сплавах причиной образования вихревых структур является формирование ярко выраженной аксиальной текстуры <110>, приводящее к переходу о схемы осесимметричной деформации к схеме плоской деформации в кристаллитах с такой ориентацией, вследствие чего поперечное сечение данных кристаллитов становится эллиптичным с малой осью эллипса вдоль направления <001>, а большой осью — вдоль <011>. В результате протекания динамических аккомодационных процессов, обеспечивающих неразрывность, поликристаллического агрегате, происходит закручивание лентообразных элементов структуры вокруг оси деформации. Такая вихревая структура обеспечивает сохранение высоких пластических характеристик деформированных ОЦК поликристаллов в сочетании с повышенным уровнем прочностных свойств, В заключении необходимо отметить, что аналогичная ситуация наблюдается и при деформации ГПУ поликристаллов в условиях высоких гидростатических давлений. В этом случае также происходит переход к системе плоской деформации по мере развития аксиальной текстуры <1010>, являющейся основной ориентировкой при одноосном растяжении ГПУ поликристаллических металлов и сплавов под давлением. В результате при ориентации кристаллитов с направлением <1010> вдоль оси деформации изменение их размеров в поперечном сечении ПОД действием радиальных сжимающих напряжений оказывается анизотропным. Данное обстоятельство связано с затрудненностью пластической деформации вдоль оси <0001> вследствие кулевых факторов Шмидп для основных систем скольжения. Поэтому в результате формирования текстуры <110> в ОЦК поликристаллах, происходит образование лентообразных элементов структуры с их последующим закручиванием вокруг оси деформации.

материала в крайних волокнах (в точках т) благодаря перестройке кристаллов и упрочнению. Только после этого возобновляется рост напряжений в крайних волокнах до величины сгв и происходит разрушение детали. Таким образом, на стадии, близкой к разрушению, у образца из пластичного материала по сечению с надрезом распределение напряжений оказывается более равномерным. 13 этом случае влияние концентрации оценивается

В жаропрочных сплавах в области малоцикловой усталости, когда предельное состояние достигается в условиях отрицательной асимметрии цикла, имеет место возрастание СРТ по сравнению с развитием трещины при отнулевом (пульсирующем) цикле нагружения [22]. С возрастанием уровня напряжения влияние отрицательной асимметрии цикла становится существенней и СРТ значительно возрастает. Сопоставление последовательно снижаемого уровня напряжения на СРТ показало, что при достижении уровня напряжения 500 МПа отрицательная асимметрия цикла и пульсирующий цикл нагружения оказывают эквивалентное воздействие на рост трещины. Это связано с тем, что локальная асимметрия цикла нагружения, определяемая протеканием процесса пластической деформации перед вершиной концентратора напряжений, оказывается недостаточной для заметного влияния на процесс разрушения. Следовательно, определение закрытия вершины трещины в разных зонах вдоль фронта трещины при отрицательной асимметрии цикла должно быть осуществлено в зависимости от размера зоны пластической деформации. Для длинных трещин с возрастанием размера указанной зоны по длине трещины имеет место ослабление влияния отрицательной асимметрии цикла на СРТ. В области малоцикловой усталости ослабление роли отрицательной асимметрии цикла на рост малых трещин в пределах нескольких миллиметров от вершины концентратора напряжений происходит по мере снижения размеров формируемой перед ним зоны.

Возникновение усталостных трещин в образцах различных размеров происходило на самой ранней стадии нагружения. При этом наблюдалась тенденция к уменьшению относительной долговечности до образования трещины с увеличением размеров образца. Вместе с тем, несмотря на равенство критических (максимальных) напряжений, при которых возможно еще существование нераспространяющихся усталостных трещин для образцов различных размеров, предельный размер этих трещин для крупных образцов был существенно меньше, чем для мелких (см. табл. 8). Полученные результаты еще раз говорят о том, что основным параметром, определяющим пределы области существования нераспространяющихся усталостных трещин в образцах различных размеров, является градиент напряжений. Действительно, для образцов различной ширины изменение градиента напряжений оказывается практически незаметным: от 4,189 мм-1 для образцов шириной 50 мм до 4,247 мм-1 для образцов шириной 200 мм. Таким образом, можно утверждать, что одинаковый диапазон напряжений, в котором в данном случае существовали нераспространяющиеся усталостные трещины в образцах различных размеров, является следствием

Аналогичная картина наблюдается и в случае, когда в зоне концентратора напряжений присутствуют остаточные напряжения сжатия термического или механического происхождения [13]. При симметричном цикле внешнего нагружения (или асимметричном цикле с малыми средними напряжениями растяжения) действительный цикл нагружения материала в области концентратора напряжений оказывается асимметричным со средними напряжениями сжатия, поэтому практически всегда в деталях с концентраторами напряжений, имеющих остаточные напряжения сжатия, возникают нераспространяющиеся усталостные трещины.

в то время как коэффициент вариации действующих переменных напряжений оказывается более высоким: va = S\DOv ~ 0,1 4-0,4 и более.

ных значениях и величину приращения деформации за цикл. На рис. 19 приведены соответствующие данные, причем A<&> для случая концентрации напряжений оказывается для рассматриваемых условий нагружения величиной порядка тысячной доли процента за цикл. Последнее обстоятельство приводит к преобладанию доли усталостного повреждения при длительном циклическом разрушении конструктивных элементов с концентраторами.

поперечному сечению. В этом случае глубина выточки не является фактором, существенно влияющим на коэффициент концентрации; таким фактором становится отношение (Ь — t)/p = a/p. При прочих одинаковых условиях, чем меньше р, тем выше коэффициент концентрации. Особенно сильной концентрация напряжений оказывается у дна тонких трещин, где величина р исчезающе мала.

г) Однородным полем напряжений в теле называется такое, при котором во всех точках тела на одинаково ориентированных площадках действуют одинаковые по величине и направлению напряжения. Особенно неоднородным поле напряжений оказывается в условиях, способствующих концентрации напряжений {при наличии концентраторов напряжений). Призматический брус, растянутый силами, равномерно распределенными по торцам, — пример тела, находящегося в однородном напряженном состоянии, т. е. тела, в котором поле напряжений однородно.

Если периодическое изменение напряжений происходит по иному закону, нежели изображенный на рис. 2.52, г, например по гармоническому закону (2.53, а), то вследствие не мгновенного нагружения и разгрузки отставание деформаций от напряжений оказывается меньшим, чем при законе по рис. 2.52, г. Поэтому петля гистерезиса

Наконец, если а1> 0, сг2 = 0, а3<0, то направляющей кривой полных напряжений оказывается гипербола (две ветви)