Напряжений подчиняется

Напряжения оказывают определенное влияние на коррозию металлов и заслуживают особого внимания со стороны конструкторов. Эти вопросы подробно рассмотрены в гл. VII. Концентрация напряжений, возникающих при штамповке и сварке, так же как и сильные местные напряжения, возникающие в результате неправильного конструирования, могут ускорить процесс коррозии металлов. Имеется значительное количество данных, подтверждающих, что при наличии в металле остаточных напряжений или приложенных извне нагрузок могут образоваться локальные гальванические элементы. В результате на участках металла, подверженных действию наибольших напряжений, появляются коррозионные поражения в виде трещин.

Полимерные материалы имеют свои особенности взаимодействия с абразивной средой. Механизм абразивного изнашивания полимерных материалов определяется степенью их эластичности. В высокоэластичный материал: резину, вулкан, полиуретановый вулканизат и др. — абразивные частицы легко вдавливаются, не вызывая пластической деформации даже при глубоком внедрении. Не касаясь сложной картины напряженного состояния в полимере, нетрудно представить себе, что сила трения впереди зерна вызывает сжатие, а сзади него - растяжение. Под действием многократных растягивающих напряжений появляются микродефекты (разрывы межмолекулярных и химических связей) и разрывы. Часть материала уносится с поверхности с образованием волнообразного рельефа из выступов и впадин в направлении, перпендикулярном движению абразива, образуя своеобразную текстуру поверхности. При дальнейшем трении под влиянием переменных растягивающих напряжений первичные выступы неровностей изнашиваются, но волнистый рельеф поверхности сохраняется.

В результате воздействия знакопеременной нагрузки в местах концентрации напряжений появляются не видимые невооруженным глазом трещины, которые по мере работы образца распространяются по всему сечению и приводят к излому.

При больших нагрузках в зонах концентрации напряжений появляются пластические деформации. На рис. 7.8 показано изменение напряжений ау в МПа и интенсивности деформаций EI в наиболее нагруженном сечении пластинки 30X30 мм с отверстием, а также изменение нормальных напряжений ав в МПа и интенсивность деформаций 8,6 на контуре отверстия (материал пластины — сталь 45, ат = 650 МПа). Расчет произведен вариационно-разностным методом. Штриховыми линиями показано решение упругой задачи, сплошными •— расчет по деформационной теории пластичности.

Замок елочного типа. Для лопаток газовых турбин (рис. 9.17) такой замок имеет основное применение. Профиль зубцов замка аналогичен профилю упорной резьбы, число контактирующих зубьев в соединении от 2 до б. Замки в турбинах работают в сложных силовых и температурных условиях. Центробежные и газовые силы вызывают достаточно высокие осевые номинальные напряжения во впадинах под первой парой контактирующих зубьев (~ 100—180 МПа). При этих напряжениях и высокой температуре (до 700° С) уже в начальный момент времени в зонах концентрации напряжений появляются упругопла-стические деформации, а со временем развиваются деформации ползучести. Эти ответственные соединения разрушаются обычно в пазах хвостовиков и диска—зонах концентрации напряжений и деформаций.

В дальнейшем при достижении питтингами достаточной глубины h вследствие возникновения механической концентрации напряжений появляются микротрещинки глубиной Г, т.е. наступает / период корррози-онно-усталостного разрушения, который обычно связывают с возникновением коррозионно-усталостных трещин. По мере увеличения длины / этих микротрещин, которые обнаруживаются на поверхности металла в виде отростков у коррозионных язв, происходит соединение двух или нескольких близко расположенных между собой и находящихся примерно в-одной плоскости микротрещин, например А и Б. Такое соединение промежуточными трещинами очагов зарождения коррозионно-усталостных трещин приводит к усилению концентрации напряжений и созданию условий для формирования магистральной трещины.,На некоторой глубине fj, различной для разных материалов и условий испытаний, близко расположенные микротрещины могут сливаться в одну магистральную. Докритический рост коррозионно-усталостной трещины относят ко // периоду усталостного или коррозионно-усталостного разрушения, а ускоренное развитие трещины, долом — к /// периоду. При близком расположении в разных плоскостях перекрывающихся коррозионно-усталостных трещин создаются условия для изгиба заключенного между ними металла вследствие возникновения момента М. Изгибающий момент обусловливает возникновение у вершин главных коррозионно-усталостных трещин нормальных напряжений а2, действующих примерно перпендикулярно к направлению главных нормальных напряжений QI, ответственных за развитие первичных коррозионно-усталостных трещин. Таким образом создаются условия для образования продольных коррозионно-усталостных трещин, рост которых может обусловить срез

Деформации обрабатываемой заготовки. Под действием усилий закрепления заготовки и- резания, собственного веса, нагрева в процессе обработки и перераспределения внутренних напряжений появляются те или иные деформации детали, вызывающие соответствующие погрешности. •

ходит в хрупкое состояние, и под действием внутреннего давления и температурных напряжений появляются трещины. ,

Следующей стадией повреждений при коррозионно-термичес-кой усталости является распространение образовавшейся микротрещины. При большом уровне термических напряжений появляются транскристаллитные трещины, которые постепенно округляются за счет интенсивного окисления краев. Предшествующая пластическая деформация, как известно, увеличивает скорость коррозии. Соответствено скорость распространения трещины вглубь замедляется в результате притупления конца трещины.

Полимерные материалы имеют свои особенности взаимодействия с абразивной средой. Механизм абразивного изнашивания полимерных материалов определяется степенью их эластичности. В высокоэластичный материал: резину, вулкан, полиуретановый вулканизат и др. — абразивные частицы легко вдавливаются, не вызывая пластической деформации даже при глубоком внедрении. Не касаясь сложной картины напряженного состояния в полимере, нетрудно представить себе, что сила трения впереди зерна вызывает сжатие, а сзади него — растяжение. Под действием многократных растягивающих напряжений появляются микродефекты (разрывы межмолекулярных и химических связей) и разрывы. Часть материала уносится с поверхности с образованием волнообразного рельефа из выступов и впадин в направлении, перпендикулярном движению абразива, образуя своеобразную текстуру поверхности. При дальнейшем трении под влиянием переменных растягивающих напряжений первичные выступы неровностей изнашиваются, но волнистый рельеф поверхности сохраняется.

Как известно, распределение напряжений подчиняется уравнениям теории упругости, аналогичным уравнениям гидроди-

Между сопротивлением У. и статич. прочностью существует связь, характеризуемая зависимостью .предела У. от предела прочности. В области высоких значений прочности указанные зависимости отклоняются от линейных и увеличение предела У. замедляется, это объясняется усилением влияния 'дефектов поверхности и структуры на~* возникновение усталостного разрушения. TY'к. усталостные разрушения зарождаются в области дефектов, а эти дефекты обычно "носят случайный характер, то хар-кам У. свойственно рассеяние, подчиняющееся вероятностным закономерностям. Так, число циклов, необходимое для усталостного разрушения Достаточно большого количества образцов при данной величине переменных напряжений, подчиняется обычно нормально-логарифмическому распределению, как это представлено на рис. 2, где нанесены в нормально-логарифмическом масштабе накопленные' вероятности разрушения от числа циклов. С уменьшением амплитуды напряжений * рассеяние 'обычно "увеличивается, оно в сильной степени'зависит or

5. Исследованиями циклической трещиностойкости металла сварного шва трубы из стали группы прочности Х70 показано, что зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений подчиняется логарифмическому закону. Найденные эмпирические коэффициенты полученной в работе зависимости позволяют проводить расчет ресурса безопасной эксплуатации трубопроводов с различными дефектами в сварном шве.

Если плотность распределения действующих и опасных напряжений подчиняется нормальному распределению, то

Пусть распределение амплитуд эквивалентных напряжений подчиняется экспоненциальному закону распределения с. плотностью

Рассмотрим случай, когда кривая усталости описывается уравнением (1.2), а распределение действующих напряжений подчиняется экспоненциальному закону с плотностью (13.10). Подставив (1.2) и (13.10) в формулы (13.8) и (13.9), получим следующие выражения для определения первых двух моментов распределения долговечности:

Так, для случая, когда кривая усталости описывается уравнением (1.2), а распределение амплитуд напряжений подчиняется закону Вейбулла с плотностью

повреждений, можно воспользоваться методикой, изложенной в § 13. Если, например, распределение амплитуд напряжений подчиняется закону Релея с плотностью (14.2), то тогда кинетическое уравнение накопления усталостного разрушения (13.33) принимает следующий вид:

Примем, что распределение амплитуд напряжений подчиняется закону Релея с плотностью, определяемой по формуле (14.2).

В этом случае, полагая, например, что распределение амплитуд напряжений подчиняется экспоненциальному закону (20.10), приходим к следующему дифференциальному уравнению, описывающему усредненную закономерность роста трещин:

Между сопротивлением У. и статич. прочностью существует связь, характеризуемая зависимостью предела У. от предела прочности. В области высоких значений прочности указанные зависимости отклоняются от линейных и увеличение предела У. замедляется, это объясняется усилением влияния дефектов поверхности и структуры на возникновение усталостного разрушения. Т. к. усталостные разрушения зарождаются в области дефектов, а эти дефекты обычно носят случайный характер, то хар-кам У. свойственно рассеяние, подчиняющееся вероятностным закономерностям. Так, число циклов, необходимое для усталостного разрушения достаточно большого количества образцов при данной величине переменных напряжений, подчиняется обычно нормально-логарифмическому распределению, как это представлено на рис. 2, где нанесены в нормально-логарифмическом масштабе накопленные вероятности разрушения от числа циклов. С уменьшением амплитуды напряжений рассеяние обычно увеличивается, оно в сильной степени зависит от