Напряжений проявляется

напряжений. Прочность конструкций, изготовленных из однородных изотропных материалов, при простых схемах нагружения, таких как растяжение, сжатие и кручение, можно оценить, сравнивая вычисленные напряжения с пределами текучести или прочности материалов, которые определяются из опытов на растяжение, сжатие и кручение. Для более сложных напряженных состояний и неоднородных ортотропных материалов, с которыми наиболее часто приходится встречаться при проектировании и расчете конструкций из композиционных материалов, практически невозможно поставить эксперимент и моделировать это состояние. Для оценки прочности конструкции необходимо использовать критерии разрушения или поверхности разрушения, основанные на предсказании поведения материала при реализуемых условиях нагружения. Критерий разрушения, или поверхнрсть разрушения, представляет собой аналитическую интерпретацию в пространстве напряжений границы допустимых напряженных состояний, в пределах которой материал может работать при заданных условиях без разрушения.

При обсуждении критериев разрушения композиционных материалов необходимо иметь полное представление о природе рассматриваемых явлений и определить понятие «разрушение» в том смысле, в котором оно обычно используется при анализе этих материалов. Прочность слоистой структуры — это ее способность выдерживать заданный уровень термомеханического нагружения без разрушения. Поэтому разрушение будем рассматривать как предел несущей способности материала при всех возможных напряженных состояниях. 'Предельные состояния могут быть представлены аналитически для данного материала поверхностью разрушения. Как и для металлов, под пределом текучести слоистой структуры будем понимать уровень напряжений, соответствующий началу неупругого деформирования, микроструктурный механизм которого для металлов и композиционных материалов существенно различен. Растрескивание — это мгновенное образование свободных поверхностей в материале, которое может ускорить его разрушение. Различать эти понятия необходимо для понимания построения и последующего применения критериев прочности композиционных материалов.

Величина натяга имеет важное значение, так как под влиянием релаксации напряжений прочность соединения падает и по истечении некоторого времени крепление подшипника может

После отжига для снятия напряжений прочность сплавов как при комнатной, так и при повышенной температуре испытания существенно выше, чем у нелегированного молибдена. Это согласуется с тем, что температура хрупковязкого перехода, определенная по результатам испытания ударной вязкости образцов Шарпи с надрезом, у сплавов немного ниже.

К основным факторам, определяющим коррозионную усталость относятся: активность коррозионной среды; уровень действующих циклических напряжений; прочность и коррозионная стойкость металла; число циклов в единицу времени.

32. Способы подготовки поверхностей деталей под покрытие напылением и их влияние на предел выносливости, эффективный коэффициент концентрации напряжений и прочность сцепления

Способ подготовка Пре~;ол выносливости МПа Эффективный коэффициент концентрации напряжений Прочность сцепления. МПв

пряжений. Обычно эти напряжения концентрируются в местах углублений, и при достижении критической величины напряжений прочность нарушается, в материале возникают трещины, которые создают заклинивающие усилия и затем вызывают разрыв всего тела в целом.

Способ подготовки Предел выносливости, МПа Эффективный коэффициент концентрации напряжений Прочность соединения покрытия с основой, МПа

между линиями 5 и 6) характеризуется нестабильным ростом усталостной трещины. Напряжение долома в области многоцикловой усталости не зависит от его уровня и исходного уровня концентрации напряжений. Прочность близка к истинному напряжению отрыва.

При этом равновесные фазы не образуются. В процессе вылеживания при комнатной температуре или при температурах до 200° С избыточные фазы переходят из неравновесного в промежуточное состояние, отличающееся от равновесного иным составом, формой и распределением частиц. Эти частицы настолько малы, что неразличимы под оптическим микроскопом. Вследствие их большой дисперсности и возникающих локальных напряжений в решетке (так называемых когерентных напряжений) прочность повышается. Поэтому наличие этих частиц после определенного времени вылеживания можно установить измерениями твердости. Прочность сплава повышается до некоторого предельного значения в результате непрерывного образования промежуточных выделений. Скорость роста и максимальное значение прочности зависят от температуры вылеживания. При этом нужно следить за тем, чтобы металл не находился слишком длительное время при повышенных температурах, что может привести к образованию равновесных фаз и разупрочнению.

возможна лишь по сумме фрактографических признаков. Влияние термоциклических напряжений проявляется, как правило, в наличии нечеткого сглаженного, иногда даже как бы оплавленного макроусталостного рисунка, плотного слоя окислов и сопутствующих трещин (многоочаговость в изломе). Прохождение излома по границам зерен также является дополнительным признаком термоусталостного характера разрушения, если межзе-ренное разрушение не может быть объяснено другими причинами, вытекающими из условий работы изделия или состояния материала. Электронно-фрактографическое исследование может подтвердить наличие повторных напряжений даже в том случае, когда макроскопические признаки термоусталости выражены очень слабо.

В последующем исследовании взаимодействия водорода с титаном и некоторыми его сплавами установлено [62], что реакция в значительной степени зависит от чистоты водорода, природы металла и состояния поверхности сплавов. К другим факторам, влияющим на включение водорода, относятся: давление водорода, продолжительность и температура испытания, а также состав сплава. Микроструктурный анализ показал, что включение водорода было относительно однородным; слои гидрида были зафиксированы на поверхности и в глубине металла. Примером, показывающим ускоряющее действие напряжений, является поведение сплава Ti — 6 А1 — 4 V, на котором после экспозиции под действием напряжения и температуры выявлен интенсивный питтинг. В этом примере влияние напряжений проявляется в скалывании гидридных слоев, что облегчает дальнейшее протекание реакции. Сравнительно недавно взаимодействие газообразного водорода с серией металлов и сплавов, включая титан, было изучено в работе [169]. Большинство данных этих исследований не опубликовано, но некоторые результаты представлены на конференции AIME (май 1970 г. Лас-Вегас). Наиболее важными являются следующие результаты:

Влияние концентрации напряжений проявляется лишь в переходной зоне размером х < (1,5 ... 2) г (см. рис. 4.27). Для сечений х> 2г оболочечной части конструкции напряженное состояние определяется в основном изгибающим моментом, обусловленным краевым эффектом.

При введении в сталь ванадия, титана, ниобия и циркония образуются труднорастворимые в аустените карбиды. Эффективность воздействия этих элементов (измельчение зерна, снижение порога хладноломкости, уменьшение чувствительности стали к концентраторам напряжений) проявляется лишь при их малом содержании в стали (до 0,15%); при большем количестве они вызывают снижение прокаливаемости и сопротивления стали хрупкому разрушению, что обусловлено выделением по границам зерен значительного количества карбидов типа МеС (VC, TiC и др.).

Влияние остаточных напряжений проявляется главным образом при наличии концентраторов напряжений. Так, снижение усталостной прочности могут вызвать поры, оказавшиеся в протяженных швах, где остаточные напряжения в направлении вдоль шва имеют наибольшие значения и трещины от пор растут поперек шва.

образцах показано на рис.9.3.16. Образцы нагружали отнулевым пульсирующим циклом при осевом приложении растягивающего усилия. Результаты испытаний представлены на рис.9.3.17. Можно видеть, что изменение знака остаточных напряжений на порядок изменило число нагружений N^, необходимое для начала роста трещины. Было также показано, что наибольшее влияние растягивающих остаточных напряжений проявляется при невысоких переменных напряжениях и симметричном цикле нагружения.

В настоящей главе рассматривается поведение конструкционных материалов, в основном сталей, при низких температурах. Выделение этого вопроса в отдельную главу вызвано тем обстоятельством, что в интервале низких температур у наиболее широко используемых в сварных конструкциях сталей уменьшение вязкости в зоне концентрации напряжений проявляется весьма сильно и может приводить к хрупкому разрушению.

Влияние параметров геометрии соединения на концентрацию напряжений проявляется комплексно, и это затрудняет выбор ап для рас- „ „ „

Влияние концентрации напряжений проявляется лишь в переходной зоне размером х < (1,5 ... 2) г (см. рис. 4.27). Для сечений х> 2г оболочечной части конструкции напряженное состояние определяется в основном изгибающим моментом, обусловленным краевым эффектом.

Продавливание через очко. Имеет признаки изгиба, вдавливания, среза. Напряженное состояние очень сложное вследствие возникновения контактных напряжений по контуру очка и в зоне пуансона. Влияние контактных напряжений проявляется в резком изменении направления магистральной трещины (рис. 63), в частом отсутствии фокуса излома и зеркальной зоны.