Напряжений соответствующая

Таким образом, разрушения при циклических нагрузках отличаются от статических изломов лишь наличием гладкой с матовым блеском поверхности усталостного излома. Строение собственно усталостного излома зависит от большого количества факторов, в частности, от амплитуды циклов, паузы между ними и др. При нагружении с разными амплитудами напряжений и пауз между ними в усталостном изломе отмечаются усталостные линии, кон-центрично расходящиеся от очага разрушения как от центра. По соотношению зоны усталостного и статического излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам на-пряЬкений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствуют об устойчивом распространении трещин при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояний между усталостными линиями

го излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома.

где b и б — ширина и толщина ремня (см. рис. 3.64, б и табл. 3.4). Расчет на долговечность выполняют как проверочный по частоте пробегов ремня в секунду. Долговечность ремня, т. е. его способность сопротивляться усталостному разрушению, зависит как от значений напряжений, так и от частоты цикла напряжений. Из эпюры напряжений (см. рис. 3.72) видно, что ремень работает при перемедных напряжениях, причем один цикл напряжений соответствует полному пробегу ремня. Частота цикла напряжений равна частоте пробега ремня в секунду:

Площадки, взятые в окрестности точки М среды, для которых процесс нарастания напряжений соответствует выполнению условия (2.4.43) раньше, чем по другим площадкам, называются площадками скольжения.

Третий период процесса, продолжительность которого ?3 —, — [/н — (/"агр -f- h) }lc, начинается с момента t01, — Ша0, когда одновременно с отражением волны нагрузки формируется и распространяется продольная волна нагрузки в направлении боковой поверхности плиты с конечной скоростью с. При вычислении скорости с предположим, что деформация плиты относительно координаты xz = 3 является плоской, этому случаю соответствуют перемещение % вдоль координатной линии х1 = а и перемещение и3 вдоль координатной линии г. Переднему фронту волны напряжений соответствует упругое состояние плиты, поэтому уравнения движения имеют вид:

В связи с тем что пока еще не накоплены экспериментальные данные для теоретически обоснованных расчетов на долговечность по формуле (8.27), долговечность учитывают косвенным путем по частоте пробегов ремня в секунду. Долговечность ремня, т. е. его способность сопротивляться усталостному разрушению (образованию трещин, надрывов, расклеиванию и т. п.), зависит не только от значения напряжений, но также от характера и частоты цикла изменения этих напряжений. Для уменьшения напряжений, а именно напряжений изгиба [см. формулу (8.20)], которые являются наиболее опасными, рекомендуется выбирать возможно больший диаметр малого шкива dt (если позволяют габариты передачи), что благоприятно влияет на долговечность, а также на тяговую способность передачи. Из эпюры напряжений (см. рис. 8.20) видно, что ремень работает при переменных напряжениях, причем полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня, при котором напряжения меняются 4 раза. Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:

Полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня, при котором четыре раза меняются напряжения (см. рис. 17.6). Число пробегов ремня за весь срок работы передачи пропорционально частотепробегов:

Это особенно наглядно видно из сопоставления периодов роста трещины в сечениях лонжерона на относительных радиусах 0,5 и 0,71. Расчеты на стадии формирования П-участка и усталостных бороздок показали, что длительность роста трещины составляет около 6,45 • 105 и 3,5 • 105 единичных циклов или 180 и 70 полетов вертолета для радиусов 0,5 и 0,71 соответственно. Следовательно, с переходом от относительного радиуса 0,085 к 0,71 длительность роста трещины в сечении лонжерона уменьшается почти в 4 раза. Это согласуется с расчетами лонжеронов на прочность. Наибольший уровень напряжений соответствует интервалу длины лопасти на относительных радиусах 0,55-0,7.

Важен и еще один факт, который связан именно с коррозионным растрескиванием детали. Слияние коррозионных трещин могло быть результатом потери тягой устойчивости. Они уже были в детали и слились между собой в момент потери устойчивости. Но после этого, в результате возникшей концентрации напряжений, должна была иметь место смена механизмов разрушения от коррозионного растрескивания и усталости металла. В этом случае должен иметь место инкубационный период, который в случае высокой концентрации нагрузки и высокого уровня напряжений соответствует области малоцикловой усталости, когда большая часть долговечности соответствует периоду роста трещины. В рассматриваемом случае из условий нагружения соотношение долговечности и периода роста трещины 1100/1700(100) = 60 %. Такое соотношение вполне соответствует высокому уровню нагружения детали и выявленному шагу усталостных бороздок от 0,5 до 7 мкм.

Для того чтобы охарактеризовать сопротивляемость металла действию переменных напряжений с различной асимметрией цикла, строят так называемую диаграмму Смита или диаграмму предельных напряжений при асимметричных циклах (рис. 6). По оси ординат откладывают наибольшее напряжение цикла о~тах, а по оси абсцисс — среднее напряжение цикла 0т. Линия CAB на этой диаграмме соответствует предельным по разрушению условиям. Точки, лежащие ниже этой линии, характеризуют те сочетания ат и 0Шах, которые не вызывают разрушения при числе циклов до NB . Точки, лежащие выше линии CAB, характеризуют те сочетания напряжений ат и amaz, при которых разрушение происходит при числе циклов Л?<МБ .

Луч, проходящий через начало координат диаграммы, является геометрическим местом точек, характеризующих циклы с одинаковым коэффициентом асимметрии R, причем tgP=omas:/'0'm = 2/(/?+l). Диаграммы предельных напряжений в верхней своей части сходятся к точке, характеризующей прочность при однократном статическом нагружении. Среднее напряжение ат является ординатой прямой, проходящей под углом 45° через начало координат. Величина орди-наты, заключенная между граничными значениями максимального и минимального напряжений, соответствует размаху напряжения и равна удвоенному амплитудному значению, т. е. 2ov

Предельная амплитуда цикла, МН/м2 (кгс/мм2), — амплитуда напряжений, соответствующая пределу выносливости.

где 0а — амплитуда цикла напряжений, соответствующая долговечности ./V; 0а — амплитуда цикла напряжений, соответствующая неограниченной долговечности (N = со); А — параметр.

На рис. 2, б приведено сопоставление кривой усталости с семейством линий, пресекающих абсциссу координат в точке Ngr, а на рис, 2, а представлен восьмиступенчатый блок программы напряжений. Приняты следующие обозначения: i — номер повторения блока программы напряжения; 7 — номер уровня напряжений; k — число уровней напряжений; т — показатель степенной зависимости для кривой усталости; По — число циклов в блоке номер i; пм — число циклов на уровне напряжения номер 7 в блоке номер г; N — число циклов до разрушения; п — число циклов нагружения; пе — усталостная долговечность, N* — предельное число циклов для малоцикловой усталости; NJ—\J — число циклов, соответствующее переходу по линии постоянных повреждений с уровня 7 — 1 на уровень 7 в блоке номер г; сти/ — предел усталости; А, — число повторений блока программы напряжений до разрушения; сга — амплитуда напряжений; о~* — амплитуда напряжений, соответствующая границе между малоцикловой и многоцикловой усталостью.

ПРЕДЕЛЬНАЯ АМПЛИТУДА ЦИКЛА — амплитуда напряжений, соответствующая пределу выносливости (или пределу ограниченной выносливости).

Рис. 5.34. Направляющая кривая напряжений: а) двухосное растяжение (о^ = 4
Чтобы проводить испытания по КР на образцах данного типа, нагружающие болты вращаются до тех пор, пока не появится трещина, которая распространяется механически вдоль специальной канавки. При этом измеряют раскрытие трещины (смещение берегов) (между точками В и С на рис. 16) и длину таким образом механически нанесенной трещины. Эти значения могут быть использованы в уравнении (5) для определения KIK. Нагруженные таким образом образцы затем испытываются в коррозионной среде, где длину трещины измеряют с двух сторон образца в функции времени. Скорость трещины определяется по наклону кривой, выражающей зависимость длины трещины от времени испытаний. Интенсивность напряжений, соответствующая каждому значению скорости, может быть вычислена с помощью уравнения (5), если известны значения а и б. Длина трещины, при которой ее рост приостанавливается (если это имеет место), используется тогда для определения /dKp. Эта методика схематически показана на рис. 19.

уравнение кривой начального нагружения, а о* = а' — а" — разность напряжений, соответствующая разности деформаций е* =

На рис. 43 изображена эпюра осевых напряжений, соответствующая стадии упруго-пластической деформации. Пусть точки D и D! в сечении EtEt являются точками раздела между упругой и пластической зонами. Обозначим ординату, соответствующую точке D, через у0.

В работе рассматриваются два предельных состояния: 1 - переход металла в пластическое состояние; 2 - переход металла из состояния равномерной пластической деформации в неравномерное (неустойчивое состояние). Как известно, наступление второго предельного состояния сопровождается резкой локализацией пластических деформаций (шейкообразованием) с последующим спонтанным разрушением элемента. В данном состоянии элемента предельная равномерная деформация епр =ев равна коэффициенту деформационного упрочнения стали т, определяемого по экспериментальной зависимости a; = f (?j), аппроксимируемой степенной функцией о-; =СеД где С - константа прочности, имеющая размерность напряжения. Следовательно, интенсивность напряжений, соответствующая второму предельному состоянию, будет равной o^Cn". Для большинства трубных и аппаратостроительных сталей С = 850-1110 МПа и п = 0,1...0,25. Зависимость апр/С от п показана на рисунке 2.25. Как видно, сгпр «(0,7...0.,8) С. Для ориентировочных расчетов можно при-

Различие положения указанных областей можно объяснить следующим образом. Описываемые испытания на ползучесть выполнены при постоянной растягивающей нагрузке и постоянном внутреннем давлении, поэтому степень увеличения напряжений, соответствующая деформации ползучести, указанной для тонко-

Здесь знак «-(-» берется в том случае, если расчет ведется по неразрушенным образцам, знак « — » — по разрушенным; <з'а — амплитуда напряжений, соответствующая наименьшему уровню, при котором имелись несломавшиеся, или сломавшиеся, образцы.