Происходит усталостного

На КДУР выделяют две основные характеристики циклической трещи-ностойкости: AKth - пороговый размах коэффициента интенсивности напряжений, ниже которого усталостная трещина не распространяется, и критический размах коэффициента интенсивности напряжений АКГс, при котором происходит усталостное разрушение.

Пределом выносливости называется максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостное разрушение до базы испытаний.

Максимальное напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостное разрушение до базы испытания, называется пределом выносливости. Опыт испытания стальных образцов показывает, что если образец не разрушился до 107 циклов, то он может выдержать практически неограниченное число циклов (никогда не разрушится).

В. Н. Кащеев и М. М. Тененбаум считают, что процесс изнашивания при трении в абразивной массе определяется многими взаимо-.влняющими факторами [187, 191—194]. Для процесса характерна малая площадь контакта абразивной частицы с рабочей поверхностью, что вызывает значительные напряжения, величины которых зависят от формы и механических свойств частицы, а также от прижимающей силы. При этом возможны два случая: если возникающие напряжения превышают предел упругости, но ниже предела текучести, то происходит усталостное разрушение; если уровень напряжений выше предела текучести, то изнашивание сопровождается пластической деформацией микрообъемов и происходит последефор-мационное разрушение [187, 193]. Иногда отмечается процесс шаржирования [191, 192, 194], при котором за счет уменьшения шероховатости поверхности износ резко снижается. Его величина может даже принимать отрицательное значение, т. е. размеры и масса образца будут увеличиваться. Причинами шаржирования, по-видимому, являются неизбежное ударное действие острых абразивных частиц, их дробление и некоторые процессы адгезионного характера. Эффект шаржирования зависит от скорости перемещения абразивной массы и соотношения твердостей абразива и образца. Вероятно, он может наблюдаться только у мягких, пластичных покрытий.

Метод получения динамической петли гистерезиса основан на анализе петель гистерезиса, полученных непосредственно в процессе усталостного испытания образца. Снятие характеристик неупругости производится в условиях, когда происходит усталостное повреждение образца. _-

сматривает усталостное разрушение как процесс, в основе которого лежит наличие заранее существующих в материале дефектов и несплошностей. По мере увеличения размеров этих дефектов из-за действия циклических напряжений в общем усиливается тенденция к разрушению и уменьшается остаточная прочность. Когда уровень остаточной прочности снижается до амплитудной величины циклических напряжений, происходит усталостное разрушение. Предсказание времени жизни материалов и их остаточной прочности возможно при условии, что разработана модель развития дефектов материала и оценено их влияние на статическую прочность. В работе [52] развита полуэмпирическая детерминистическая схема для предсказания и установления взаимосвязи между распространением усталостной трещины, остаточной прочностью и временем жизни слоистых волокнистых композитов с надрезами и отверстиями. Этот подход находится в соответствии с принципами «усталостного износа»') и охватывает главные физические характеристики и механизмы разрушения, которые наблюдались при статических и усталостных испытаниях волокнистых композитов (см., например, [45]). Существует три вида такого разрушения:

При уменьшении длины мембранной зоны образца до / = г накопления деформации в ней практически не происходит, т. е. доля квазистатических повреждений ds = 0. В результате и в мембранной зоне, и в зоне концентрации накапливаются усталостные повреждения. Однако, как показывает расчет, доля усталостных повреждений в зоне концентрации больше, чем в мембранной зоне. В результате предельное состояние быстрее достигается в зоне концентрации, где и происходит усталостное разрушение.

Тормозные накладки грузовых автомобилей, имеющие большую толщину (16 мм и более) и обладающие высокой жесткостью, обрабатывают по внутренней поверхности, которой накладка закрепляется на колодке. Для получения наиболее точного размера накладки и обеспечения наилучшего прилегания ее к колодке обрабатывают ее внутреннюю поверхность, так как вследствие высокой жесткости накладки подтянуть ее к колодке заклепками не всегда удается. Такая накладка при торможениях подвергается изгибающим напряжениям, в результате чего происходит усталостное разрушение.

Ввиду анизотропности и плохой теплопроводности наполненных пластмасс (особенно содержащих волокнистые наполнители) необходимо соблюдать определенные правила при их эксплуатации и механической обработке — применять охлаждающие смазки, пользоваться специальным инструментом и т. п. При обработке и эксплуатации деталей из слоистых пластиков нельзя прилагать нагрузки в сторону, способствующую расслаиванию или сдвигу листового наполнителя и т. Д. Под влиянием Длительных механических нагрузок в статических или динамических условиях происходит усталостное разрушение пластмасс. На усталостную прочность пластмасс (так же как и на другие их свойства) сильное влияние оказывают химическое строение полимера, природа и вид наполнителя и их количественное соотношение. Постоянно действующие (статические) нагрузки вызывают ползучесть пластмассовых деталей; наиболее явно она проявляется у термообратимых пластиков (оргстекло и другие термопласты). В наименьшей степени ползучесть проявляется у стеклотекстолитов, полученных с участием полимерных связующих термонеобратимого типа.

Как указано выше, в сплавах на основе Си границы зерен являются местами концентрации напряжений и служат причиной деформации скольжением и интеркристаллитного разрушения. Если подвергать образцы циклической деформации в условиях, в которых при однократном деформировании наблюдается кажущееся полное восстановление формы, то деформация скольжения накапливается, в результате чего изменяется вид кривых напряжение - деформация. При увеличении числа циклов нагружения в конце концов происходит усталостное разрушение. Почти во всех случаях оно является интеркристаллитным разрушением. Таким образом, важной проблемой является необходимость определения различных механических свойств сплавов на основе меди с целью их практического применения. Эта проблема подробно рассматривается ниже.

и ориентировки деформировать при 100°С, то при одинаковых напряжениях образцы находятся в упругом состоянии и мартенсит под действием напряжений не образуется. При этом образцы не разрушаются [59], даже если осуществить 4600 циклов деформации. Исходя из этих результатов можно считать, что причиной усталостного разрушения монокристаллических образцов является образование и движение поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Как показывает кривая напряжение - деформация на этом рисунке, наблюдается полный кажущийся возврат деформации. Даже если прямое и обратное превращение полностью обратимы, в микромасштабе существуют необратимые процессы, в результате накопления которых происходит усталостное разрушение. На рис. 2.63 приведены [63] данные, характеризующие усталостную прочность монокристаллических образцов из сплава Си — Al - Ni, полученные Брауном (/) и Самаматой (2). В общем, нельзя утверждать, что усталостная долговечность монокристаллических образцов значительно выше усталостной долговечности поликристаллических образцов.

Испытание па усталость (ГОСТ 12860—67) проводят для определения предела выносливости, под которым понимают наибольшее значение максимального напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого или заданного числа циклов нагружения. Цикл напряжения — это совокупность переменных значений напряжений за один период их изменения. За максимальное ашах и минимальное <тш,п напряжение цикла принимают наибольшее (наименьшее) по алгебраической величине напряжение. Цикл характеризуется коэффициентом асимметрии: R0 =

Испытания показывают, что с ростом N уменьшается абсолютное значение do/dN и кривая распределения предела выносливости имеет горизонтальную асимптоту. Значит, при каком-то числе циклов испытание образца необходимо прекратить. Это число циклов ЛГ0 принято называть базой испытаний. Для различных материалов приняты различные базы испытаний; так, для стальных образцов УУ„=107, для цветных металлов и сталей, закаленных до высокой твердости, Л^0=108 и т. д. Наибольшее напряжение цикла, при котором еще не происходит усталостного разрушения до базы испытания, называется пределом выносливости и обозначается а^ (рис. 2.112). Для образцов при коэффициенте асимметрии цикла R ——1 пределы выносливости при нормальных напряжениях обозначаются a_j, а при касательных напряжениях T_J.

зуют пределом выносливости. Это максимальное значение амплитуды циклически изменяющегося напряжения, при котором не происходит усталостного разрушения. Схема испытаний для определения предела выносливости показана на рис. 10.16, а. Цилиндрический образец 2 закреплен во вращающемся патроне /. На противоположный конец образца напрессован шарикоподшипник, к наружному кольцу 3 которого подвешен груз весом F. Изменяя вес груза F, в сечении образца вызывают различные по значению напряжения а. При этом, если верхние волокна образца испытывают растяжение, а нижние — сжатие, то через пол-оборота картина меняется. Следовательно, за каждый оборот образца осуществляется один цикл нагружения. Цикл называется с и м-метричным, поскольку растягивающие напряжения по абсолютному значению равны сжимающим.

Наибольшее (предельное) максимальное напряжение цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения об-

Наибольшее (предельное) максимальное напряжение цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца из данного материала после произвольно большого числа циклов, называется пределом выносливости.

К важным требованиям к свойствам материалов пары трения относятся твердость и микротвердость материала. При абразивном изнашивании эти характеристики определяют износостойкость пары трения. Твердость материала прямо влияет на величину внедрения микронеровностей сопряженной поверхности, т.е. на величину деформации при контактном взаимодействии, а следовательно и на вид деформации (упругая или пластическая). В то же время величина деформации зависит от модуля упругости (Е) - важнейшей характеристики упругих свойств металлов. Большинство деталей машин, в том числе детали узлов трения (подшипников качения и скольжения, зубчатых зацеплений и т.д.), работают при циклически действующей нагрузке. Циклическое нагружение испытывают поверхностные слои трущихся деталей вследствие дискретности контактного взаимодействия микронеровностей поверхностей. В условиях циклического нагружения каждый материал разрушается после определенного числа циклов нагружения при действующих напряжениях ниже предела текучести. В материаловедении это явление называется "усталостью", а в качестве характеристики материала, работающего в условиях циклического нагружения, используется предел выносливости - максимальное напряжение, при действии которого не происходит усталостного разрушения после произвольно большого числа циклов нагружения. К материалам деталей узлов трения, рассчитываемых на большой ресурс работы,

Опытным путем установлено, что для многих материалов существует такое наибольшее напряжение, при котором материал выдерживает, не разрушаясь, неограниченное .число циклов. Наибольшее максимальное напряжение цикла, при действии которого -не происходит усталостного разрушения образца из данного материала после произвольно большого числа циклов, называют пределом выносливости.

ПРЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ — хар-ка выносливости материала, имеющего горизонтальный участок на кривой усталости. При испытании образцов с постоянным коэфф. асимметрии цикла П. в. определяется как наибольшее значение максим, (по величине) напряжения цикла, при действии к-рого не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого количества циклов. При испытании образцов с постоянным средним напряжением цикла П. в. определяется как наибольшее значение амплитуды напряжений цикла, при действия к-рой не происходит усталостного разрушения после произвольно большого количества циклов. П. в. выражают в номин. напряжениях и обозначают аг, тг, где г коэфф. ассиметрии цикла. г. Т. Ивано«„

Целью испытаний на выносливость является обычно определение предела выносливости материала (образца, детали) — наибольшего значения максимального напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца после N циклов изменения напряжений (N —заданное техническими условиями число, например 106, 10', 108, называемое базой усталостных испытаний). Иногда испытания на усталость производят при постоянном среднем напряжении цикла от (в этом случае циклы напряжений отдельных образцов не являются подобными). Предел выносливости при этом определяется не по максимальному напряжению отах, а по амплитуде цикла О0.

При испытании образцов с постоянным коэффициентом асимметрии цикла предел выносливости определяется как наибольшее значение максимального (по величине) напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого количества циклов.

При испытании образцов с постоянным средним напряжением цикла предел выносливости определяется как наибольшее значение амплитуды напряжений цикла, при действии которой не происходит усталостного разрушения после произвольно большого количества циклов.