Разрушения телескопического

Рассматривая вопросы, связанные с пластичным и хрупким разрушением, надо иметь в виду, что резкого качественного разграничения этих типов разрушения провести невозможно. В металлических материалах любому разрушению, в том числе хрупкому, всегда предшествует пластическая деформация в том или ином объеме тела. Поэтому, в принципе, пластичность и хрупкость можно рассматривать как две стороны одного и того же процесса разрушения. Вместе с тем между процессами пластического и хрупкого разрушения существуют, естественно, значительные различия, которые и позволяют отнести их к разным группам.

Рассматривая вопросы, связанные с пластичным и хрупким разрушением, надо иметь в виду, что резкого качественного разграничения этих типов разрушения провести невозможно. В металлических материалах любому разрушению, в том числе хрупкому, всегда предшествует пластическая деформация в том или ином объеме тела. Поэтому, в принципе, пластичность и хрупкость можно рассматривать как две стороны одного и того же процесса разрушения. Вместе с тем между процессами пластического и хрупкого разрушения существуют, естественно, значительные различия, которые и позволяют отнести их к разным группам.

Хрупкое разрушение (относительная деформация к моменту разрушения от растяжения чрезвычайно мала) под действием нагрузки происходит вследствие внутренних неоднородностей и поверхностных дефектов, служащих причиной возникновения ослабленных участков и мест перенапряжения. В массе стекла и на его поверхности очаги хрупкого разрушения существуют до нагружения.

Наблюдение, что большинство сплавов в областях II а и II разрушаются путем транскристаллитного скола, привело в результате к постулату нормальных напряжений в качестве критерия разрушения. Существуют два возможных метода рассмотрения этого критерия: в макро- и микромасштабах, которые обсуждаются раздельно.

участок с убывающей скоростью деформирования (неустановившаяся ползучесть), участок с постоянной скоростью (установившаяся ползучесть) и участок упомянутой ускоренной ползучести перед моментом полного разрушения. Существуют две различные методики проведения опытов на ползучесть и описания результатов этих опытов при развитой вязкопластической деформации.

Между характеристиками упругопластического разрушения аналогично характеристикам линейной механики разрушения существуют определенные зависимости, отражающие их взаимосвязь, в основе которой лежат общие закономерности изменения энергетического состояния и упругопластического деформирования в про-

жить, что величины в? и ef не являются истинными критериями разрушения; существуют другие критерии разрушения, при которых постоянные предельные величины е^ и &ц не зависят от уровня напряжений (или времени). Величины е^ и е^ можно рассматривать [39] как деформацию, обусловленную зерногра-ничным скольжением (см. разд. 3.3.2).

В любом процессе разрушения можно выделить три стадии. Первая (подготовительная) стадия связана с зарождением трещины. Вторая и третья стадии связаны с субкритическим, а затем критическим распространением. трещины. В соответствии с таким характером процесса разрушения существуют различные интегральные методы оценки сопротивления разрушению сплавов, а также методы оценки сопротивления распространению трещин на

Появление АЭ в металлах и сплавах обычно связывают с появлением пластических деформаций в отдельных зернах поликристалла. Поскольку в поликристаллической структуре наблюдается крайне неравномерное распределение напряжений, пластические деформации отдельных кристаллов возникают при очень малых напряжениях, когда металл с феноменологической точки зрения работает еще упруго. Это позволяет судить о появлении тех или иных неоднородностей и дефектов материала на начальной стадии деформирования и разрушения. Существуют два направления в использовании акустической эмиссии. Первое направление — изучение динамических процессов В нагружаемом материале, второе — неразрушающий контроль промышленных объектов и технических процессов. В одних случаях этот метод может быть использован взамен традиционных методов; в других — совместно с ними, обеспечивая получение дополнительной информации.

Конструктивные особенности и анализ характера разрушения телескопического узла газотурбинной установки. Основной элемент телескопического узла, воспринимающего циклические нагрузки, — телескопическое кольцо 1 (рис. 3.1, а) — служит для монтажа корпусных элементов и обеспечивает шарнирное соединение корпуса 2 форсажной камеры с основным корпусом 3 диффузора установки. Такое соединение в цепи оболочечных корпусов газотурбинной установки необходимо, поскольку оно обеспечивает возможность маневра и позволяет исключить передачу изгибающего момента от корпуса 3 корпусу 2, а следовательно, базовому модулю установки.

Оценим возможность усталостного разрушения телескопического кольца при малоцикловом нагружении.

Рис. 3.2. Характерные разрушения телескопического кольца

На основании экспериментальных температурных зависимостей для телескопического кольца из стали 10Х11Н20ТЗР в диапазоне температур 150 ... 650 °С при кратковременном и длительном статических и циклическом нагружениях примем следующую модель режима термомеханического нагружения, а также процесса циклического упру-гопластического деформирования, реализующегося в зоне разрушения телескопического кольца.

кривой деформирования при расчете циклических деформаций в зонах возможного разрушения телескопического кольца на переходных поверхностях радиусами RA и R в. Для схематизированного изотермического режима нагружения (см. рис. 3.5, а) применима степенная аппроксимация нелинейного участка кривой деформирования в виде SW = = (?(*) )т.

В результате анализа НДС модели с помощью поляризационно-оп-тического метода получена качественная оценка возможных зон разрушения телескопического кольца в зависимости от сочетания неблагоприятных факторов (точки приложения нагрузки и геометрии детали), а также количественная оценка теоретических коэффициентов концентрации напряжений в зонах разрушения (на переходных поверхностях радиусами RA и Rg): аа = 1,58 и аа = 1,6.

Вследствие достаточно быстрой стабилизации процесса циклического упругопластического деформирования, выявленной при испытаниях образца из конструкционного материала, расчет выполняли только для нулевого полуцикла и первого цикла нагружения. На основании данных фрактографического анализа форм разрушения телескопического кольца предполагали, что режим циклического деформирования в зонах концентрации напряжений при данных номинальных напряжениях близок к жесткому.

Анализ НДС модели за пределами упругости в зонах возможного разрушения телескопического кольца с помощью МКЭ и приближенного уравнения (3.1) позволяет получить зависимость полной упру-гопластической деформации етах, реализующейся в наиболее опасных точках за цикл термомеханического нагружения, от распределенной нагрузки q (рис. 3.13). В диапазоне расчетных значений деформаций (0,3 <е < 1,2 %) эта зависимость является степенной.

Моделирование условий разрушения телескопического кольца. Для проверки результатов, полученных приближенным методом, необходимо провести стендовые или эксплуатационные испытания телескопических колец. В связи с ограниченным объемом информации об отказах этих деталей в реальных условиях эксплуатации были проведены испытания на моделях с воспроизведением условий разрушения хвостовика полукольца, как наиболее слабой зоны рассматриваемой детали. Модели шириной а = 16 мм вырезали из серийной детали (полукольца), сохраняя все размеры характерных зон, свойственных конструктивному элементу, и особенности серийной технологии изготовления конструктивного элемента.

Таким образом, моделирование условий разрушения телескопического кольца показало, что в стендовых испытаниях и в условиях эксплуатации возможны режимы нагружения, при которых разрушения имеют малоцикловой характер.

Конструктивные особенности и анализ характера разрушения телескопического узла газотурбинной установки. Основной элемент телескопического узла, воспринимающего циклические нагрузки, — телескопическое кольцо 1 (рис. 3.1, а) — служит для монтажа корпусных элементов и обеспечивает шарнирное соединение корпуса 2 форсажной камеры с основным корпусом 3 диффузора установки. Такое соединение в цепи оболочечных корпусов газотурбинной установки необходимо, поскольку оно обеспечивает возможность маневра и позволяет исключить передачу изгибающего момента от корпуса 3 корпусу 2, а следовательно, базовому модулю установки.