Вследствие циклического

На рис. 56 приведены типичные кривые малоцикловой усталости сплава ОТ4, полученные при пульсирующем растяжении с частотой 2 цикл/мин. На участке I образцы не разрушаются, т.е. разрушение происходит или при статическом нагружении, или после числа циклов, соответствующих участку II. На участке II разрушение происходит вследствие исчерпания пластичности в результате протекающей здесь циклической ползучести. Предельная пластичность при разрушении f на этом участке равна или превышает таковую при статическом растяжении ест. Повышение предельной пластичности при разрушении вследствие циклической ползучести связано, вероятно, с меньшей неоднородностью деформации при циклическом нагружении по сравнению со статическим. Для участка III характерно усталостное разрушение, которое может происходить на фоне развитых односторонних деформаций (оп и Л/п — напряжения и соответствующие им долговечности, при которых происходит переход от квазистатического к усталостному разрушению). По виду кривые циклической ползучести при квазистатическом разрушении аналогичны кривым ползучести при статическом нагружении. Как и при статической ползучести, кривые циклической ползучести имеют

где енак — накопленная вследствие циклической анизотропии деформация (для случая мягкого натружения).

ни я повреждений рассчитывалась с учетом изменения напряженного состояния вследствие циклической пластичности и ползучести.

возрастает вследствие циклической пол-

Методика определения скорости роста трещины, усталости. При оценке СРТУ применяли синусоидальный тип на-гружения (./? = 0,14-0,5; v = 20+10 Гц) при контролируемой нагрузке. Чтобы избежать эффекта замедления роста трещины вследствие циклической перегрузки, максимальную нагрузку Ртах поддерживали постоянной в процессе всего испытания. При испытаниях был получен удовлетворительный фронт трещин; разница в их длинах по краям и в середине фронта составляла не более 1 %.

Величина d по опытным данным изменяется от 0,10 до 2,0. Меньшие из указанных величин получаются при значениях dv и ds более 0,05, а величины d более единицы — при dy <^ 0,02 (когда проявляется упрочнение в первых циклах нагружения). Сложность расчета долговечности по уравнению (3) состоит в необходимости располагать предельными значениями d в зависимости от dv и ds, а также величинами циклических напряжений, используемых при расчете ds. Возможность получения величин d, приближающихся к единице, связывается с -учетом кинетики накопления пластических деформаций и изменения предельной пластичности при увеличении времени одного цикла [7, 30, 31], т. е. с переходом к вычислению величин dy и ds не через относительные долговечности, а через относительные циклически и односторонне накопленные (вследствие циклической анизотропии и ползучести) деформации

Символ [(хуг) uvw] показывает, что после получения трех равенств вследствие циклической перестановки (хуг) над каждым из них выполняется циклическая перестановка [uvw] — итого получается девять равенств. Учитывая вид уравнений (6.27), получим условия их интегрируемости, или, что то же самое, интегрируемости уравнений (9.3), в развернутой форме:

Решение. При построении эпюр учтем только силы инерции — центробежные силы. Рассматриваемая система статически неопределима. Вследствие циклической симметрии как конструкции, так и нагрузки (см. рис. 17.22,6), для решения задачи нужно найти два лишних неизвестных. На рис. 17.22, в изображена основная система и действующие на нее внешние силы (при этом использованы результаты решения примеров 17.19 и 17.20) и лишние неизвестные. Канонические уравнения метода сил имеют вид

расходе энергии вследствие циклической рекуперации.

АТТ — сдвиг критической температуры хрупкости вследствие температурного старения, К (JC) ДГд, — сдвиг критической температуры хрупкости вследствие циклической повреждаемости, К (°С) ATF — сдвиг критической температуры хрупкости вследствие нейтронного облучения, К (°С) о — напряжения, МПа (кгс/мм2) от — общие мембранные напряжения, МПа (кгс/мм2) omL — местные мембранные напряжения, МПа (кгс/мм ) о6 — общие изгибные напряжения, МПа (кгс/мм2) <зьь — местные изгибные напряжения, МПа (кгс/мм2) ог — общие температурные напряжения, МПа (кгс/мм2) GTL — местные температурные напряжения, МПа

где TkQ — критическая температура хрупкости материала & исходном состоянии; ДГГ — сдвиг критической температуры1 хрупкости вследствие температурного старения; Д7^ — сдвиг критической температуры хрупкости вследствие циклической повреждаемости; ДГр — сдвиг критической температуры хрупкости вследствие влияния нейтронного облучения.

Рис. 13.2. Подтравливание никелевого гальванического покрытия на стали в результате контактной коррозии в 3 % растворе NaCl (X100). Трещина образовалась вследствие циклического нагружения при испытаниях на коррозионную усталость [2а ]

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей тел качения и дорожек качения колец в виде раковин или отслаивания (шелушения) вследствие циклического контактного нагружения. Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения подшипников, обычно наблюдается после длительной работы и сопровождается стуком и вибрациями.

В условиях многочисленных ударов абразивных частиц изнашивание может происходить по следующим схемам: 1) наклепанный металл периодически отделяется в соответствии с расположением растягивающих напряжений; 2) толщина отделяемого слоя уменьшается, если нарушение сплошности материала вызвано действием наибольших касательных напряжений; 3) отделяемые частицы металла становятся весьма малыми и удаляются с поверхности наклепанного слоя вследствие циклического сжатия и растяжения [31].

Предложенные различными авторами формулы для расчета накопления повреждений преимущественно основаны на теоретических предпосылках и на увязаны о механическими свойствами материалов. Поэтому результаты расчетов, основанные на эти формулах, часто существенно отличаются от экспериментальных. Данные работы /4l7, полученные более 40 дет назад, по-првж-нему остаются предметом многочисленных ссылок. В этой работе исследовались изменения пределов прочности и текучести, относительного удлинения и сужения на образцах из мягкого железа (0,05% С) после относительно высокого уровня предварительного нагружения растяжением - ожатием.По мере увеличения числа циклов предел прочности повышается незначительно ( до 10^),предел текучести возрастает более существенно (до 50$).Относительное удлинение о имеется, а сужение практически не изменяется. В работе /5§7, где исследовалась легированная хромом сталь (0,27$ С и 1,20% fr), установлено, что после предварительного нагружения циклическим растяжением до напряжения, составляющего 0,6 <7Г , предел прочности возрастает до 9?; с увеличением напряжения циклирования до 0,8 <3Т он снижается до исходного значения, в то время как предел текучести увеличивается. В работе /!27/ для изучения влияния предварительного циклического нагружения растяжением - сжатием на механические свойства использовалась проволока из сплава на основе меди и никеля диаметром от 0,03 до 0,08 мм. В преобладающем числе испытаний не удавалось установить изменения предела прочности даже у проволочек, которые вследствие циклического воздействия имели большое количество оуомикротрешин. Наблюдаемое в отдельных случаях уменьшение предела прочности на было связано с влиянием амплитуды, числа циклов, а являлось, очевидно, результатом макроскопического повреждения.

Нестабильность процесса неизотермического упругопластичес-кого деформирования проявляется также и в увеличении размаха напряжений, в основном вследствие циклического упрочнения в полуцикле охлаждения, что связано с влиянием температурных и временных эффектов на сопротивление деформированию. С увеличением числа циклов интенсивность упрочнения постепенно убывает (см. рис. 6).

Таким образом, при малоцикловом температурном нагружен™ корпуса типа I в наиболее нагруженной зоне наблюдается нестационарный режим изменения напряжений и деформаций. Вследствие циклического упрочнения конструкционного материала не происходит накопления односторонних деформаций и после 10 — 20 циклов нагружения процессы изменения напряжений и деформаций затухают.

Коэффициент асимметрии цикла напряжений наиболее сильно изменяется на первых 50 циклах термоциклического нагружения прежде всего вследствие циклического упрочнения сплава, проявляющегося при сжатии на режиме В3 в условиях умеренных (t < 600 °С) температур термомеханического цикла.

Следует заметить, что характер основных зависимостей, описывающих процесс упругопластического деформирования в опасной точке конструкции, согласуется с характером изменения параметров обобщенной диаграммы деформирования при / = 800 °С и t = 600 °С (см. рис. 4.51). В частности, снижение скорости изменения параметров диаграммы вследствие циклического упрочнения (после 30 циклов нагружения) заметно сказывается на основных величинах, определяющих необратимые процессы накопления деформаций в опасной точке конструкции. Процесс протекает при довольно значительной разнице соответствующих деформаций в четных и нечетных полуциклах (кривые 3 и 4 на рис. 4.72).

Цикличность нагружения с соответствующими скоростями, температурами и длительностями при одновременном изменении механического поведения применяемых конструкционных металлов приводит к тому, что и размеры зон пластичности, и величины местных напряжений и деформаций в этих зонах становятся переменными в процессе нагружения, существенно усложняя расчетное и экспериментальное определение поцикловой кинетики напряженно-деформированных состояний и достижения соответствующих предельных состояний. Сами виды предельных состояний оказываются зависящими от конструктивных форм, материалов, условий эксплуатации, уровня дефектоскопического контроля. Основными видами предельных состояний для указанных выше машин и конструкций и условий нагружения являются образование однократных недопустимых деформаций (за счет упругопластических деформаций и деформаций ползучести), потеря устойчивости, образование однократного разрушения (вязкого или хрупкого), появление макротрещин циклического нагружения, возникновение разрушения вследствие циклического развития трещин, возникновение остаточных изменений формы вследствие повторных неупругих деформаций. Первые три вида предельных состояний в значительной степени базируются на анализе номинальной напряженности преимущественно от механических нагрузок в упругой и упругопластической области и получили достаточное отражение в исследованиях и расчетах несущей способности [2—4]; три последних вида предельных состояний предполагают изучение кинетики местных напряжений и деформаций в нелинейной циклической постановке. Систематические исследо-

Разрушение металла при ударно-абразивном изнашивании осуществляется в результате малоцикловой усталости микрообъемов металла вследствие циклического приложения нагрузки

Трещины усталости могут возникать и в шейках роторов ЦНД вследствие циклического кручения, возникающего при несинхронных включениях генератора в сеть и коротких замыканиях в генераторе.