Зависимость разрушающих

Испытания проводят на нескольких образцах, подсчитывая каждый раз число циклов N нагружения образца до его разрушения. Результаты опытов представляют в виде кривой, показывающей зависимость разрушающего числа циклов нагружения от максимального напряжения агпах за цикл (рис. 10.16, б). Эта кривая для металлов, начиная с некоторого напряжения a_i, идет параллельно оси абсцисс. Следовательно, при этом напряжении материал не разрушается при любом числе циклов. Напряжение o_i называется пределом выносливости при симметричном цикле.

Рис. 4,15. Зависимость разрушающего напряжения а покрытия А1203, не пропитанного стеклом, от толщины слоя б (клеевая методика).

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить характер зависимости разрушающего числа циклов нагружения от основных факторов [122]. Для рукавов диаметром от 20 до 125 мм получена степенная зависимость разрушающего числа циклов нагружения от радиуса изгиба, менявшегося в диапазоне от двух до десяти диаметров металлорукава:

усталостному. В соответствии с этим, при таком нагружении с ро стом температуры происходит переход от преобладающей роли усталостного повреждения к длительному статическому, и только в некотором интервале температур их роль сопоставима. В качестве примера на рис. 7 приведена температурная зависимость разрушающего числа циклов при малоцикловом нагружении с частотой 18 циклов/мин для кобальтового сплава [8], чувствительного к тем-пературно-временным влияниям. На графике нанесены кривые, определяющие разрушение усталостное по уравнению типа (4) и разрушение длительное статическое по уравнению типа (6) с пересчетом на число циклов согласно зависимости Nv = TPV. При температурах до 600° С определяющим оказывается усталостное разрушение (участок /), для температур выше 650° С — длительное статическое (участок ///), т. е. область взаимодействия повреждений двух типов (участок //) ограничивается в данном случае 50°. Об ограниченности области такого взаимодействия свидетельствуют и другие данные.

упрочнения от деформационного старения. Зависимость разрушающего числа циклов от повышения температуры на рис. 12, а отражает сочетание соответствующих изменений екр и К*.. Зависимость •(17) позволяет охарактеризовать также влияние выдержек при постоянном напряжении или деформации и связанных с ними процессов ползучести или релаксации, способствующих увеличению пластических деформаций, и Kt. В этом случае показатель степени тп на диаграмме деформирования зависит как от числа циклов, так и от длительностей выдержки Ат. Для стали 18-8 при температуре 650° и Зп = 1 результаты определения Kt в зависимости от числа циклов по параметру длительности выдержки представлены на рис. 13. Деформации ползучести проявляются в росте Кг с увеличением N, т. е. длительности нагружения и выдержки Ат. Зависимость (17) в форме, предложенной ранее [23] (F = 1), написанная в форме (для диаграммы деформирования в б1 и е)

Рис. 3. Зависимость разрушающего напряжения а от скорости нагрушения а и нарастание скорости нагружения а: для титанового сплава ОТ4; для стали Х18Н9Т; для никелевого сплава Х20Н80Т (ЭИ435); <з (кг/мм^/сеп) — первая производная напряжения от скорости нагружения, характеризует скорость нагружения; cf (кг/ло!2/сек2) — вторая производная напряжения от скорости нагругкения, характеризует нарастание скорости нагружения.

Рис. 4. Зависимость разрушающего напряжения от времени нагружения t (сек.) и скорости нагружения а (кг /лип2 /сек), и нарастание

Рис. 4. Зависимость разрушающего усилия

Рис. б.ЗО. Зависимость разрушающего напряжения от скорости приложения нагрузки (полиэфирная смола, армированная стеклотканью с атласным переплетением): 1 — удар; 2 — динамическая нагрузка; 3 — колебания; 4 — статическая нагрузка, ползучесть; 5 — колебания при деформации 1,0% (частота 1000 цикл/мин); 6 — усталость; 7 — колебания при деформации 0,1% (частота 1000 цикл/мин); 8 — стандартные испытания на статическое растяжение; 9 — относительная скорость между захватами 5,0 мм/мин.

Рис. 6.54. Зависимость разрушающего напряжения, действующего при испытаниях на усталостное растяжение, от числа циклов приложения нагрузки при различных углах направления нагрузки по отношению к основному направлению (частота приложения нагрузки 190 Гц, отношение минимального напряжения к максимальному 0,1).

Рис. 8. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении от температуры:

Рис. 1.12. Зависимость разрушающих напряжений

Пример 'Л. Приведем результаты испытаний крупногабаритных модельных образцов, имеющих форму диска со срезанными сегментами. Если такой диск нагружать центробежными силами, вращая его в своей плоскости, то в центральной части диска (где располагалась заранее созданная трещина) возникает двухосное растяжение с отношением главных напряжений один к двум, как ато имеет место в стенке цилиндрического сосуда давления. Диски толщиной 150 мм были изготовлены из стали 24X211МФА, (а„-~ = 800 Н/мм2, от =-(>(>() (1/Mvr) и имели трещину -в одном случае прямоугольную, а в другом — полузллиптическую (//(2с) принимает значения в диапазоне от 1/3 до 1/4). Результаты так называемых разгонных испытаний приведены па рис. 35.8. Критические напряжения вычислялись через разрушающее число оборотов диска по известным формулам сопротивления материалов, а предел трещиностойкостп—но (33.3). Пз уравнения (33.5) находим зависимость разрушающих напряжении от длины трещины для разных показателей степени г/. Па рис. 35.8 даны критические диаграммы и пределы трещппостопкости для разных значений q. Видно, что наилучшее совпадение с опытом дает <\ ~ 4 (здесь Кг — 7800 Н/мм1''2). Отметим, что значения пределов трещнностой-кости, подсчитанные но разрушающим напряжениям для трещин разной формы совпали между собой [27J.

Асимметрия цикла. Во многих случаях, кроме циклической составляющей напряжения, имеется статическая (постоянная) составляющая, т.е. нагружение происходит асимметрично. При возрастании статической составляющей напряжений циклические напряжения, приводящие металл к разрушению, снижаются, так как фактически разрушение определяется суммированием статических и циклических напряжений. Наиболее простой случай одновременного статического и циклического нагружения — наложение статического растяжения (или сжатия) при циклическом одноосном растяжении—сжатии. В этом случае напряжения алгебраически складываются и металл подвергается асимметричному растяжению-сжатию, пульсирующему растяжению или пульсирующему сжатию. На рис. 104, 105 представлены так называемые полные диаграммы усталости сплавов ВТЗ-1 и Ti—6 % AI—4 % V (типа сплава ВТ6) при различных температурах и различной концентрации напряжений (круговой надрез) [95 и др.]. Эти диаграммы представляют зависимость разрушающих циклических напряжений, которые уменьшаются при наложении возрастающего статического напряжения растяжения. Предельной точкой этих диаграмм является величина статического напряжения, равная пределу текучести материала, когда практически нулевые циклические напряжения могут привести к разрушению. Циклическая состав-

В экспериментальных исследованиях соединений с двойным нахлестом, проведенных Граймсом [16], менялась длина перекрытия; это позволило построить зависимость разрушающих напряжений (или нагрузки, приходящейся на единицу площади) от длины перекрытия при различных ориентациях слоев в композите и типах разрушения. Кривые, построенные по средним значениям, представлены на рис. 30—32. Доверительные интервалы CL и предварительные расчетные допустимые характеристики PDA

Нагружение металлов кратковременным импульсом нагрузки высокой интенсивности ведет к особому виду разрушения под действием растягивающих напряжений в области взаимодействия встречных волн разгрузки, называемому отколом. Исследованию этого вида разрушения посвящено большое число работ, основная цель которых — установление связи разрушающих напряжений в плоскости откола с параметрами нагрузки. Чаще всего по результатам экспериментальных исследований определяется зависимость разрушающих напряжений в плоскости откола от времени действия нагрузки или скорости нагружения [106, 280]. Вполне естественно, что знание зависимости напряжение — время в плоскости откола дает наиболее полную информацию о сопротивлении материала разрушению [105]. Этим объясняется интенсивный поиск путей построения такой зависимости по результатам эксперимента.

При ускоренных испытаниях по методу Про амплитуда переменных напряжений в образце не остается постоянной, а возрастает непрерывно или малыми ступенями с определенной скоростью, обозначаемой а, вплоть до разрушения образца. Строится зависимость разрушающих напряжений от скорости их роста. Экстраполяция этой зависимости до скорости, равной нулю, дает значение предела выносливости.

область. В противном случае искажается зависимость разрушающих напряжений от скорости и меняется характер излома образцов (резко увеличивается зона хрупкого долома), что сопровождается их интенсивным нагревом. На рис. 2 схематически изображены два типа кривых усталости, характеризующиеся существенно различными параметрами. Испытание материала типа В при скорости, определяемой, например, углом фАтах, невозможно, так как это привело бы к очень высоким значениям напряжений и резкому изменению характера разрушения. Таким образом, максимальные значения скорости роста амплитуды напряжений могут быть определены в зависимости от положения кривой усталости, которое может быть охарактеризовано координатой точки перегиба N0. Показатель наклона кривой, а также абсолютный уровень сопротивления усталости играют второстепенную роль. Анализ экспериментальных данных в соответствии с приведенной схемой позволил свести их к трем типам в зависимости от точки перегиба

диаграммы представляют зависимость разрушающих циклических

Рисунок 3.2 - Зависимость разрушающих коэффициентом запаса на

Рисунок 3.53 - Зависимость разрушающих окружных напряжений в трубе с несплоошостями от угла у

Рисунок 3.62 - Зависимость разрушающих напряжений ос от утла 3