Организация и технология испытаний : в 2 ч. Ч. 2: Автоматизация испытаний. Серегин М.Ю. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

емно-центрированной кубической решеткой, а также малоуглеродистые стали при циклическом нагружении уп-
рочняются, наклепанные металлы разупрочняются, причем интенсивность разупрочнения зависит от степени
предварительного наклепа и интенсивности циклического нагружения. Для сталей при отношении σ
т
/ σ
в
≈ 0,6
можно ожидать упрочнения при циклическом нагружении, а при σ
т
/ σ
в
> 0,8 – разупрочнения.
Разупрочнение деталей после длительного срока службы может сделать актуальными проблемы стабиль-
ности. Изменение физических свойств, например электропроводности, позволяет обнаруживать повреждение
материала уже на начальной стадии циклического нагружения.
1.2.1.2. Развитие трещин. При увеличении продолжительности циклического нагружения интрузии сна-
чала растут в направлении максимальных касательных напряжений, т.е. распространяются в виде микротрещин
в отдельных крисунокталлах под углом 45º к направлению действия внешних нормальных напряжений σ (I ста-
дия роста трещины). Продолжительность этой стадии составляет, обычно, всего 1…5 % срока службы до раз-
рушения. Вообще, при наличии концентраторов напряжений (надрезов, резких переходов поперечного сече-
ния), а также трещин, образовавшихся по технологическим причинам или из-за неоднородностей структуры, I
стадия может полностью отсутствовать. Поэтому заключительную II-ю стадию роста трещины рассматривают
как решающую в процессе повреждения, на которой происходит постепенное изменение направления распро-
странения транскрисунокталлитной усталостной трещины. Оно становится перпендикулярным к направлению
действия максимальных нормальных напряжений.
Рис. 6. Постепенный рост трещины при циклическом нагружении:
а – в ненагруженном состоянии; б – увеличение растягивающих напряжений;
в – максимальные растягивающие напряжения; г – увеличение сжимающих
напряжений; д – максимальные сжимающие напряжения;
е – увеличение растягивающих напряжений
В некоторых материалах, например в высокопрочных алюминиевых сплавах, стальных отливках и в чугуне с
шаровидным графитом, наблюдается интеркрисунокталлитное распространение трещин. Чаще всего механизм
распространения трещин на II стадии характеризуется постепенным дискретным ее продвижением при чередова-
нии затупления и заострения вершины трещины (рис. 6). При циклическом нагружении периодически создаются
новые поверхности трещины, что видно на поверхности излома в виде образующихся усталостных полос или бо-
роздок (рис. 7). Эти бороздки образуются не только на металлах и полимерах, но также на дереве, бетоне, керами-
ческих и композиционных материалах. В пластической зоне, образующейся около вершины трещины, после цик-
лического нагружения остаются внутренние остаточные напряжения сжатия, которые ниже определенного предела
нагружения могут привести к частичному сжатию поверхностей
трещины, так что дальнейшее продвижение трещины без
повышения нагрузки невозможно. Это явление объясняет образование
нераспространяющихся трещин.
Для количественной оценки ско- рости распространения трещины
на II стадии вначале определяли ее зависимость от длины трещины а,
напряжения σ и свойств материала М:
da / dN = f (а, σ, М).
При этом скорость распространения трещины da / dN выражали через увеличение ее длины, отнесенное к соответств
у
Позднее, однако, было
показано, что удовлетворительное
соответствие экспериментальным
результатам достигается только в
том случае, если, исходя из концепций линейной механики разрушения,
взаимосвязь между da / dN и размахом коэффициента интенсивности напря-
жений в вершине трещины ∆K будет представлена в виде
da / dN = с∆K
m
, (1.1)
где с и m – постоянные, зависящие от материала, соотношения между мак-
симальным и минимальным напряжениями цикла и особенностей воздейст-
вия окружающей среды.
На рис. 8 графически представлена взаимосвязь между da / dN и ∆K.
Влияние микроструктуры оказывается самым сильным в области А и С, в то
время как внешние условия нагружения прежде всего влияют в области А и
Рис. 7. Образование усталостных
борозд на поверхности излома
строительной стали на II стадии
распространения трещины
а)
г)
б)
д)
е)
в
)
Рис. 8. Кривая роста усталостной
трещины (схема):
А – рост трещины при ∆K > ∆K
0
;
при ∆K < ∆K
0
трещина не
распространяется; В – непрерывный
рост трещины с образованием
бороздок; С – приближение к
статическому разрушению
/
dN, мм/цикл

Страницы