ВУЗ:
Составители:
В.
Различный наклон прямых для разных материалов в области В, связанный с разными значениями показа-
теля степени m, означает, что при более низком уровне напряжений скорость распространения трещины в од-
ном материале больше, чем в другом, в то время как при более высоких напряжениях наблюдается обратное
явление.
Область применения (1.1) можно расширить с помощью уравнения
da / dN = c [(0,5 – 0,4R) ∆K]
m
, (1.2)
где R = K
min
/ K
max
– отношение минимального и максимального коэффициентов интенсивности напряжений в
вершине трещины, возникающих во время циклического нагружения. Интегрированием уравнений (1.1) или
(1.2) можно определить число циклов до разрушения и рассчитать срок службы циклически нагружаемой дета-
ли.
При упруго-пластической циклической деформации, например, вызванной периодическими изменениями
давления в резервуаре высокого давления, большая часть срока службы приходится также на II стадию роста
трещины. В этом случае говорят о малоцикловой или кратковременной усталости, так как уже 10
1
…10
4
циклов
могут привести к разрушению. Рост трещины в этом случае описывается выражением Мансона–Коффина
cN
p
n
B
=ε , (1.3)
где N
В
– число циклов до разрушения; ε
р
– амплитуда пластической деформации; c, n – константы (n чаще всего
равно 0,5).
Для исследования малоцикловой усталости проводят циклические испытания с постоянной или перемен-
ной амплитудой деформации.
1.2.1.3. Усталостный излом. Постепенно растущая усталостная трещина после 50…60 % срока службы
достигает такого размера, что становится видимой невооруженным глазом.
При длине или глубине трещины 0,5…1 мм ее можно рассматривать уже не как микротрещину, а как тре-
щину в инженерном понимании.
После того как усталостная трещина займет достаточно большую часть сечения образца или детали в ос-
тавшейся части поперечного сечения, действующие напряжения превысят статическую прочность материала.
Это приводит к полному излому (долому) образца или детали при распространении нестабильной трещины
(рис. 9). Таким образом, на поверхности изломов, образовавшихся при циклическом нагружении, различают две
макроскопические зоны: зону постепенного распространения трещины усталости на II стадии с относительно
ровной поверхностью и зону долома при последних циклах нагружения с шероховатой и испещренной трещи-
нами поверхностью.
Рис. 9. Усталостный излом:
а – схема макроскопического излома; б – одноочаговый усталостный излом;
1 – фокус излома; 2 – область постепенного распространения трещины с линиями усталости; 3 – зона долома
Рассмотрение поверхности усталостного излома даже невооруженным глазом или с помощью лупы (мак-
рофрактография) позволяет получить важную информацию о причинах излома, опираясь на которую можно
объяснить причины эксплуатационных разрушений.
Линии усталости, возникающие вследствие временной остановки трещины при прекращении нагружения,
являются существенной отличительной особенностью усталостных изломов. Отношение размеров зоны посте-
пенного роста трещины и зоны долома является мерой величины циклических напряжений, приводящих к раз-
рушению.
На рис. 10 показана характерная форма усталостных трещин при различных видах нагружения. С развити-
ем микрофрактографии, особенно после применения растровых электронных микроскопов, появилась возмож-
ность исследовать процесс развития усталостных трещин в микроскопических областях и определять скорость
распространения трещины по расстоянию между бороздками, приведенными на рис. 7.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
