Малоцикловом нагружении
т — характеристика упрочнения в упругопластической области; v/fe — сужение при однократном разрушении; тр, те — характеристики кривой малоциклового разрушения.
Смешанное малоцикловое разрушение наблюдается в переходной области долговечностей между квазистатическим и усталостным типами разрушений. Диапазон смешанного малоциклового разрушения по числу циклов нагружения может составлять от десятков до нескольких тысяч циклов.
Характеристики сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению определяют по результатам серии испытаний стандартных образцов конструкционных материалов и металла сварных соединений. Получаемые экспериментальные данные используют для изучения закономерностей малоциклового деформирования и разрушения; определения расчетных характеристик прочности и пластичности; оценки несущей способности элементов конструкций по критериям малоциклового разрушения; обоснования выбора материалов конструкций, работающих при малоцикловом нагружении. Малоцикловые испытания образцов, кроме случаев исследования с позиций механики разрушения, проводят до момента образования макротрещины.
Строят диаграммы циклического деформирования в координатах 5 - е по параметру числа полуциклов нагружения, определяют параметры линейной Е^ или степенной т^ аппроксимации. По результатам испытаний при жестком нагружении находят параметры кривой малоциклового разрушения — показатели т и С f.
Формула (3.6) аналогична степенному уравнению (2.11) Мэнсо на — Коффина кривой малоциклового разрушения при тес = 0,5.
Уравнение (3.5) является основным для описания кинетики тре щин малоциклового разрушения. Оно было экспериментально про верено для циклически разупрочняющихся стабилизирующихся ста лей при мягком и жестком нагружении с различной асимметрие] цикла напряжений и деформаций. Исследование выполнялось н образцах различных размеров с начальным острым надрезом тип трещин (рис. 3.1) и на образцах с концентрацией напряжений, в ко торых трещины возникали в процессе малоциклового нагружения.
На рис. 3.2 показана зависимость между скоростью распростране ния трещины и удвоенной амплитудой интенсивности местных упру гопластических деформаций в ее вершине для образцов типа Зц (ел; рис. 3.1) из стали 12Х2МФА. При изменении амплитуд деформацм на 2 порядка скорость распространения трещины увеличивается при мерно на 4 порядка, что согласуется с уравнением (3.5). Аналогичны результаты, полученные на тех же образцах при мягком (ста„ = const) i жестком (ёа„ = const) нагружении, представлены на рис. 3.3. Скорост] распространения трещин малоциклового разрушения при двух режи мах нагружения, когда в процессе опыта поддерживались размах ко эффициента интенсивности напряжений (AJ^j = const) или макси мальное его значение (AX/max = const), но варьировался коэффици ент асимметрии номинальных напряжений в пределах от -1,2 д< +0,6, представлены на рис. 3.4. Измерения скорости развития тре щин в зонах концентрации напряжений (аст = 1,5; 2,5; 5,1) и местны упругопластических деформаций в ее вершине при различных г^ показали (рис. 3.5), что и в этом случае подтверждается указанна выше степенная зависимость между значениями dl / dN и eia.
Из сопоставления рис. 3.2-3.5 следует, что скорость развити трещины малоциклового разрушения зависит от амплитуды местны: упругопластических деформаций в ее вершине и не зависит от режи ма нагружения, асимметрии цикла, уровня начальной концентраци] напряжений.
Анализ кинетики трещин малоциклового разрушения при асимметричном цикле имеет определенные трудности в связи с выраженной нелинейной зависимостью между перемещениями и номинальными напряжениями в упругопластической области. В силу образования развитых пластических деформаций в вершине трещины ее закрытие происходит не при нулевых номинальных напряжениях, а при сжимающих. При этом величина сжимающих напряжений при закрытии трещины зависит от уровня напряжений в нулевом полуцикле, размеров трещины и свойств материала. Если предположить, что при этих же сжимающих напряжениях происходит и раскрытие трещины после полуцикла сжатия, то возможно развитие трещины и при сжимающих номинальных напряжениях (с учетом образования растягивающих остаточных напряжений в вершине трещины). Это подтверждается экспериментальными данными о развитии трещин при циклическом сжатии.
Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения [16, 26, 29-31, 33, 34, 40]. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350 °С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250-300 °С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до
где ef (т'с) — разрушающаяся деформация для времени т'с. Первое слагаемое в правой части уравнения (4.4), выражающее относительную долговечность, может быть заменено на относительную циклически накопленную пластическую деформацию (путем возведения в степень 1/2). Уравнение типа (4.4) для комнатных и повышенных температур, когда изменением е$ (т'с) можно пренебречь, анализировалось в работах [16, 34, 40, 47]. При возникновении деформаций ползучести величина d изменяется от 0,6 до 1,4 [42], что указывает на возможность использования уравнения (4.4) при расчетах с достаточной для практики точностью. В работе [41] вместо двух составляющих суммарного накопленного повреждения предлагается использовать четыре: два для циклических процессов и два для ползучести. Подробно критерии длительного малоциклового разрушения в связи с возможностью их использования в расчетах рассмотрены в [29, 42].
Предлагается следующее уравнение для оценки динамики роста трещины при малоцикловом нагружении и коррозии
Найти ресурс сосуда с исходными данными примера 3, но работающего при малоцикловом нагружении по отнулевому циклу. По формулам (22) определяем:
При малоцикловом нагружении различают циклически изотропные и анизотропные упрочняющиеся, разупрочняющиеся и стабилизирующиеся материалы.
В зависимости от циклической изотропности или анизотропности материала, характера изменения свойств при малоцикловом нагружении, режима испытания (мягкий, жесткий, асимметрия и др.) односторонние деформации либо накапливаются, либо от-
Зависимость долговечности от циклической деформации s^ ' используют в диапазоне чисел циклов менее 103-5-103; зависимость долговечности от циклических упругопластических деформаций s^ ' — во всем малоцикловом диапазоне чисел циклов нагружения (менее 5 • 104-105). Коэффициенты в уравнениях определяют по экспериментальным данным о долговечности при малоцикловом нагружении с симметричным циклом деформаций.
Характеристики сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению определяют по результатам серии испытаний стандартных образцов конструкционных материалов и металла сварных соединений. Получаемые экспериментальные данные используют для изучения закономерностей малоциклового деформирования и разрушения; определения расчетных характеристик прочности и пластичности; оценки несущей способности элементов конструкций по критериям малоциклового разрушения; обоснования выбора материалов конструкций, работающих при малоцикловом нагружении. Малоцикловые испытания образцов, кроме случаев исследования с позиций механики разрушения, проводят до момента образования макротрещины.
Основными типами испытаний при малоцикловом нагружении являются испытания при симметричном и асимметричном циклах деформаций и напряжений. Для оценки влияния на характеристики деформирования и разрушения асимметрии цикла напряжений и деформаций проводят испытания менее чем при трех коэффициентах асимметрии jRa и Re.
При малоцикловом нагружении получают кривые усталости для основного металла, металла сварного шва и его характерных зон (переходной зоны и зоны термического влияния) при мягком и жестком нагружениях с симметричным и асимметричным циклом.
и конструкций при малоцикловом нагружении
Расчет [16, 20, 34] на прочность и долговечность при малоцикловом нагружении распространяется на элементы конструкций и детали машин, которые при эксплуатации подвержены действию механических и тепловых нагрузок в диапазоне числа циклов нагружения до 105. Поверочный расчет выполняют после выбора основных размеров по соответствующим нормам проектирования и определения статической прочности.
Расчет на прочность при малоцикловом нагружении элементов конструкций для заданных условий эксплуатации (число циклов, асимметрия цикла, максимальная температура) проводят по критериям квазистатического и усталостного разрушения. Квазистатические разрушения возникают вследствие накопления в процессе малоциклового нагружения односторонних пластических деформаций, равных деформациям при однократном статическом разрушении. Усталостные разрушения с образованием трещин происходят вследствие накопления усталостных повреждений. Несущую способность по долговечности и деформациям (напряжениям) рассчитывают, а также оценивают по результатам испытаний моделей узлов или натурных элементов конструкций при малоцикловом нагружении (с учетом конструктивных форм штатных изделий, применяемых материалов и технологии изготовления, числа циклов нагружения в эксплуатации, температур и т.д.).
 Читайте далее:
 Максимально возможная
Материалов представляющих
Материалов примененных
Материалов рекомендуемых
Материалов специального
Материалов технологии
Материалов запрещается
Медицинские противопоказания
Медицинских исследований
Медицинских работников
Медицинскими учреждениями
Максимально возможном
Медицинское обследование
Медицинского института
|
