Разрушающее напряжение при циклическом нагружении

Подобно металлам, термопласты могут разрушаться при действии циклических напряжений меньших, чем предел прочности при статических испытаниях. Это явление называют динамической усталостью. Оно встречается при эксплуатации вращающихся и вибрирующих полиамидных деталей, таких как пропеллеры и шестерни, подвергаемые продолжительному воздействию циклических напряжений. Число циклов, необходимых для разрушения детали, зависит не только от напряжения, но и от температуры, содержания влаги, степени кристалличности материала и частоты действия напряжения. При высоких частотах нагружения (обычно более 300 циклов в минуту) энергия деформации практически полностью переходит в тепло, в особенности при температурах, при которых для данного материала характерно высокое поглощение. Этот эффект ускоряет разрушение изделия вследствие теплового размягчения полимера. Раз- [c.117]

Будучи подверженными циклическому нагружению, металлы могут разрушаться при напряжениях, меньших, чем в условиях статических нагрузок, вследствие усталости. Напряжение разрушения уменьшается с ростом числа циклов согласно кривой Велера, которую строят в координатах "напряжение - число циклов". Иными словами, материал может сохранять свои прочностные характеристики только в течение определенного числа циклов нагружения, после чего он разрушается. [c.171]

Как видно из фиг. 26, образцы из стали 20Х после циклического нагружения в воздухе или в поверхностно-активной среде (активированном масле) разрушились вязко, что характеризуется образованием шейки в месте разрыва. Образцы той же стали, разорванные после циклического нагружения в коррозионной среде, давали хрупкое разрушение почти при полном отсутствии шейки. Особенно характерен разрыв образца б хрупкое разрушение произошло по узкой кольцевой области, пораженной коррозионно-усталостными трещинами. Это является примером влияния острых концентраторов напряжения на пластичность мягкой стали. [c.70]

При более низких амплитудах напряжения, когда время до разрушения циклически нагруженного образца значительно, успевают проявиться не только наводороживание и адсорбционные факторы снижения выносливости, но и коррозионные (анодные), что подтверждается появлением продуктов коррозии в трещинах усталости и окнс-ленностью излома. При снижении циклических напряжений микро-пластические деформации менее интенсивны, поэтому даже в случае коррозии с водородной деполяризацией явление водородной усталости протекает слабее, зато усиливаются коррозионные (анодные) яв-лй я, так как увеличивается время до разруше ния. [c.174]

Для расчета прочности деталей важно знать закономерности процесса разрушения материала при циклическом нагружении. Если действующее напряжение значительно ниже предела прочности при кратковременном нагружении, то деталь разрушается в результате усталости после большого числа циклов нагружения. При амплитуде переменного напряжения ниже предела выносливости процесс повреждения материала протекает настолько медленно, что на практике можно считать, что он полностью отсутствует [170]. Ввиду этого при высокой частоте нагружения прочность в условиях циклического усталостного повреждения определяется величиной параметра —I-=. Анализ резуль- [c.102]

Поскольку большинство окислов представляют из себя твердые ионные кристаллы, они пе пластичны, имеют высокий модуль упругости, при деформации в процессе циклического нагружения металла в окисной пленке создаются высокие напряжения, которые, по всей вероятности, превосходят прочность окисла. Окисел находится в непосредственном контакте с металлом во всех точках и, таким образом, можно ожидать, что пленка будет разрушаться в многочисленных местах. Примеры агрессивности обычной атмосферы при усталостных испытаниях представлены в работе [c.285]

Как видно из диаграммы, во всех случаях катодной защиты наблюдается снижение кривых усталости со временем, т. е. при водородной усталости, так же как и при коррозионной усталости металла, нет истинного предела выносливости напряжения, при котором с увеличением времени или числа нагружений не наблюдалось бы разрушение. Таким образом, при водородной усталости существует лишь условный предел выносливости, равный циклическому напряжению, при котором не разрушается металл. при заданных числе циклов нагружений или времени. [c.61]

При микроскопическом исследовании шлифов, изготовленных из образцов, циклически нагружавшихся в коррозионной среде, было выявлено значительное количество трещин коррозионной усталости, перпендикулярных к поверхности образца и направлению силового потока. Эти трещины были обнаружены как у образцов, разрушившихся под влиянием коррозионно-усталостного процесса, так и у образцов, не разрушившихся после 100 млн. циклов нагружений при напряжениях, равных напряжений, вызывающих разрушения (см. диаграмму на фиг. 42, образец б). Таким образом, микроскопические исследования подтверждают описанную выше избирательность в образовании трещин коррозионной усталости. [c.102]

Влияние усталости на низкотемпературную хрупкость проявляется двояко. На первой стадии эксплуатации при циклических нагрузках в зонах концентрации напряжений видимых трещин еще нет, однако уставший металл хуже сопротивляется хрупкому разрушению. Примени-тeJП.нo к сварным соединениям на это обстоятельство было обращено внимание в совместных со Стебаковым И. М. работах, когда образцы с надрезом предварительно подвергали циклическому нагружению, а затем проводили ударные испьггания. Так, на рис. 11.2.5 показаны значения ударной вязкости металла околошовной зоны, испытавшего после нанесения надрезов циклические нагрузки. Порог хладноломкости и уровень вязкости существенно изменялись. Из-за низкой вязкости металла при отрицательных температурах критические размеры трещин могут быть весьма небольшими, что затрудняет их своевременное выявление. Данные о количестве разрушений, регистрируемых на работающем оборудовании, показьшают, что число их растет по мере увеличения срока службы [288], причем в осенний период при наступлении холодов разрушений обьРШо больше, чем при тех же температурах в весенний период. Объясняется это двумя причинами а) накоплением усталости и ростом трещин летом, когда конструкция, как правило, не разрушается благодаря высокой вязкости металла, и б) разрушением в зимний период при очень низких температурах тех элементов конструкций, которые имели небольшие трещины. [c.417]

При выводах необходимо сделать оговорку о том, что нащи исследования и исследования Герцога не затрагивали сред с высокой насыщенностью п1елочами. Действительно, в наших испытаниях исследовалась среда с наибольшей концентрацией щелочей— около 4%, что соответствовало 1 н раствору ЫаОН, при котором коррозия отсутствует, потенциал железа по водородной шкале равен -Ь0,1 в. При более высоких концентрациях щелочей водородный потенциал снова становится отрицательным и, например, при концентрации 43% (16 н ЫаОН) он достигает очень активной величины (—0,86 в). В этом случае происходит значительная общая коррозия с образованием легко растворимых соединений (ЫаРеОг) и коррозионное растрескивание стали. Относительно коррозионной усталости при циклическом нагружении в этой среде данные отсутствуют. Выводы, сделанные нами, верны также лишь в том случае, когда сталь имеет свободную (ювенильную) поверхность от окислов, что возможно в некоторых средах, в которых не образуется пассивирующая пленка, или при действии напряжений, которые разрушают эту пленку. [c.112]

Построение диаграмм их изменения в зависимости от амплитуды напряжений п числа циклов дает возможность оценить предел выносливости на одном образце. Применимость таких ускоренных оценок зависит от типа материала (папр., саморазогрев не характерен для алю.миния сплавов и нек-рых аустенитных сталей) и требует эксперимент, обоснования. Чтобы оценить сопротивление материалов распространению усталостных трещин при циклических испытаниях, измеряют протяженность и глубину трещины средствами дефектоскопии (или иснользуя следящие приборы) и строят кривые, отражающие зависимость скорости роста трещины от числа циклов. Усталостные разрушения зарождаются в области структурных несовершенств (распределяющихся обычно случайным образом), вследствие чего характеристикам У. м. (числам циклов, разруша-ющим напряжениям)свойственно рассеяние, подчиняющееся вероятностным закономерностям. Испытания на У. м. проводят на машинах, создающих циклическое нагружение в широком диапазоне частот, напряженных состояний, температур и сред. См. также Акустическая усталость. Лит. Давиденков Н. Н. Усталость металлов. К., 1949 Писаренко Г. С. [и др.]. Прочность материалов при высоких температурах. К,, 1966 Серен-с е н С, В., Г а р ф М. Э., К у з ь м е и -ко В. А. Динамика машин для испытаний на усталость. М., 1967 Трощенко В. Т. Усталость и неупругость металлов. К., 1971 Труфяков В. И. Усталость сварных соединений. К., 1973 Трощенко В. Т. [и др.]. Методы исследования сопротивления металлов деформированию и разрушению при циклическом нагружении, К., 1974 Фридман Я. Б. Механические свойства металлов, ч, 2. М., 1974 Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М., 1975 С е р е н с е н С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М., 1975 М э н с о н С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. Пер. с англ. М.. 1974. [c.631]

В заключение необходимо подчеркнуть, что прочность полимеров, как правило, в несколько раз ниже теоретической, что обусловлено наличием дефектов — концентраторов напряжений. Наличие дефектов приводит к тому, что определяемое значение прочности является среднестатистическим. Существует разброс значений прочности и проявляется влияние масштабного фактора на прочность. Теорией, качественно правильно объясняющей закономерности прочности твердых полимеров, является теория Гриффита, отклонения от которой тем больше, чем большая доля упругого напряжения в разрушаемом образце идет на потери, связанные с процессами деформации. Наряду с понятием прочности по Гриффиту существует понятие долговечности, т. е. времени, в течение которого образец разрушается под действием данного напряжения, меньшего чем Ор. Установлена прямая пропорциональность между 1дтр и а для твердых полимеров, малодеформируемых в момент разрушения, и прямая пропорциональность между ]gтp и lga для эластичных полимеров (резин). Аналогичным образом прн динамическом режиме нагружения циклическими нагрузками существует прямая пропорциональность между gNp и ао для твердых полиме- [c.212]

Как видно из диаграммы, с увеличением концентрации уменьшается циклическое напряжение, при котором разрушаются стальные образцы при 20млн. циклов нагружений, что соответствует 120 ч нахождения стали под напряжением в среде. Это понижение очень активное при малых концентрациях (до С = 0,2%) постепенно уменьшается, достигает минимума при С = 3%, после чего наблюдается даже некоторое повышение выносливости. [c.115]

Во всех случаях катодной поляризации происходит снижение предела выносливости с увеличением времени испытания, следовательно, при водородной усталости, как и при коррозионной усталости металла, нет истинного предела выносливости — напряжения, при котором не наблюдается разрушения при сколь угодно длительном испытании, т. е. сколь угодно большом числе циклов. При водородной усталости существует лишь условный лредел выносливости, равный циклическому напряжению, при котором металл при заданном числе циклов нагружений не разрушается [425]. [c.158]

Разрушение материала при действии циклически меняюш,ихся напряжений принято называть усталостным разрушением. Способность материала сопротивляться действию циклических нагрузок характеризуется двумя показателями амплитудой напряжения (или деформации 8о) и выносливостью — числом циклов нагружения JV, при котором материал разрушается. [c.240]

Влияние N1—Р покрытий на предел выносливости материала основы. Критерием, определяющим способность материала сопротивляться знакопеременным и циклическим контактным нагрузкам, является предел выносливости (или предел усталости), т. е. максимальное напряжение, при котором соответствующий образец может выдержать, не разрушаясь, заданное число циклов нагружения. Основная причина такого разрушения — обра- [c.87]