Трещины усталостные скорость роста

Рис. 22. Схема установки для изучения скорости роста усталостной трещины на образцах ограниченных размеров

Тогда для получения выражения скорости роста усталостной трещины можно воспользоваться решением, основанным на энергетическом подходе [3]. Воспользуемся уравнением, устанавливающим связь меяеду скоростью усталостной трещины и нагрузкой, полученным на основе глобального энергетического критерия в предположении постоянства удельной энергии разрушения у во время роста трещины. Уравнение скорости роста усталостной трещины имеет вид [3] [c.413]

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются предел выносливости , усталостная долговечность чувствительность к концентрациям напряжений и к коррозионной среде, температуре, частоте цикла скорость роста трещин число циклов до появления трещин и т.д. [c.54]

Из этой зависимости вытекает, что чем больше амплитуда напряжений, т.е. чем меньше долговечность, тем больше ширина пластической зоны. При испытании в вакууме она примерно в 3 раза шире, чем при испытании в сухом воздухе, хотя долговечность на порядок выше. Таким образом, ширина пластической зоны сама по себе еще не определяет скорости роста трещины. Большое влияние на процесс усталостного разрушения оказывает не только ширина пластической зоны в вершине усталостной трещины, но и интенсивность микроскопической деформации, которая зависит от скорости нагружения, природы металла и активности окружающей среды. [c.101]

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ СКОРОСТИ РОСТА КОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.20]

Для проведения исследований коррозионной усталости металлов на образцах ограниченных размеров разработана методика изучения скорости роста усталостных трещин при заданном коэффициенте интенсивности напряжений [111] и создано специальное оборудование (рис. 22). Образец 9, закрепленный в верхнем 4 и нижнем 11 захватах, подвергается изгибу путем поворота планшайбы 3 вокруг оси, расположенной по центру образца. Нагрузка на образец создается вибратором 6, жестко закрепленным на планшайбе 3, которая вращается вокруг оси опоры 2. Прикладываемую нагрузку на образец измеряют посредством динамометра 12. Натяжением пружин 5 или 7 в одну или другую сторону создается асимметрия цикла. Нижний захват, динамометр и стойка /3 составляют один жесткий узел, закрепленный вместе с опорой 2 на массивной плите [c.48]

Рис. 44. Зависимость скорости роста усталостной трещины v от при

В настоящее время предприняты попытки аналитического описания полной кинетической диаграммы усталостного разрушения и для случая испытания в воздухе получен ряд выражений [77, 78], удовлетворительно описывающих скорость роста трещины на всех трех уровнях интенсивности напряжений. Что же касается использования этих уравнений для [c.21]

Для изучения скорости роста усталостных и коррозионно-усталостных трещин используют образцы различных конструкций, наиболее часто применяемые из которых приведены в табл. 5. [c.44]

На рис. 19 показана схема установки для исследования скорости роста усталостной трещины в воздухе, газообразных и жидких коррозионных средах при пульсирующем растяжении с различной степенью асимметрии цикла нагружения [81 ]. [c.45]

ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА СКОРОСТЬ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН [c.86]

Скибо, Херцберг и Мансон [191] изучали характеристики роста усталостной трещины в полистироле в интервале значений коэффициента интенсивности напряжений и частоты. Образцы с нанесенным односторонним надрезом и испытываемые на растяжение компактные образцы, изготовленные из листов промышленного полистирола (с молекулярной массой 2,7-10 ), были подвергнуты циклическому нагружению с постоянной амплитудой на частотах 0,1, 1, 10 и 100 Гц, что соответствовало скоростям роста усталостной трещины от 4 10 до 4Х X10 см/цикл. При заданном значении интенсивности напряжений скорость роста усталостной трещины уменьшается с увеличением частоты, причем само уменьшение скорости роста наиболее сильно выражено при больших значениях интенсивности напряжения. Чувствительность данного полимера к частоте во всем исследованном интервале значений была объяснена влиянием переменной компоненты ползучести. В макроскопическом масштабе поверхность разрушения была двух различных типов. Прп низких значениях интенсивности напряжений наблюдалась зеркальная поверхность с высокой отражательной способностью, которая с увеличением интенсивности напряжения превращалась в шероховатую матовую поверхность. Повышая частоту, сдвигали переход между этими типами поверхности разрушения в сторону более высоких значений интенсивности напряжений. Микроскопическое исследование зеркальной поверхности выявило распространение обычной трещины вдоль одной трещины серебра, в то время как исследование шероховатой поверхности выявляло рост обычной трещины через большое число трещин серебра, причем все они в среднем были перпендикулярны оси приложенного напряжения. Электронное фракто-графическое исследование зеркальной области выявило много параллельных полос, перпендикулярных направлению роста обычной трещины, каждая из которых формировалась в процессе ее прерывистого роста в ряде усталостных циклов. Размер таких полос соответствовал размеру пластической зоны у вершины трещины, рассчитанной по модели Дагдейла. При высоких значениях интенсивности напряжений была получена новая система параллельных следов в матовой области, которая соответствовала приращению длины трещины за один цикл нагружения [191]. [c.412]

Для многих деталей машин и инженерных конструкций, которые имеют различные поверхностные трещиноподобные дефекты металлургического, технологического или эксплуатационного происхождения, стадия зарождения усталостной трещины может не лимитировать общую длительность процесса разрушения и в этом случае долговечность изделия будет определяться временем роста микротрещины до критических размеров. Изучение закономерности роста усталостных трещин с учетом влияния различных физико-химических факторов позволяет более глубоко понять механизм усталостного разрушения и вскрыть процессы, не выделяемые при испытании гладких образцов. Применение образцов с заранее выведенной трещиной ужесточает условия испытания и позволяет обнаружить влияние даже очень слабо-активных сред. Количественные данные о влиянии коррозионных сред на скорость роста усталостных трещин могут быть использованы для расчетов изделий с трещинами. [c.86]

Установлено, что зависимость скорости роста усталостной трещины от величины коэффициента интенсивности напряжений и в воздухе, [c.88]

Рис. 21. Схема камеры для исспедо-вания влияния коррозионной средь при повышенных температуре и давлении на скорость роста усталостной трещинь

Установлено, что при испытании в воздухе пороговый коэффициент, интенсивности напряжений ниже которого не обнаружен рост трещины, равен 8,7 МПа м . В воде для данной стали пороговый уровень отсутствует, т.е. усталостная трещина растет при напряжении ниже порогового уровня для случая испытания в воздухе. При больших амплитудах циклических нагрузок, близких к скорость роста трещины в воде несколько меньше, чем в воздухе, что связано с охлаждающим эффектом. [c.90]

Структура троостита при испытаниях в воздухе обладает наибольшей сопротивляемостью развитию усталостной трещины (см. рис. 44). Однако при наводороживании трещина растет гораздо быстрее, скорость ее роста в низкоамплитудной области повышается примерно в 15 раз по сравнению с ее значением в воздухе. Поверхность разрушения образцов в воздухе в этой области имеет ячеистое строение. При наводороживании трещина распространяется по границам зерен. По мере роста А.К на поверхности излома при разрушении в воздухе появляются признаки, присущие разрушению сдвигом и сколом на некоторых участках видны зоны с неравномерно расположенными усталостными полосами. Под влиянием водорода характер межзеренного разрушения выражается более четко, чем в низкоамплитудной области. При больших значения Д/С на поверхности разрушения данной структуры в воздухе впадины становятся менее удлиненными, что свидетельствует об изменении уровня пластической деформации в вершине трещины. Водород в этой области не оказывает существенного влияния ни на скорость роста трещины, ни на процесс разрушения. [c.93]

Таким образом, максимальное влияние водорода на скорость роста усталостной трещины наблюдается в низкоамплитудной области. При высоких значениях Д/С, приближающихся к критическому уровню когда сильно увеличивается зона пластической деформации у вершины растущей трещины, водород практически не оказывает влияния на скорость роста. Качественно аналогичные результаты получены также и для стали 45. [c.93]

В том случае, если окружающая среда не приводит к коррозионному растрескиванию данного металла при статическом или квазистатическом нагружении, реализуется механизм так называемой "чистой коррозионной усталости. Тогда кривая скорости роста усталостной трещины при испытании в коррозионной среде в зависимости от амплитуды коэффициента интенсивности напряжений качественно такая же, как и в воздухе (см. рис. 49, кривая 2), но при низких и средних значениях она располо- [c.98]

Дробно рассмотрены в гл. 8 (разд. 8.2.3). При этом остался открытым вопрос о механизме распространения усталостной трещины. Всестороннее освещение данного вопроса содержится в книге Херцберга Механика деформирования и разрушения промышленных материалов [3]. В данной работе или в обзорных статьях Плюмбриджа [217], а также Мэнсона и Херцберга [218] можно найти детальное описание различных стадий роста усталостной трещины, особенностей усталостного разрушения поверхностей, различных теоретических способов вывода уравнений для скорости роста трещины и кривых a—N для множества однородных и наполненных полимеров. Для металлов эти вопросы рассмотрены в работах [3, 217, 218]. Здесь будут приведены лишь некоторые последние результаты, непосредственно связанные с цепной природой макромолекул [173, 178, 191, 215—220]. [c.411]

По-видимому, частотная зависимость скорости распутывания молекулярных клубков в утомленных фибриллах частично определяет влияние частоты на скорость роста трещины. Кроме того, в деформированном материале, содержащем трещины серебра, происходит гистерезисный нагрев. Оба эффекта суммируются, приводя к явной частотной зависимости процесса роста трещины в области А для различных материалов, таких, как ПК и ПММА [219, 220] и поли (2,6-диметил-1,4-фенилен оксид), ПВХ, ПА-66, ПК, ПВДФ, ПСУ [220]. Как отметили Скибо и др. [220], чувствительность явления усталостного разрушения к частоте изменяется в зависимости от температуры. Она достигает максимума при такой температуре, когда внешняя частота (утомления) соответствует частоте внутренних сегментальных скачков (процесс -релаксации). [c.413]

Связь между микроструктурой ПЭНП и ростом усталостной трещины изучали Эндрюс и др. [215]. Они нашли, что скорость роста усталостной трещины описывается выражением (9.41) в двух областях — области начального распространения трещины при хрупком разрушении через сферолиты и области распространения трещины при пластическом ослаблении при более высоких значениях К. Меледу этими двумя областями обнаружена отчетливая переходная область, где daldNp слабо зависит от АК. [c.413]

Построение зависимости с11/с1М = N ), Скорость роста трещины опреде.чяем по уравнению (3.22), где в качестве длины трещины используем длину усталостной трещины из табл. 1. Константы материала Сип найдены от обратного при известных 1, К с иК, составляя систему уравнений на основании т абл. 3.18 [c.248]

Исследование скорости развития трещины в зависимости от уровня нагружения, свойств материала, среды и внешних факторов (поляризации, давления и температуры) [8,50]. При таком подходе данные о закономерностях роста трещин иод воздействием агрессивной среды и механических напряжений представляют в виде зависимостей скорости роста трещин при статическом (ко розионное растрескивание) или- динамическом (коррозионная усталость) нагружении от максимального (амплитудного) коэффициента интенсивности К цикла. При этом данные для построения указанных зависимостей (диаграмм разрушения) получают при испытании стаццаргньм образцов с трещинами, образовавшимися на образцах в процессе периодического (усталостного) нагружения их на воздухе. Подрастание трещины во времени измеряют по изменению электросопротивления образца, оптическим методам по податливости материала и т. п. Испытания проводят при заданной температуре среды, накладывая, по необходимости, на Образец анодную или катодную поляризацию. По полученнь м данным рассчиты- [c.132]

На образцах ДКБ могут быть сделаны измерения скорости роста коррозионной трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. Таким образом, в то время как гладкие образцы не могут быть использованы для определения времени до разрушения конструкций с трещиной (дефектом) или для расчета нагрузок, ниже которых конструкции с трещиной не будут разрушаться за данный промежуток времени, образцы с трещиной могут быть использованы для этих целей. Это не значит, что образцы с трещиной должны заменить все гладкие образцы при испытаниях на КР алюминиевых сплавов. Более того, такие данные, полученные на образцах с трещиной, являются ценным дополнительным материалом к пороговому значению, определенному на гладких образцах, аналогично тому как данные по росту усталостной трещины являются важным дополнением к стандартной усталостной кривой 5—N для различных сплавов [70]. И подобно данным по росту усталостной трещины, данные по росту реальной коррозионной трещины могут быть полезными для установления интервалов технического осмотра и для контроля за изменением состояния конструкций. Кроме того, значения /Сгкр могут быть использованы для установления нагрузок, которые гарантируют безопасность конструкций, имеющих необнаруженные трещины (дефекты) в коррозионной среде в течение расчетного срока службы. Специальные примеры по реальному использованию данных по образцам с трещиной (скорость и /(гкр) даны ниже (см. п. 5). [c.185]

Для более полной характеристики сплава Х5090 требуются данные по другим параметрам. К ним относятся механические свойства и вязкость разрушения при низких температурах, коррозионные свойства в промышленной атмосфере, коррозионные свойства при различных периодах выдержки в условиях повышенной температуры для имитации условий службы или нагревов, связанных с монтажными работами, характеристики скорости роста усталостных трещин в различных средах и т. д. [c.231]

Рис. 1. графические методы представления данных по КР для гладких образцов (а), образцов с надрезом (б), с нанесенной усталостной трещиной (в) и типичные кривые для титановых сплавов а и (а+0) (г), испытанных в водных растворах t — время до разрушения 0 — напряжение /( —коэффициент интенсивности напряжений loga — скорость роста трещииы при КР- [c.313]

BOB и использование результатов при проектировании, а также методики испытания на надежность конструкций могут быть найдены в работе [135]. Систематический подход к выбору материала был отчасти обусловлен разрушением емкостей из титана, содержащих N2O4 или метанол, но последующий успех космических полетов отражает достоинство этих методов. Второе применение данных коррозии под напряжением — при проектировании самолетов — направлено на исключение разрушений. Такие данные помогают в выборе периодичности осмотра конструкции на наличие трещин с тем, чтобы растрескивание могло быть определено сразу при сохранении целостности конструкции. Необходимо подчеркнуть, однако, что знание скоростей роста усталостных трещин в среде также необходимо для исключения разрушения. [c.428]

Для многих металлов, в частности сталей, достаточно хорошо определена взаимосвязь между коэффициентом интенсивности напряжений и скоростью роста усталостной трещины. Обычно эта связь также описывается З-образной кривой без четко выраженного плато в координатах амплитуда коэффициента интенсивности напряжений АК (или максимальное значение коэффициента интенсивности напряжений/С ) — скорость [c.21]

Для описания скорости роста усталостной трещины на среднем прямолинейном участке II кинетической кривой Пэрисом [56] предложено уравнение с/а / дМ - С АК)", где а - длина трещины Л/ - количество циклов С, п — постоянные. [c.21]

Таблица 5. Виды обраацов, наиболее часто применяемых для изучения скорости роста устелостных и коррозионно-усталостных трещин

Дальнейшее накопление усталостных повреждений интенсифицирует рост микротрещин, в результате чего усиленно формируются ювенильные поверхности и потенциал резко разблагораживается (участок IV), Фиксируемая величина потенциала в момент разрушения практически не зависит от начального уровня приложенных амплитудных напряжений, а обусловлена, по всей вероятности, совокупностью конкурирующих процессов, протекающих в распространяющейся трещине. Это предположение в некоторой степени подтверждают результаты изучения кинетики общего электродного потенциала при определении влияния коррозионной среды на скорость роста усталостной трещины. [c.75]

Скорость роста усталостной трещины в 3 %-ном растворе МаС1 увеличивается для стали У8 по сравнению с испытанием в воздухе всего в 1,1 — 1,3 раза. Таким образом, основное влияние на снижение общего времени до разрушения углеродистых сталей в результате совместного действия циклических напряжений и растворов хлорида натрия, отмеченное выше (см. рис. 36), оказывает сокращение времени до появления растущей усталостной трещины. Из табл. 15 также следует, что раствор хлорида натрия более заметно увеличивает в низкопрочной нормализованной стали 08кп скорость роста усталостной трещины и мало влияет на время до ее зарождения. [c.87]

Автор совместно с М.О.Левицким изучал влияние содержания углерода и термической обработки углеродистых сталей на время до зарождения и скорость роста усталостных трещин в различных средах. Показано (рис. 41), что максимальная долговечность до зарождения трещины в воздухе, 3 %-ном растворе МаС1 и 20 %-ном растворе N2804 наблюдается у стали 45 при НЯС 38, а у стали У8 при ННС 45, что соответствует трооститной структуре. Мартенситная структура обладает наиболее низким сопротивлением развитию усталостных трещин вследствие затруднения пластической деформации и значительных напряжений И рода. Сорбитная и трооститная структуры благодаря высокой дисперсности карбидной фазы затрудняют движение дислокаций и обладают наибольшей выносливостью. [c.87]

При изучении влияния среды борного регулирования водоводяных реакторов (дистиллированная вода, с добавлением Н3ВО3 и доведением с помощью КОН ее pH до 8) на скорость роста усталостной трещины в стали 15Х2МФА показано [148], что чувствительность стали к воздействию воды зависит от ее прочности. После термической обработки стали на категорию прочности КП 60 скорость роста усталостной трещины при высоких значения примерно в 5 раз выше, чем этой же стали, обра- [c.90]

Установлено (рис. 44), что при испытаниях в воздухе наибольшей сопротивляемостью росту усталостной трещины обладает структура троости-та, наименьшей — мартенсита. При воздействии водорода скорость роста трещины еще в большей степени зависит от структурного состояния по мере снижения температуры отпуска закаленных сталей скорость роста [c.91]

С.Я.Ярема и И.Б.Полутранко [60, с. 19—26] изучали также влияние влажности воздуха на скорость роста усталостных трещин в образцах из сплава Д16АТ и стали 65Г. Они показали сложный характер этого влияния на кинетическую диаграмму усталостного разрушения материалов. При интенсивности напряжений в вершине трещины, близкой к ско- [c.100]

На примере исследования медноникелевых сплавов было показано [159], что водород, кислород и азот увеличивают скорость роста усталостных трещин при постоянном уровне напряжений. В вакууме, азоте и кислороде сплав разрушается транскристаллитно, а в водороде — межкрис-таллитно. Предполагается, что в основе этих механизмов лежит взаимодействие дислокаций с атомами среды Часто в качестве нейтральной среды применяют аргон. Однако чистота аргона, его влажность также существенно влияют на усталость различных материалов. [c.101]

Брэзвил и др. [146] изучали влияние агрессивных газовых сред на скорость распространения усталостной трещины в хромомолибденовой стали (С 0,14 %, Сг 2,28 %, Мо 1,36 %). Компактные образцы толщиной 25,4 мм с боковым надрезом нагружали с частотой 5 Гц и асимметрией цикла / = 0,1. Было установлено (рис. 51) сильное разупрочняющее действие водорода и сероводорода. Испытание в водороде при комнатной температуре и давлении 133 кПа показало увеличение скорости распространения трещины в 10 раз по сравнению с испытанием в вакууме. При испытании в сероводороде со значительно меньшим давлением (0,65 кПа) скорость роста усталостной трещины в 50 раз выше, чем в вакууме, и в 5 раз выше, чем в водороде. Водяной пар и особенно аргон значительно меньше влияют на сопротивление указанной стали усталост- [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология