Разрушение материала усталостное

Нагружение повторно-переменными (циклическими) нагрузками при повышенных температурах вызывает явление усталости материалов, при котором, аналогично предыдущему случаю, происходит микроскопически хрупкое внезапное разрушение материала. Отличительной особенностью усталостных изломов в этом случае, различимой лишь под микроскопом, является появление пачек линий скольжения в зернах металла в зоне-собственно усталостного излома, на участке же долома отмечается типичное бугорчатое строение. [c.45]

Изложенная методика может быть применена при расчете укреплений вырезов в стенках сосудов, изготовляемых из материалов, хорошо работающих в упругопластической стадии при заданной рабочей температуре, а также в случае, когда нагрузки не приводят к усталостным разрушениям материала конструкции. Данная методика может оказаться неудовлетворительной в тех случаях, когда сосуды и аппараты изготовлены из хрупких материалов, имеют хрупкие покрытия, выполненные из пластических материалов, работающих при низких температурах или нагрузках, приводящих к усталостным разрушениям материала конструкции. [c.168]

Большая выносливость в области III, по существу, представляет предельное значение выносливости материала. Зависимость Мр от а очень слабая. Начало роста трещины характеризуется очень длительным инкубационным периодом. Кроме того, анализ поверхностей разрушения при усталостном ослаблении в данной области показывает, что медленный рост трещины происходит в две фазы. В первой фазе, по-видимому, не образуются трещины серебра, а вторая подобна ослаблению в области II. [c.294]

Существуют три вида хрупкого разрушения полиэтилена растрескивание под влиянием окружающей среды, термическое растрескивание и усталостное разрушение. Растрескивание под влиянием окружающей среды связано с химическим разрушением полимерного материала термическое растрескивание вызывается повышением температуры, а усталостное разрушение возникает в результате переменных напряжений или деформаций. Чтобы под влиянием окружающей среды произошло растрескивание, необходимо наличие трех совместно действующих факторов микротрещин на поверхности материала, активно воздействующих агентов и напряжений. Разрушение материала происходит в том случае, когда суммарные напряжения, вызывающие образование трещин, превышают когезионную прочность. В этом случае трещины прорастают по местам наименьшего сопротивления. Возможно это происходит по границам кристаллитных областей. [c.187]

Известно, что строение отдельно взятого металлического зерна никогда не бывает однородным по всему сечению. Еще в большей степени это справедливо для тонких поверхностных слоев, находящихся в зоне контакта при трении. Усталостные трещины возникают на дефектах, всегда имеющихся в твердом теле они связаны как со структурой металла, так и со следами обработки. В этом случае число циклов, приводящих к разрушению материала, составляет 10 —10 . [c.16]

Причиной эксплуатационного разрушения могут явиться трещины усталостного типа, возникающие в местах концентрации напряжений под действием циклической механической нагрузки или изменения температуры. Длительная, достаточно большая статическая нагрузка также может привести к разрушению материала (явление ползучести). Ресурс работы изделия задают с учетом действия всех перечисленны) факторов. [c.31]

Энергетические критерии SWF (формулы 2.54, 2.55) наиболее эффективны для оценки начальных стадий разрушения материала, в частности микротрещин и усталостных повреждений в углепластиках. [c.509]

Значение минимальной интенсивности (/min), вероятно, характеризует наличие двух механизмов механодеструкции при вибрационном воздействии 1) усталостное разрушение материала, когда интенсивность механических воздействий не превышает предела прочности и разрушение наступает -в результате накопления изменений, ослабляющих материал (в этом случае механокрекинг происходит в объеме материала и зависит от концентрации напряжений на дефектах структуры, механодеструкция не симбатна измельчению материала) 2) хрупкое разрушение, когда константа скорости деструкции пропорциональна логарифму интенсивности подвода механической энергии и основные акты механокрекинга [c.144]

При расчете валов на прочность, когда число кратковременно повторяющихся нагрузок за период эксплуатации аппарата не превышает 10 циклов и не вызывает опасных усталостных разрушений материала, обычно используются условия статической несущей способности вала. [c.219]

Простейший тип коррозии — равномерное поверхностное растворение, уменьшающее толщину материала, но не влияющее на его физико-химические и механические свойства. Однако картина коррозионного разрушения далеко не всегда так проста. Как правило, коррозия на разных участках поверхности оказывается более или менее неравномерной. В случае так называемой точечной коррозии степень неравномерности огромна на фоне почти неповрежденной поверхности с большой скоростью развиваются глубокие точечные поражения, быстро приводящие к перфорации стенок и выходу аппаратов из строя. Иногда коррозия металлов носит ножевой характер вдоль сварных швов образуются узкие глубокие канавки. Весьма часто преимущественному разрушению подвергаются границы зерен металла связь между зернами ослабевает, что резко ухудшает механические свойства металла и может привести к растрескиванию аппарата. Опасность растрескивания особенно велика, если материал находится в напряженном состоянии. Коррозионному растрескиванию под напряжением подвержены многие металлические материалы в специфических средах. Оно может быть транс- и меж-кристаллитным и смешанным. Динамические нагрузки могут породить и другие виды разрушения коррозионно-усталостное или кавитационное. [c.5]

Изложенные представления о механизме усталостного разрушения эластичных полимерных тел находятся в хорошем согласии со всеми известными особенностями этого явления. Однако часто приходится встречаться и с представлениями об определяющей роли теплообразования при многократных деформациях. Действительно, теплообразование, вызывая повышение температуры деформируемого тела, должно ускорять вторичные химические реакции (особенно окисление) и этим резко влиять на процесс разрушения материала. Тем не менее такое влияние на утомление возможно лишь в тех случаях, когда химические реакции уже инициированы свободными [c.320]

Разрушение материала при действии циклических напряжений или деформаций называется усталостным разрушением Обычно для оценки разрушения материала пользуются выносливостью — числом циклов до разрушения или усталостной прочностью — напряжением, при котором разрушение наступает после 10 циклов. [c.228]

Обзор наиболее часто встречающихся в эксплуатации нагрузок был бы неполным, а рекомендации, касающиеся применения гальванических покрытий, ограниченными, если пренебречь влиянием температуры изделия во время эксплуатации. Даже для материала без гальванической обработки температура и продолжительность сложной механической нагрузки имеют большое влияние на прочность. Все стали, используемые при высоких температурах, обнаруживают ползучесть, т. е. при длительном действии нагрузки получают остаточную деформацию. При очень продолжительном действии нагрузки может наступить даже разрушение материала. Вообще с повышением температуры сопротивление материалов разрушению понижается. Поэтому испытания материалов производят путем нагрузки стержневых образцов постоянной растягивающей силой при температурах от 20 до 1000°С (долговременная проба). При более высоких температурах усталостная прочность становится очень малой. Долговременные испытания гальванически обработанных сталей производятся при комнатной температуре, причем результаты их хорошо согласуются с практическими данными. Они ясно показали, что водородная среда вызывает хрупкость материала, иногда с [c.148]

Любое уменьшение сечения тела преобразователя путем сверления отверстий для резьбового соединения осуществляют на минимальном расстоянии от узлов напряжений, возникающих в колебательной системе. При высоком уровне знакопеременных напряжений может иметь место чисто усталостное разрушение материала преобразователя (излучателя). Для предотвращения разрушения необходимо в этом случае оценить максимальные значения напряжений, возникающих во всем объеме металла, и сравнить их с допустимыми (см. гл. IV). [c.106]

Бабичев [15] экспериментально показал, что для широкого класса полимеров относительная износостойкость пропорциональна твердости. В рассматриваемой усталостной теории износа разрушение материала происходит в результате неоднократного деформирования объема материала как при пластическом, так и при упругом контакте. Рассмотрим более подробно исходное выражение (6.6). Если в него подставить значение д = Qln (п — число воздействий на деформируемый объем материала), то получим [c.160]

При исследовании трения и износа металлов в жидких, в том числе смазочных, средах все большее внимание уделяется усталостной теории изнашивания С16,17]. В соответствии с этой теорией материал поверхностного слоя, прилегающий к контактирующим поверхностям, в процессе трения подвергается циклическим знакопеременным нагрузкам, в результате действия которых происходит накопление повреждений образование трещин и усталостное разрушение материала, получившее название контактно-фрик-ционной усталости. Как объемная, так и контактно-фрик-ционная усталость является результатом накопления повреждений при многократном циклическом воздействии напряжений, меньшем пределе упругости, поэтому закономерности разрушения и характер влияния жидкой среды в обоих случаях могут быть во многом идентичны. [c.10]

Под явлением усталости стеклопластиков понимают обычно понижение во времени одной или нескольких прочностных характеристик материала в процессе его эксплуатации под действием системы конечных нагрузок. Такой процесс постепенного разрушения материала, называемый утомлением , моделируют в лаборатории статическими или динамическими испытаниями при наложении на материал длительных однократных ли многократных деформаций, приближающихся по своим условиям к характеру работы материала. Усталость стеклопластиков в процессе их деформации при наложении длительных однократных статических нагрузок характеризуют длительной прочностью, а при наложении многократных циклических нагрузок — усталостной прочностью. [c.175]

Динамическая усталость пряжи. Многократное нагружение растяжения или изгиба ведет к динамической усталости материала, сказывающейся в разрушении материала при нагрузке, меньшей разрывной, растяжимость при этом снижается примерно вдвое. Если, при различных величинах нагрузки, амплитуда деформации, частота и температура испытания остаются постоянными, то наблюдается линейная зависимость между логарифмом длительности сопротивления и нагрузкой, что происходит и при статическом утомлении пряжи и других материалов. Поскольку пластические остаточные удлинения пряжи появляются уже в небольших нагружениях, связанных с изменением ее формы и структуры и, аккумулируются при повторных нагружениях, испытание пряжи на разрывных машинах недостаточно для оценки ее свойств в условиях, отвечающих ее рабочему состоянию в изделии необходимо эти испытания дополнять показателями усталостной прочности и ползучести. [c.287]

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]

Так как критическая длина трещины не зависит от размеров и геометрической формы детали или образца, то для оценки прочности материала недостаточно знать кривую усталости (кривая Велера). Необходимо иметь кривую зависимости сг от JVo и в некоторых случаях также аналогичную кривую для определенной длины усталостной трещины (см. рис. 41). Кривая а = f (Л/о) слабо зависит от размеров и формы образца и характеризует мест-1юе сопротивление материала усталостному разрушению в месте концентрации напряжения на поверхности образца. Разброс опытных данных, используемых при построении этой кривой, в значительной степени зависит от местных остаточных напряжений технологического происхождения и от влияния концентрации напряжения. Ввиду этого она может изменяться в зависимости от технологии изготовления образцов и свойств поверхностного слоя материала толщиной порядка 1 мм. Повышенный уровень остаточных напряжений первого рода во всем объеме образца или детали не оказывает существенного влияния на число циклов нагружения до появления поверхностной трещины, однако при хрупком материале сильно влияет на развитие усталостной трещины и в случае растягивающего напряжения уменьшает долговечность детали. Этим объясняется значительное уменьшение числа циклов нагружения до разрушения некоторых из испытанных образцов, не проходивших отжига и имевших остаточные напряжения растяжения. В плоских образцах малой толщины двухосные остаточ- [c.119]

Под этими характеристиками обычно понимают понижение прочности материала с течением времени в процессе эксплуатации под действием нагрузки. Чтобы выяснить, как будет вести себя армированный пластик в той или иной конструкции, в лабораторных условиях воспроизводят (моделируют) процесс деформации и постепенного разрушения материала с течением времени под нагрузками. В зависимости от характера испытаний оценивают длительную и усталостную прочность. Длительная прочность определяется путем приложения длительных однократных статических нагрузок. Усталостная прочность характеризуется многократными циклическими нагрузками как при статических (выносливость материала), так и при динамических (собственно усталостная прочность) испытаниях. [c.329]

Существует много методов испытаний для определения ползучести, раскалывания усталостных характеристик и т. д. Методики ускоренных испытаний приведены в [Л. 19-42]. Особенности применения эпоксидных клеев для военной промышленности приведены в М1Ь-А-5090 О. В [Л. 19-19] приведены методики определения прочности без разрушения материала. Использование ультразвуковых приборов дает вполне удовлетворительные результаты при определении дефектов в глубине соединения, пустот, пор, плохого покрытия, плохой смоченности и неравномерного распределения наполнителя. [c.282]

Так как механические потери и теплообразование в процессе многократной деформации инициируют химические процессы, способствующие разрушению материала, можно ожидать, что уменьшение молекулярного взаимодействия должно сопровождаться монотонным возрастанием сопротивления утомлению. При сравнении усталостной прочности вулканизатов нитрильных каучуков, отличающихся концентрацией нитрильных групп, действительно, наименьшим сопротивлением утомлению характеризовались вулканизаты с наиболее интенсивным межмолекулярным взаимодействием. [c.284]

Явление разрушения материала при действии большого числа циклов нагружения называется усталостью материала, а разрушения такого типа — усталостными разрушениями. Способность материала выдерживать неограниченно большое или заданное большое число циклов периодически меняющейся нагрузки называется выносливостью материала. [c.245]

Износ — сложный вид механического разрушения материала, возникающий в результате трения соприкасающихся поверхностей. Различают усталостный износ, обусловленный трением скольжения, и абразивный износ, вызываемый абразивным воздействием (микрорезанием) неровностей поверхности контактирующих тел. [c.77]

Так как механические потери и теплообразование в процессе многократной деформации инициируют химические процессы, в результате которых происходит разрушение материала, можно ожидать, что уменьшение молекулярного взаимодействия должно сопровождаться монотонным возрастанием сопротивления утомлению. При сравнении усталостной прочности вулканизатов нитрильных каучуков, отличающихся концентрацией нитрильных [c.284]

Усталостные повреждения. Периодические изгибы труб могут вести к разрушению материала трубы, если напряжения достаточно велики и вибрация длится достаточно долго. Усталостное разрушение может ускориться коррозией и эрозией. Этот тип повреждения приводит к трещинам к разламыванию трубы на 1суски. [c.321]

Кажущееся некавитационное поражение может быть вызвано кавитацией. Например, при быстром радиальном движении шейки в смазывающей пленке образуются полости с большим давлением. Возникают местные напряжения, превышающие предел усталости материала подшипника. Это вторичное разрушение является усталостным. [c.27]

В целом под абразивным изнашиванием большинство авторов понимают разрушение поверхности материалов (деталей) резанием или царапанием твердыми абразивными частицами. В этом случае резание — это процесс удаления некоторого объема материала при однократном действии абразивной час. тицы, а царапание — процесс, полностью или частично вклю-чающ,ий передеформирование материала с последующим его разрушением в результате усталостных явлений, т. е. процесс, происходящий при многократном воздействии абразивных частиц. Однако это определение не полностью отражает сущность явления. Так, абразивная частица, внедряемая в мате, риал под действием нормальной силы, не производит ни резания, ни царапания его поверхности. Тем не менее разрушение материала все-таки происходит, [c.109]

Изменение свойств материала может происходить не только в результате воздействия различного рода сред, но и от вида приложенного нагружения. Наиболее опасным видом нагружения является циклическое нагружение, которое проводит к появлению и развитию трещин, а затем и к полному разрушению тела. Такой тип разрушения называют усталостным, а сам процесс - усталостью Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Происходящие изменения можно разделять на стадии, которые зависят от исходных свойств материала, вида напряженного состояния и особенностей влияния внешней среды. Усталостное разрушение значительно отличается от разрушения, вызванного действием постоянной нагрузки. В основе усталостного разрушения металла лежит дислокационный механизм зарождения микроскопических трещин. Возникновение уста.постных трещии связывают с результатом циклического деформирования кристаллической решетки, когда максимальное значение напряжения за период цикла способно провести к пластическим сдвигам. Происходит интенсивное увеличение количества дислокаций и их движение, как в прямом, так и в обратном направлении. Существуют [c.401]

Это изменепие протекает по стадиям и зависит от исходных прочности пластичности, вязкости, макро- и микроструктуры, микрорельефа, остаточных напряжений, твердости, вида напряженного состояния, истории нагружения п влияния среды, от особенносте строения материала и параметров нагружения. На первой стадии У. м. начинается усталостное повреждепие материала, т. е, необратимое снижение сопротивления разрушению, С накоплением повреждений наступает прогрессирующее разрушение материала, выражающееся в образовании сначала микротрещип в структурных составляющих и по их границам, а затем в перерастании микротрещип в макротрещины, окончательно разрушающие подвергающийся воздействию материал. Вследствие этого осн. стадиями У. м. являются изменения до возникновения макротрещины и развитие макротрещины до окончательного разрушения. В зависимости от условий испытания скорость развития усталостной трещины и соотношение зоны ее развития и зоны долома изменяются (см. вклейку сс. 640 — 641). Количе- [c.629]

У. характеризуется выносливостью — числом N циклов нагружения до разрушения п))и заданном а. Напряжение стл , при к-ром происходит разрушение материала после заданного числа циклов (для полимеров обычно 10 —10 циклов), наз. усталостно й прочностью. Зависимость ме кду N и а у в режиме а— onst или между А и вдг в режиме e= onst обычно выражают графически в виде кривых усталости. Часто этп зависимости м.б. выражены аналитически. Так, для резин практически при всех нагрузках справедливо соотношение [c.350]

Многие смеси полимеров обладают уникальными усталостными свойствами (эффект взаимоусиления) число циклов деформации до разрушения материала для смеси оказывается во много раз (или десятков раз) больше, чем для индивидуальных полимеров. Это особенно характерно для смесей каучуков и, по-видимому, пластмасс (напр., для смеси полиэтилена и полипропилена). Причина взаимоусиления — наличие переходного слоя, благодаря чему возникающие при действии нагрузки трещины растут вдоль межфазной поверхности и проходимый при этом путь (а следовательно, и соответствующая энергия разрушения) существенно больше, чем в материале из индивидуального полимера. Перенапряжения в вершинах трещин при встрече с частицей дисперсной фазы быстро релаксируют, если материал частицы имеет ббльшую податливость, чем непрерывная среда, либо рост трещины приостанавливается при встрече с частицей более жесткого полимера. [c.219]

Основным критерием, характеризующим сопротивление материала усталостному разрущению, является предел выносливости, который для симметричного цикла напряжения обозначается Под пределом выносливости подразумевается то наибольшее напряжение цикла Стщах. которое может выдержать образец без усталостного разрушения при заданной наибольшей продолжительности испытаний. [c.29]

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]

Согласно выражению (6.14), усталостная природа трения харак теризуется числом п воздействий, приводящим к отделению неко торого слоя материала. При упругом контактировании п = 10 10 а при пластическом п = 10 -н10. Микрорезание и глубинное выры вание (см. рис. 2.1) приводят к разрушению материала при п = 1 [c.161]

В последних двух графах табл. 1 приведены значения допустимых напряжений при циклических нагрузках. Они соответствуют усталостному разрушению материала при 10 циклах нагружения. Наиболее низкие значения определены для контактных напрялсений, что связано, по-видимому, с истиранием материала. [c.25]

Изучение усталостных свойств резин обычно проводится на машинах типа Дюпона, Дематтиа или Скотта, которые позволяют осуществлять различные режимы нагружения, характерные для условий эксплуатации - Сложная механическая предыстория нагружения и неопределенная геометрическая форма образцов в сочетании с интенсивным теплообразованием часто существенно затрудняют фундаментальные исследования механизма утомления. Тем не менее установлено вполне определенно, что разрушение материала при утомлении является следствием прорастания трещин, либо созданных искусственно, либо возникающих из-за существующих в резине дефектов . Кроме того, на утомление существенное влияние оказывает окисление, так как работоспособность увеличивается в присутствии антиоксидантов . [c.369]

Явление утомления материала, широко известное и исследуемое для металлов, заключается в разрушении материала при переменных нагрузках и напряжениях значительно ниже предельно допустимых при статическом нагружении. Усталостный излом имеет характер хрупкого скола даже для материалов с отличными пластическими характеристиками. Объясняют это тем, что усталостный излом или разрыв происходят в результате постепенного расширения микротрещнн образующееся на дне щели состояние трехосного растяжения становится причиной непрерывно распространяющегося во все стороны хрупкого растрескивания. Усталостный излом наблюдается для полимеров, работающих в условиях переменных нагрузок. [c.39]

Зависимость между амплитудой напряжения а и логарифмом числа циклов нагружения до разрушения полимерного материала называют кривой Вёлера. Такие кривые наиболее объективно характеризуют основные усталостные свойства материалов. На рис. 4.20 приведены кривые Вёлера для ряда полимеров, для некоторых из них число циклов нагружения слабо зависит от амплитуды напряжения. Для таких полимеров существует определенный предел амплитуды напряжения, ниже которого разрушения материала не наблюдается при увеличении числа циклов до бесконечности. Эта предельная амплитуда напряжения называется пределом вьшосли-вости. Именно эта величина должна использоваться в инженерных расчетах на усталостную прочность конструкции из полимерных материалов, подвергающихся длительным периодическим воздействиям. Наличие предела выносливости характерно не для всех полимеров. Аналогично для металлов [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология