Усталостная деформация цикла

Рис. 5.18, Влияние статической деформации цикла (ест) на усталостную выносливость (Ы, циклы) и относительное изменение удельной энергии деформации (Е/Ео).

Таким образом, влияние природы каучука на показатели усталостных свойств ненаполненных резин имеют различный характер в зависимости от величины максимальной деформации цикла. При етах<Сео определяющий фактор — стойкость к окислению и интенсивность механохимической активации при заданном режиме нагружения, при бтах ео —сопротивление разрастанию дефекта, лимитируемое способностью материала к молекулярной ориентации и кристаллизации. [c.187]

По мере возрастания максимальной деформации цикла, т. е. при бтах— 6 , удельная поверхность технического углерода становится определяющим фактором его воздействия на усталостные свойства резин [141]. В этом диапазоне ряд типов технического углерода по интенсивности влияния на коэффициент р для резин на основе НК обратен ряду тех же резин в области деформации етах Сео. [c.191]

Уменьшение динамической составляющей цикла нагружения расширяет область значений статических деформаций, приложение которых увеличивает усталостную выносливость резины. При этом область экстремальных значений усталостной выносливости становится более растянутой (рис. 5.20). Кроме того, установлено-[1, с. 5—65 129 130], что для исследованных резин максимальная усталостная выносливость наблюдается при значениях максимальной деформации цикла, достаточно близких к относительному удлинению при разрыве, полученному при испытаниях соответствующих резин в режиме постоянной скорости растяжения. [c.202]

Рис. 5.19. Влияние статической деформации цикла ест на усталостную выносливость N и характер разрушения образцов протекторной резины [131].

Риа 5.20. Зависимость усталостной выносливости (Л ) резины на основе НК-+-технический углерод (30 масс, ч.) от статической деформации цикла ест-Числа на кривых соответствуют амплитуде динамической деформации, %. [c.203]

По-видимому, следует разделять два механизма усталостного разрушения при высоких напряжениях и частотах процесс разрушения определяется диссипацией энергии в материале, при низких напряжениях и частотах поглощаемая энергия невелика или рассеивается. В первом случае чисто механическая природа разрушения не может быть выявлена. Испытания при низких частотах позволяют проследить за кинетикой процесса разрушения. Диаграммы (см. рис. 9) деформирования при нагружении с частотой 10 циклов в минуту для композиции 27-63с показывают, что в процессе циклического нагружения происходит монотонное увеличение максимальной деформации цикла. Ширина 270 [c.270]

Для многократных статических нагрузок, если число циклов нагружения (от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий) будет > 10 ч за весь срок эксплуатации, то рассчитываемые элементы подлежат проверке на усталостную прочность. [c.10]

Долговечность полиамидов уменьшается при поглощении влаги. При растяжении увлажненного полиамида в образце образуется шейка и чаще всего он перестает разрушаться. Разрушение вследствие динамической усталости легче происходит в полиамидах с определенным содержанием влаги, чем в высушенных. В особенности это заметно при высоких частотах нагружения, поскольку повышение интенсивности тепловыделений при деформации увлажненных полиамидов приводит к их более раннему усталостному разрушению. Это положение иллюстрирует рис. 3.42 [16], на котором приведены зависимости усталостного разрушения при изгибе (характеризуемого уровнем напряжений, при котором испытуемый образец выдерживается 10" циклов без разрушения) для сухого ПА 66 и ПА 66, находящегося на воздухе с 50% относительной влажностью. [c.146]

Сопротивление циклическим температурным деформациям. Температурные напряжения отличаются от напряжений, вызываемых давлением, в том смысле, что они частично снимаются малыми пластическими деформациями. В вязких металлах эта разгрузка весьма эффективна при небольшом числе циклов, но если металл многократно подвергается напряжениям за пределом упругости сначала в одном направлении, а затем в другом, то он в конце концов растрескивается и разрушается. В некотором отношении это явление представляет собой разновидность ускоренного усталостного растрескивания, при котором может потребоваться всего от нескольких циклов до нескольких сотен циклов для разрушения вместо нескольких сотен тысяч или более циклов. Особенно опасны температурные напряжения при повышенных рабочих температурах, когда предел упругости значительно ниже, чем при комнатной температуре. [c.155]

Регель и др. [74] показали, что закономерность подобного накопления разрушений применима к волокнам ПАН, нагружаемых с частотой 24 Гц в течение 1,5-10 циклов. Для пленок ПММА, вискозного волокна и волокна капрона (ПА-6) соответствие экспериментальных данных и выражения (8.11) можно было получить благодаря охлаждению воздухом образцов, испытываемых на усталость, после предварительной вытяжки или термообработки при повышенных температурах. Эти же авторы пришли к выводу, что выражение (8.11) будет описывать усталостное разрушение, согласно кинетической концепции разрушения, если температура Т (окружающей среды) и активационный объем у будут заменены величинами Т и у, которые зависят от параметров эксперимента при утомлении (частоты, формы импульса напряжения или деформации). [c.262]

Известно, что усталостные свойства коррелируют с формой петли гистерезиса при циклических испытаниях [373, 378]. Это утверждение становится более очевидным, если учесть, что параметр энергии Баушингера связан с упругой энергией, запасаемой в образце во время циклической деформации. Более наглядным является анализ формы петли гистерезиса за цикл испытаний при сравнимых амплитудах деформации. При этом чем выше среднее значение энергетического параметра, тем лучше усталостные свойства. [c.219]

С этой целью была создана установка, позволяющая подвергать образцы усталостным нагружениям и отслеживать изменения угла смачивания поверхности от исходного состояния до разрушения образца. Нагружение осуществляется в области малоцикловой усталости по схеме чистого симметричного изгиба при трех значениях деформации. Регулировка деформации производится посредством резьбового регулятора с последующей фиксацией, а контроль величины прогиба образца с помощью специального устройства. Количество циклов регистрируется тахометром. Частота нагружения исключает возможность его саморазогрева, влияющего на результаты исследования, и составляет 10 циклов в минуту. Капли заданного объема в заданную точку наносятся при помощи стационарно установленного шприца на предварительно обезжиренную поверхность после остановки установки и приведения образца в исходную позицию. Регистрация угла смачивания прово- [c.91]

Определение теплообразования, остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии проводится также по ГОСТ 20418—75 на флексометре на образцах цилиндрической формы диаметром 17,8 мм и высотой 25 мм, с частотой сжатия 870, 1040, 1500 и 1800 цикл/мин. [c.148]

По ГОСТ 9982—76 на образцах в форме параллелепипедов определяют усталостную выносливость М1 — число циклов деформации при их частоте 250 или 500 цикл/мин до разрушения образца, температуру на торце образца при испытании и температуру разрушенного образца. [c.153]

Влияние уровня средней деформации. Средняя деформация, относительно которой изменяется переменная деформация, сама по себе незначи гельно влияет на долговечность. Коффин [3 ] испытывал образцы на термическую усталость часть образцов стягивалась (скреплялась) при верхней температуре цикла с возбуждением растягивающей деформации, а другая часть — при нижней температуре цикла и с возбуждением деформации сжатия. Величина деформации, вызывающая разрушение, в этих двух случаях не изменялась. Гросс и др. [4] опубликовали результаты испытаний, в которых также не обнаружено различий между образцами, циклически нагруженными (при изгибе) от нуля до максимальной деформации (пульсирующий цикл), и образцами, подвергаемыми знакопеременному симметричному изгибу.. Долговечность зависела только от максимальной деформации цикла. В обоих случаях циклическая деформация происходила в диапазоне существенных пластических деформаций, -поэтому фактическое среднее напряжение снижалось до невысокого уровня. Дю-буком [5] были проведены специальные испытания по оценке влияния среднего напряжения и средней деформации на малоцикловую выносливость. Усталостные испытания сталей А201 и А517 по стандарту ASTM осуществлялись в условиях заданного напряжения (мягкое нагружение) и заданной деформации (жесткое нагружение) в осевом направлении в диапазоне чисел циклов до разрушения 10 —10 . При жестком нагружении коэффициент асимметрии цикла деформирования, определяемый отношением e jij,/8n,ax, варьировался в пределах от —оо (пульсирующее сжатие) до +3,34, при этом заметного влияния средней деформации обнаружено не было. [c.61]

На рис. 5.11 приведены зависимости усталостная выносливость— максимальная деформация цикла для вулканизатов на основе НК и БСК. Меньшая при Етах ео и большая при 8тах<ео усталостная выносливость БСК свидетельствует о том, что, несмотря на большую по сравнению с НК, стойкость к образованию опасного дефекта, скорость роста такого дефекта будет в БСК выше, чем в НК. [c.186]

Таким образом, несмотря на одинаковый характер влияния технического углерода на коэффициент усталостной выносливости р во всем диапазоне максимальных деформаций цикла ео <е тах Сек) выявленн - Аконо-мерности связаны с различными воздействиями наполнителя на свойства резин. В области деформаций етах— — -Во определяющим является воздействие наполнителя на скорость процесса окисления, и структурность технического углерода становится превалирующим фактором [c.191]

На основании обработки литературных данных [1, с. 5—6Б 129 130 133 134], выполненной в [85], показано, что графики зависимости усталостная выносливость— максимальное механическое воздействие при 8ст= onst линейны в логарифмической системе координат в диапазоне максимальных деформаций цикла 5о<Ётах<Ек И удовлетворительно описываются уравнениями вида (5.8) — (5.10). [c.204]

В работе [77 исследовалось влияние перепада температуры и его колебаний на устойчивость стенок скважин. Хотя методически определение деформации пород при одноосном или всестороннем сжатии, отождествляемое с устойчивостью стенок скважип, малообосновано, полученные авторами данные представляют некоторый интерес. В зависимости от числа циклов колебания перепада температурь[ наблюдаются изменения деформации образцов, отсутствующие при аналогичных условиях опыта, но без колебания температуры. Авторы приходят к выводу, что колебания перепада температуры, которые наблюдаются при периодичности циркуляции, еще в болгьшей степени будут сказываться и обусловливать термические усталостные изменения ствола со всеми вытекающими последствиями (обвалы, осыпи, вытекания и т. п.) вследствие гармонически возникающих температурных напряжений. Поэтому с целью замены возникающих па стенках скважин в процессе бурения растягивающих напряжений по всему вскрытому стволу па сжимающие и тем самым увеличения длительности устойчивости стенок скважины, но мнению авторов, очевидно, целесообразно, в особенности при глубоком бурении, уменьшить и сохранять постоянным значение перепада температуры. [c.79]

Как и в с-пучае статического нагружения, обобщенный параметр в условиях усталостных испытаний отличает высокая информативность на ранних стадиях развития усталостных трещин. На рисунке 3.9 представлены диаграммы распределения значений по рабочей поверхности плоского образца па раз,пичных стадиях циклического нагружения ( N=500, 1000, 1500, 2000, 2500 и 2700 циклов). Как видно из приведенных диаграмм, у же на начальных стадиях наблюдается значительная неравномерность электрических и магнитных свойств в поверхностном слое материала. Следует отметить, что эта неравномерность связана не только с различием уровней деформаций в разных сечениях образца. Например, симметричные точки 1 и 11, находящиеся в одинаковых условиях нагружения, различаются по значениям р наиболее сильно. Очевидно, главной причиной является более интенсивное накопление микроповреждений в зоне точек 10 и 11. Подтверждением этому служит тот факт, что первая обнаруженная трещина (N=--1500 циклов) длиной 1,2 мм располагалась вблизи точки П. При N=2000 циклов в зоне точек 10 и 11 обнаружено несколько трещин длиной от 1 до 1,4 мм. Далее (N=2500 циклов) произошло подрастание одной из трещин до 8 мм с одновременным образованием сети мелких трещин в зоне точек 9, 10 и 11. Разрушение образ- [c.50]

Чтобы определить долговечность битумов в асфальтобетонных покрытиях, необходимо учесть также усталостное воздействие транспортных нагрузок на Т . Учет этого фактора был произведен на основе допущения, что количество циклов усталостного нагружения при 0°С, с частотой 5 Гц, амплитудой деформации 0,3x10 ддя дороги П технической категории составляет 10 -10 . При таком воздействии в асфальтобетоне на битуме со структурой гель температура растрескивания возрастает примерно на 3°С [4 ]. Тогда срок службы асфальтобетонного покрытия на битуме со структурой гель согласно рис. 5 будет определен по кривой путем понижения критической температуры, растрескивания (-18°С) на 3°С, что и позволяет учесть таким образом усталостное воздействие транспортных нагрузок на изменение Т в процессе термоокислительного старения и формирования равновесных надмолекулярных структур. Влияние усталостного воздействия на Т других битумов было определено путем использования зависимостей усталостного воздействия и Т , представленных на рис. 3. С этой целью для соответствующего битума определялась величина смещения температуры относительно зависимости для битума > I при одинаковой какой-либо величине усталостного воздействия. [c.217]

Здесь В — относительная деформация выступов (неровностей поверхности) Ящах—максимальная высота выступов, мкм р—параметр кривой опорной поверхности й — диаметр пятна касания Лиз — постоянная, зависящая от вида износа, и п — число циклов, приводящих к усталостному разрушению трущихся поверхностей. Когда а п>1, преобладает износ, связанный с микрорезанием. При Каа я-С износ прзктически полностью определяется усталостным механизмом. Если же 0,1результате процессов микрорезания и усталостного разрушения, примерно одинаковы (следовательно, эквивалентный износ определяется обоими этими механизмами). В общем случае можно считать, что при шероховатых поверхностях твердых полимеров преобладает их абразивный износ, а при гладких поверхностях—усталостный износ. [c.383]

Деформация на образце создавалась усталостной машиной по схеме чистого изгиба, разработанной и изготовленной на кафедре Материаловедение и защита от коррозии УГНТУ. Ее уровень составлял 0,23 %. Ее величина контролировалась с помощью деформомера Гугенбергера. Количество циклов до зарождения трещины при наложении различных величин потенциалов поляризации определялось с помощью механического счетчика. [c.106]

Согласно [62] расчет коррозионно-усталостной долговечности магистральных нефтепроводов проводился в рамках модели Коффина-Мэнсона в виде (4.1) с учетом поправки на упругую составляющую амплитуды деформации (ст- /Е, где а-1 - предел выносливости, который, в соответствии с известными эмпирическими соотношениями, был принят равным 0,5 Ств). При этом рассчитанное число циклов до разрушения трубы составило N = 6254. Следует отметить, что согласно современным представлениям о долговечности магистральных нефтепроводов, эксплуатирующихся [c.115]

Для этого необходимо провести выполненный нами расчет в обратной последовательности. В качестве отправной точки необходимо взять количество циклов за нормативный срок эксплуатации (для нефтепроводов -12000 циклов). Задавшись к ор-розионно-усталостной долговечностью трубопровода, определяем допускаемую упругопластическую деформацию в концентраторе напряжений (еа), используя при этом найденные и принятые нами выше параметры зависимости Коффина-Мэнсо а (гп1,1 /). Затем рассчитываем соответствующую принятым N, гп1, и деформацию в стенке трубы ( р) при эффективном коэффициенте концентрации деформации в упругопластической области Ке = 3,25. Получаем, что внутреннее давление должно составить не более 4,8 МПа. [c.116]

ГО, так и в асфальтобетоне, происходит при циклическом охлаждении — нагревании. Для исследования влияния на температуру хрупкости усадочных напряжений пластинки с нанесенными на них битумными пленками устанавливались в холодильник, в котором они выдерживались при циклическом охлаждении — нагревании. Температура одного цикла в пределах от +30 до —17°С (рис. 4). Верхний темпе" затурный предел был выбран таким, чтобы испытуемые образцы битума находились в вязкотекучем состоянии. Нижний температурный предел цикла был равен средней температуре асфальтобетонного покрытия для Европейской части СССР [20]. Испытывались 4 образца битумов, один из которых был маловязким, а остальные более вязкой марки с одинаковой пенетрацией при 25°С, но различного реологического типа (см.табл. ]). Температура хрупкости битумов при переменном воздействии охлаждения — нагревания повышается в различной степени в зависимости от их качества (рис. 5). Причем характер этих зависимостей затухающий, что свидетельствует не об обычном усталостном разрушении, которое имеет место при испытании в аналогичном режиме некоторых других материалов, например упругих, а о термовязкопластической усталости, когда разрушение наступает как вследствие возникновения термических деформаций при охлаждении, так и развития пластических деформаций, вызванных усадкой объема лри тепло-сменах [21]. Необходимо заметить, что при отсутствии усадочных процессов выдерживание битумных пленок в течение 7,5 ч при + 30°С, как это было принято в испытаниях, должно было бы привести к устранению зародышей трещин, которые могли появиться при охлаждении битумных пленок. Наличие растущих пластических деформаций за счет усадки битума может привести к появлению трещин в покрытии не обязательно при самых низких зимних температурах, но и при более высоких. Так, было-отмечено образование трещин в битумных пленках, выдерживаемых на подложках из нержавеющей стали на открытом испытательном стенде в БашНИИ НП, в марте, в то время как в зимние месяцы признаков растрескивания не наблюдалось [19]. [c.44]

Для сравнительных лабораторных исследований коррозионной усталости сварных соединений труб и основного металла вырезали образцы размером 180Х38Х 10 мм из прямошовных (сталь 17ГС) и спирально-шовных (сталь 17Г2СФ) сварных труб диаметром 820 мм. Механические свойства и химический состав соответствовали ГОСТам и техническим условиям. Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации концентраторы напряжений испытывают упруго-пластические деформации, тогда как остальное тело трубы деформируется упруго, т. е. в концентраторах имеет место жесткая схема нагружения, усталостные испытания проводили на машине с задаваемой амплитудой деформации (максимальная тангенциальная деформация 0,22 и 0,3% или интенсивность деформации 0,25 и 0,34% в наружных волокнах) чистым изгибом с частотой 50 циклов в минуту. Коррозионную среду подавали с помощью капельницы (для обогащения кислородом) или влажного тампона. [c.230]

V Сопротивление сТали коррозионной усталости зависит и от формы цикла (от закономерности, по которой изменяются напряжение и деформации при циклическом нагружении). Форма цикла определяется условиями эксплуатащш деталей и конструкций и бывает различной синусоидальной, пилообразной, трапецеидальной и прямоугольной. Цикл нагружения может быть как симметричным, так и асимметричным. Форма цикла влияет на процессы упрочнения металла в зоне перед вершиной трещины (зона предразрушения), а также на процессы накопле-Ш1я искажений кристаллической решетки, отдыха и перераспределения там напряжений. Кроме того, форма цикла, определяя скорость деформирования, а также время пребывания материала в деформированном состоянии, влияет на электрохимические (коррозия и наводороживание) процессы в трещине. При малоцикловом нагружении в синтетической морской воде и других средах наименьшая долговечность наблюдается для синусоидальной формы цикла при переходе к трапецеидальной форме, а затем к прямоугольной долговечность металла несколько возрастает. Отмечено, что форма цикла сказывается на сопротивлении усталости также при многоцикловом усталостном нагружении, однако в условиях малоцикловой усталости это влияние проявляется сильнее [21,71,72]. [c.51]

Однако разрывы поверхностных пленок и стойкие полосы скольжения на поверхности металла появляются не сразу. Для их появления необходимы при усталостном нагружении хотя бы несколько десятков циклов деформирования. Таким образом, время до появления на поверхности металла стойких анодных образований, на которых сосредоточивается локальная коррозия, можно считать первым (инкубационным) периодом зарождения трещин. Определяющий фактор на этом периоде — механическое воздействие (деформация). Роль средьг сводится лишь к адсорбционному облегчению разрыва пленок и выхода на поверхность дислокаций, ступеньки от которых складываются в анодные полосы скольжения. [c.62]

Механизм зарождения усталостных трещин зависит от уровня циклических нагрузок. При больших циклических деформациях на поверхности металла образуются широкие полосы скольжения, охватывающие несколько сотен межплоскост-ных расстояний. Увеличение числа циклов нагружения приводит к увеличению количества таких полос. При низких амплитудах циклических нагрузок возникают тонкие короткие следы пластической деформации, близко расположенные между собой. С увеличением длительности нагружения новые полосы почти не возникают, а происходит интенсификация пластической деформации по уже существующим следам сдвигов. Устойчивость фубых полос скольжения обусловлена нарушением сплошности металла в виде субмикротрещин и пор, которые при дальнейшем деформировании перерастают в микротрещины. При этом важное значение имеет поперечное скольжение, инициирующее процесс зарождения усталостной трещины. [c.77]

ПРОТИВОУТОМИТЕЛИ, хим. добавки к полимерньпи материалам, гл. обр. резинам, повышающие их усталостную вьшосливость (долговечность), т. е. число циклов деформации до разрушения, а также замедляющие изменение св-в при многократных переменных мех. воздействиях (т. наз. утомление). Утомление может вызывать изменение макроскопич. размеров образца (напр., под влиянием накопления остаточной деформации), физ. структуры (возможна кристаллизация, ориентация макромолекул), строения трехмерной сетки у сшитых полимеров, техн. св-в (напр., упругих, прочностных, диэлектрич.). [c.125]

Уравнение Коффина-Мэнсона отражает кинетику усталостных повреждений при жестком нагружении, когда задается определенная деформация в цикле. В условиях мягкого нагружения задается нагруз1 а. В этом случае у равнение малоцикловой усталости имеет.вид [196] [c.9]

В формуле (3) неизвестны величина исходной деформации при изгибе стенки трубы "пл и величина деформации за один цикл нагружения е . Исходная деформация при изгибе стенки трубы определяется по формуле (1), но в этом случае не учитывается усталостная составляющая поврежденности металла в области дефекта формы трубы, т.к. газопровод с данным дефектом мог проработать неопределенное время при циклическом изменении давления. Более точно е ц можно определить с помощью метода АУЗИ. Величины максимальной деформации за один цикл нагружения установлены экспериментально по результатам тензометрирования труб с дефектами формы в процессе гидроиспытаний (рисунки 5, 6). Регрессионный анализ экспериментальных данных, проведенный при помощи статистического пакета Stadia 6.2, позволил получить графики возможных максимальных величин деформаций при доверительной вероятности Р = 0,95. [c.18]

Испытание в условиях симметричного знакопеременного режима исключает накопление остаточных деформаций в образцах и в ряде случаев больше соответствует режиму эксплуатации, чем при испытаниях в условиях знакопостоянного цикла. К таким испытаниям относится определение усталостной выносливости образцов при знакопеременном изгибе на машине ДИЗПИ на образцах гантелевидной формы с частотой деформации 1000 и 3000 цикл/мин и деформацией до 30%. По истечении 10 мин [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология