Диаграмме усталости

Пусть пар с начальными параметрами р\, t\ вытекает в среду с давлением р%. Если потери энергии на трение при движении водяного пара по каналу и теплоотдача к стенкам сопла пренебрежимо малы, то процесс истечения протекает при постоянной энтропии и изображается на Л, s-диаграмме вертикальной прямой 1-2 (рис. 5.5).

В идеальном случае расширение пара в двигателе является адиабатным и изображается в /1,5-диаграмме вертикальной линией 1-2 между изобарами р\ (в нашем примере 10 МПа) и р%

Химическое соединение, как было указано выше (гл. IV, п. 2), характеризуется определенным соотношением компонентов, а это отражается на диаграмме вертикальной линией, про-

В идеальном случае расширение пара в двигателе является адиабатическим и изображается в h, s-диаграмме вертикальной линией 12 между изобарами р\ (в нашем примере 10 МПа) и р2 (0,1 МПа). Б соответствии с (5.6) совершаемая двигателем техническая работа равна разности энтальпий рабочего тела до и после двигателя:

Изохорный процесс изображается в р, V-диаграмме вертикальной прямой. Для него также просто записывается уравнение первого закона термодинамики. Поскольку dV=0, то работа в этом процессе не совершается и из (3.20) следует:

Процесс подогрева или охлаждения влажного воздуха изображается на i — rf-диаграмме вертикальной прямой (d = const) в пределах температур подогрева или охлаждения. При охлаждении влажного воздуха может наступить момент, когда из него начнет выпадать вода (температура росы). Эта точка определяется как пересечение линии d = const с линией f = 100°/0-

Процесс подогрева или охлаждения влажного воздуха изображается на /—d-диаграмме вертикальной прямой (d = const) в пределах температур подогрева или охлаждения. При охлаждении влажного воздуха может наступить момент, когда из него начнет выпадать вода (температура росы). Эта точка определяется как пересечение линии d = const с линией ф = 100%.

Процесс изменения состояния пара на /s-диаграмме изображается линией, соединяющей точки начального и конечного состояния пара. Если процесс изменения состояния пара совершается адиабатно без изменения величины энтропии, то он изображается на диаграмме вертикальной прямой линией, длина которой должна соответствовать разности энтальпий свежего и отработавшего пара. Эта разность энтальпий есть располагаемый теплоперепад Н(>.

Химическое соединение, как было указано выше (гл. IV» п. 2), характеризуется определенным соотношением компонентов, а это отражается на диаграмме вертикальной линией, про-

Процессы во влажном воздухе. Процессы нагревания и охлаждения влажного воздуха, характеризующиеся постоянством влагосодержания d, изображаются в h, ^-диаграмме вертикальной линией: 1—2 — охлаждение; 2—1 — нагревание (рис. 2.22).

Оба компонента сплава неограниченно растворимы в жидком состоянии, а в твердом состоянии образуют устойчивое химическое соединение. Общий вид данной диаграммы состояния показан на рис. 1.11, а. Химическое соединение А„Вт характеризуется определенным соотношением компонентов, которое отражается на диаграмме вертикальной линией, проходящей через точку оси абсцисс, отвечающую соотношению компонентов в химическом соединении. Это означает, что в данном соединении на п атомов компонента А приходится т атомов компонента В.

Фактический угол наклона a', на диаграмме усталости зависят от соотношения a

Рис. 175. Определение k3 DO диаграмме усталости

На диаграмме усталости наносят две-три точки, соответствующие одинаковым длинам усталостных трещин при выбранных напряжениях о"! и о^-Соединяют точки равной длины трещин; пересечение этих линии указывает на область предела выносливости. Затем испытаниями двух-трех образцов уточняют истинное значение предела выносливости.

Оценены пороговые значения ан /o"g z, отвечающие нижней К^__г1 и верхне-#ij_nirpaHHH,aM второй стадии на кинетической диаграмме усталости, в пределах которой сохраняется автомодельный рост трещины. Изучены фрактографические особенности разрушения в условиях автомодельного роста трещины. Обнаружено, что в упругопластической области каждая усталостная бороздка состоит из двух составляющих: бороздки сдвига и бороздки отрыва, причем шаг бороздки сдвига постоянен и не зависит от размера трещины, а шаг бороздки отрыва увеличивается с ростом трещины.

Базовое число циклов перемены напряжений JV^Ol Np0l = 4 • 10е Примечание. Под базовым числом циклов перемены напряжений понимается число циклов, соответствующее на диаграмме усталости переходу наклонного участка кривой усталости в горизонтальный участок или участок с очень малым наклоном к оси чисел циклов

С увеличением числа циклов знакопеременной нагрузки упрочнение захватывает все больший объем металла. Те же объемы, которые первыми начали упрочняться, теперь начинают разупрочняться. В наиболее напряженных зернах кристаллическая решетка, достигшая предела искажения, под действием циклической нагрузки начинает разрушаться, в ней растет количество субмикроскопических нарушений. Переход постепенно увеличивающегося упрочнения в противоположный ему процесс разупрочнения отмечается на диаграмме усталости замедлением в уменьшении прогиба.

Испытание на первой стадии сопровождается упрочнением и разупрочнением, при этом превалирующее влияние оказывает процесс упрочнения, о чем свидетельствует уменьшение прогиба образца. Нарушения междуатомных связей, образования субмикроскопических пор еще недостаточно для того, чтобы вызвать увеличение прогиба. Лишь тогда, когда субмикроскопические поры сливаются в микротрещину, на диаграмме усталости отмечается максимум, а затем, по мере развития усталостной трещины, начинается снижение кривой на диаграмме усталости.

Фактический угол наклона «' на диаграмме усталости зависит от соотношения а масштабов по оси ординат и абсцисс:

Рис. 175. Определение fc3 по диаграмме усталости

Процесс усталостного разрушения можно расчленить на три периода [Л. 90]. В первом инкубационном периоде происходит накопление искажений кристаллической решетки. На обобщенной диаграмме усталости, показанной схематически на рис. 6-10, первому периоду соответствует область ниже ломаной A'B'C'D'E'. Во втором периоде зарождаются субмикроскопические трещины, развивающиеся до размеров микротрещин (область между

Обобщенная диаграмма усталости приведена на рис. 1. Три наклонных линии ABC, A'C и А'В'С' характеризуют определенную степень повреждения материала. Если предположить, что наличие в образце трещины определенной длины характеризует определенную степень повреждения, то на диаграмме усталости можно нанести еще ряд линий, определяемых достижением усталостной трещины заданной длины.