Диапазоне долговечности

Связь между циклической пластической деформацией и числом циклов до разрушения при малоцикловой усталости в широком диапазоне долговечностей (от! до 10^ циклов) выражается уравнением Коффина-Менсона

В определенном диапазоне долговечностей эти критерии достаточно хорошо коррелируются с результатами испытаний конструкций.

Более жесткая проверка справедливости использования критерия (1.1.12) для описания процесса накопления суммарного-повреждения в широком диапазоне долговечностей может быть осуществлена при программном нагружении как с регулярным, так и нерегулярным изменением напряжений (деформаций) в процессе испытаний.

влена также экспериментальная проверка метода расчета прочности на примере одного из типов промышленных компенсаторов (реальная конструкция) в широком диапазоне долговечностей.

машины подбором значений а, при котором в исследованном диапазоне долговечностей энергия, определяемая зависимостью (14), остается неизменной.

Анализ результатов испытаний на фреттинг-усталость показывает, что в диапазоне долговечностей 10°— 108 циклов, представляющем практический интерес, кривые усталости могут на графике в двойных логарифмических координатах lg а — lg N аппроксимироваться

Методы оценки циклической прочности элементов конструкций базируются на системе расчетных характеристик, определяемых с использованием экспериментальных данных о поведении материала в рассматриваемых условиях нагружения, которое характеризуется в общем случае диаграммами статического и циклического деформирования со всем комплексом стандартных прочностных свойств, кривыми усталости в требуемом диапазоне долговечностей, закономерностями накопления повреждений применительно к действующим режимам и условиям нагружения, кинетикой циклических свойств материалов с учетом проявления температурно-временных эффектов и др. Указанные выше данные получают при выполнении соответствующих экспериментальных исследований, проведение которых должно быть обеспечено соответствующими системами экспериментальных средств, дающих возможность выполнить нагружение и нагрев по заданным программам с необходимой точностью воспроизведения и поддержания режима и получить требуемую экспериментальную информацию. Современные испытательные системы представляют собой автоматизированные комплексы на базе современной механики и вычислительных средств.

На рис. 4.10 показаны два семейства расчетных кривых малоцикловой усталости, построенные по уравнению (4.7). Узкая область расположения кривых для деформируемых сплавов (рис. 4.10, а) объясняется тем, что эти сплавы одного класса и имеют мало различающиеся механические свойства. Кривые для литых сплавов (рис. 4.10, б) расположены в большем диапазоне долговечностей N при заданных Де. Сопоставление расчетных и экспериментальных (лабораторные образцы) данных для деформируемых материалов показывает их достаточно хорошее соответствие; для литых материалов расчет по уравнению (4.7) обеспечивает некоторый запас по долговечности (в особенности в области малых значений размахов деформаций (Ае < 0,5%)),

гружения и свойствах материала является однозначной функцией от эффективного коэффициента концентрации напряжений а/. Для того чтобы рассчитать элемент конструкции без проведения дополнительных испытаний, в методику было введено предположение, что в диапазоне долговечностей 102—106 полетных циклов эффективный коэффициент

Обработка экспериментальных данных применительно к критерию (5) проводилась путем подбора с помощью электронно-вычислительной машины значений а, при котором в исследованном диапазоне долговечностей энергия, определяемая зависимостью (5), остается неизменной.

двух условий: обеспечения разрушения в наиболее характерном для эксплуатации диапазоне долговечностей (103—2-Ю4 циклов); получения в испытаниях с различными максимальными температурами одинаковой суммарной упругопластической деформации за цикл. Второе условие позволяет оценить в чистом виде влияние температурного фактора.

Понижение температуры в климатической и криогенной областях приводит, как правило, к повышению статической и циклической прочности при сохранении достаточно высокого уровня пластичности в широком диапазоне долговечности до разрушения сплава.

Кривая Мэнсона — Коффина представлена на рис. 3. Очевидно, экспериментальные точки можно с хорошей точностью представить степенной функцией во всем диапазоне долговечности. Предел усталости сгс = 170 МПа.

На рис. 88 приведены результаты исследования усталости и коррозионной усталости стали 13Х12Н2ВМФ после обкатки. Эти результаты находятся в соответствии с данными других исследователей и показывают, что ППД гладких образцов повышает их предел выносливости на 20-30 %. По влиянию обкатки на коррозионную усталость сталей нами получены чрезвычайно важные с практической точки зрения результаты, четко указывающие на ограниченность защитного действия поверхностного пластически деформированного слоя. Действительно, при базе до 5-106 — 10 • 106 цикл нагружения выносливость стали после ППД в 3 %-ном растворе NaCi мало отличается от выносливости в воздухе, т.е. подтверждается высокая эффективность ППД как метода повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению. Однако увеличение базы испытания выше указанной привело к неожиданным результатам — резкому снижению уровня разрушающих циклических нагрузок. В довольно узком диапазоне долговечности разрушающее напряжение у обкатанных образцов в коррозионной среде снизилось с 550-600 МПа до 200-240 МПа, т.е. в 2-3 раза. Условный предел коррозионной выносливости образцов, подвергнутых ППД '

лости наклепанной и ненаклепанной сталей пересекаются. В других исследованиях в диапазоне долговечности до 101 циклов было получено отрицательное влияние наклепа на сопротивление термической усталости стали 12Х18Н9Т.

Термическая обработка оказывает большое влияние на сопротивление термической усталости. При этом используемые в практике режимы термообработки для получения требуемого уровня механических характеристик могут оказаться неоптимальными с точки зрения сопротивления термической усталости в рабочем диапазоне долговечности..

вой усталости в диапазоне долговечности от 106 до 10е циклов и оценки медианы предела вы-

вой усталости уровня Р = 0,01 в диапазоне долговечности от 10В до 10s циклов н оценки пре-

миниевого сплава в диапазоне долговечности от 105 до 10' циклов н определить медиану пре-

Коэффициент концентрации усталостных напряжений (или коэффициент снижения прочности), определяемый соотношением (12.22), строго говоря, применим лишь- в случае многоцикловой усталости, т. е. при долговечности 105 — 10е или более циклов. В разд. 12.2 отмечалось, что для пластичных материалов при статических нагрузках концентрацией напряжений, как правило, можно пренебречь. Таким образом, в переходной области и в области малоцикловой усталости, т. е. в диапазоне долговечности от 1/4 цикла (при статическом нагружении) до 105 — 10" циклов, величина коэффициента концентрации напряжений изменяется от 1 до

58. Борин И. П., Новиков С. А*, Погорелов А. П. и др. О кинетике разрушения металлов в субмикросекундном диапазоне долговечности II Докл. АН СССР.— 1982.— Т. 266, № 6.— С. 1377—1380.