Длительность наработки

Пусть образцы испытывают напряжение, равное 1,5в-г при 104; 5-10*; 105 и т. д. циклов. Во время последующего испытания на усталость часть образцов, подвергнутых перенапряжению длительностью, допустим, свыше 105 циклов, разрушается; образцы, подвергнутые перенапряжению при меньшем числе циклов, остаются целыми. Это значит, что при числе циклов более 105 в металле возникают необратимые повреждения, делающие деталь неработоспособной при циклическом нагружении даже при напряжениях1, находящихся на уровне предела выносливости. Напротив, длительность нагружения меньше 105 циклов является безопасной. Точку, соответствующую напряжению, равному 1,5(7-! и длительности 105 циклов, наносят на диаграмму усталости (рис. 166, а).

уравнение состояния, связывающее напряжение, деформацию, скорость деформации, температуру, длительность нагружения во времени или циклах t(N):

Зависимость размеров ячеистой дислокационной структуры от уровня пластической деформации была подвергнута анализу в исследованиях нержавеющей стали AISI 304 [44]. В области температур 482-650 °С были исследованы уровни полной деформации в интервале 0,5-20 % с треугольной формой цикла, также с введением выдержки при нагрузке в течение 10, 60, 180 и 600 мин. Размер ячеек уменьшался по мере возрастания уровня деформации, что соответствовало уменьшению долговечности. Переход от треугольной формы цикла к трапецеидальной форме незначительно увеличивал размер ячеек, хотя происходило существенное снижение долговечности. Вместе с тем, если использовать время в качестве характеристики длительности накопления повреждений до разрушения, то оказывается, что длительность нагружения с выдержкой была существенно большей, чем при треугольной форме. Поэтому следует считать, что в общем виде размер ячеек определяется единым соотношением для фиксированной скорости деформации. Применительно к исследованным условиям в рассматриваемой работе было установлено:

Начало осмотра агрегата определяют из условия, что при Nf< 2 • 105 циклов величина Л^ > 30 %. Следовательно, для области указанной долговечности гарантированное начало осмотров агрегатов, не допускающее сквозного ее прорастания может быть получено из условия Nin = 0,6Nf, где Nin — длительность нагружения гидрофильтра до проведения первого осмотра. Эта оценка следует из соотношения (14.11).

Картина термической усталости осложняется тем, что для характеристики данного разрушения является существенным не только число циклов, уровень максимальной и минимальной температуры цикла, но и длительность .нагружения. Последний фактор имеет тем большее значение, чем выше температура цикла. Поэтому необходимо тщательное изучение и учет всех факторов при анализе разрушения от длительной термической усталости.

С другой стороны, при выборе эксплуатационного цикла не следует принимать значения длительности, близкие к наиболее повреждающему циклу, так как в этом случае ресурс работы изделия будет сокращен. Причина такого влияния цикла малой длительности, в котором выдержка составляет минуты, заклю-чается в кинетике релаксационного процесса, происходящего в течение выдержки. Характер изменения термонапряжений в процессе релаксации существенно различен в течение выдержки: основная релаксация напряжений, развитие деформации ползучести (а следовательно, и повреждаемости) происходят именно в первые минуты процесса выдержки. Цикл без вы-> держки при ?тах не содержит деформации ползучести (если не считать кратковременную ползучесть, развивающуюся в процес* се нагружения до выхода на 4пах); циклу с выдержкой 10—• 15 мин соответствует деформация ползучести, несущественно превышающая деформацию при TB=l-f-5 мин, а длительность нагружения во втором случае значительно больше. Таким образом, при термонагружении циклами малой длительности быстро возрастают и число циклов и циклическая деформация ползучести, что и обусловливает минимальное время до разрушения

при /!=0 оно является уравнением длительной прочности (при том же условии): т = С. Поскольку N=vt, a v=l/t4, где т — общая длительность нагружения, T0-/V = v—g- = fe_. и

где у, — коэффициент, учитывающий эквивалентную длительность непрерывного действия наибольшего напряжения при циклическом нагружении; при синусоидальном нагружении X = 0,3, по мере увеличения длительности выдержки несинусоидального нагружения х приближается к единице; т = ./Vp/v — общая длительность нагружения до разрушения (появления трещин).

Таким образом, в этом случае имеет место существенное влияние окисления. Оно повышает частотную чувствительность и ослабляет эффект уровня деформаций для разрушающего числа циклов. Скорость распространения трещины уже не описывается упомянутой зависимостью от интенсивности деформаций. В то же время в вакууме эта зависимость имеет место при слабой чувствительности к длительности нагружения в области частот, превышающих 0,1 цикла/мин. Для весьма низких частот (менее 0,01 цикла/мин) и в условиях вакуума возникает чувствительность к длительности нагружения, возможно в связи с проявлением длительного статического повреждения и структурными превращениями. Эти закономерности для теплостойкого сплава А286 при температуре 590° С и размахе деформации Asp = 0,002 иллюстрируются частотными зависимостями выражения (29) по данным [44], представленным на рис. 23. В левой части для низких частот критерием разрушения является длительность нагружения (область 1), в правой части для высоких частот этим критерием является число циклов (3). В вакууме этот критерий достигается (для исследованных условий) при существенно более низких частотах, чем на воздухе (разница в частотах достигает 3 — 4 порядков). Соответственно меняется фрак-тография излома, в области критерия длительности разрушение межкристаллическое, в области критерия числа циклов разрушение внутрикристаллическое, в промежуточной области (2) смешанное.

с размерами 9,5 х 216 X 280 мм из листа уретанового каучука (хизола 4485). Нагружение осуществлялось небольшим зарядом взрывчатого вещества (электрический капсюль М52АЗ), создающим импульсную нагрузку, которая распределялась по кругу диаметром около 6,3 мм. Длительность импульса, создаваемого зарядом, составляла около 800 мксек. Эта величина сравнительно большая, если учесть имеющееся соотношение скорости распространения полос интерференции и размеров модели. Чтобы сократить длительность действия нагрузки, следует применять такие взрывчатые вещества, как азид свинца или гремучую ртуть. Примерный график изменения нагрузки во времени показан на фиг. 12.9. Длительность нагружения t можно приблизительно определить, подсчитав номер кадра на фиг. 12.10. Величина давления

Пусть образцы испытывают напряжение, равное l,5o-i при 104; 5-104; 105 и т. д. циклов. Во время последующего испытания на усталость часть образцов, подвергнутых перенапряжению длительностью, допустим, свыше 10s циклов, разрушается; образцы, подвергнутые перенапряжению при меньшем числе циклов, остаются целыми. Это значит, что при числе циклов более 10s в металле возникают необратимые повреждения, делающие деталь неработоспособной при циклическом нагружении даже при напряжениях1, находящихся на уровне предела выносливости. Напротив, длительность нагружения меньше 105 циклов является безопасной. Точку, соответствующую напряжению, равному 1,5сг_ j и длительности 105 циклов, наносят на диаграмму усталости (рис. 166, а).

С начала эксплуатации вертолет имел налет 9829 ч, в том числе 940 ч после последнего ремонта. Из условия средней продолжительности полета около 30 мин длительность наработки вертолета (соответствующей наработке корпуса редуктора) составляет около 19658 полетов, в том числе 1880 после последнего ремонта.

где тср — среднее число замен конструктивных элементов рассматриваемого вида за длительность наработки машин i,

Применение счетчиков ресурса. Эквивалентные испытания авиационных двигателей показали, что наибольшие повреждения, особенно деталей горячей части, происходят при работе на наиболее тяжелом (взлетном) режиме. При эксплуатации процент использования тяжелых режимов в двигателях гражданской авиации различен, он зависит от продолжительности полета и других условий. В некоторых американских авиакомпаниях на двигателях устанавливается счетчик ресурса, учитывающий суммарную длительность наработки на тяжелых режимах и число полетных циклов.

Одновременно развиваются процессы микроповреждаемости металла, интенсивность которых зависит от многих факторов, в том числе от структурного состояния стали. Так, по данным [14] более опасным рассматривается процесс развития повреждаемости стали 12Х1МФ со структурой отпущенного бейнита - экстремальный рост повреждаемости / (объемная микроповрежденость) проявляется в период исчерпания ресурса примерно 0,9 ТН/ТР (т„/тр - исчерпание ресурса, т„ - длительность наработки; тр - предельный ресурс на стадии появления макротрещины, тыс. ч) или 90 % ресурса (линия 2, рис. 1.6). Более пологая (и менее опасная) линия / соответствует накоплению микроповреждаемости в сталии с феррито-сорбитной структурой, что позволяет более уверенно выявлять фактическую поврежденность металла и прогнозировать остаточный ресурс трубных элементов паропровода из стали 12Х1МФ. Разная интенсивность нарастания микроповреждаемости связана с различной деформационной способностью границ и тела зерен в структурах феррито-сорбита и отпущенного бейнита.

таточные напряжения после сварки или холодной гибки, повышенная температура, длительность наработки паропровода и рабочие эквивалентные напряжения [11, 35].

Металлографический признак Механизм повреждения Зона повреждения Длительность наработки, тыс. ч Причина повреждения - фактор

Металлографический признак Механизм повреждения Зона повреждения Длительность наработки, тыс. ч Причина повреждения - фактор

Примечание. Условные обозначения: а„ - временное сопротивление разрыву; OQ.Z - предел текучести; о5 - относительное удлинение; т„ — длительность наработки при эксплуатации, ч.

где Тпкр - парковый ресурс, тыс.ч; тир - индивидуальный ресурс, тыс. ч; тн - длительность наработки, тыс. ч.

тн - длительность наработки, тыс. ч;

сначала по результатам MAP оценивается степень исчерпания ресурса т„ / Тр согласно структурной шкалы для сварных соединений данной марки стали с учетом выявленной стадии микроповрежденности (и, при необходимости, дополнительно стадии микроструктуры), где т„ - длительность наработки при эксплуатации и тр - предельный ресурс сварного соединения на стадии появления макротрещины, тыс. ч;