Разрушающих испытаний

Рассмотрим возможный приближенный подход к определению величин разрушающих деформаций.

Таким образом, для расчета сильфонного компенсатора на малоцикловую усталость необходимо, с одной стороны, располагать кривой разрушающих деформаций при жестком нагружении, полученной на образцах из конструкционного материала, и, с другой стороны, зависимостью (расчетной или экспериментальной) деформации в наиболее напряженной точке гофра от перемещения его концов. При этом для заданных из условий работы конструкции перемещений определяются упругопластические деформации конструкции, и по кривой усталости материала находится разрушающее число циклов нагружения компенсатора в соответствии со схемой, представленной на рис. 4.1.5, в.

вечности в зонах концентрации предлагается использовать уравне~ ния кривых длительного циклического разрушения. Поцикловой (начиная с нулевого) анализ деформаций и напряжений позволяет установить коэффициенты асимметрии ге и /•„, входящие в уравнения этих кривых (5), (14) и (15). В [1,3, 4] показано, что при коэффициентах концентрации л„ !> 2,5 и числе циклов более 5-Ю1 долговечность с достаточной для практики точностью определяется по уравнению (4) кривой малоциклового разрушения. Так как амплитуды местных деформаций в зоне концентрации, с одной стороны, и амплитуды разрушающих деформаций — с другой, зависят от числа циклов и времени выдержки, то предельное число циклов для заданных времени выдержки, теоретического коэффициента концентрации и номинального напряжения определяется из условия равенства деформаций ёа по уравнению (4) и ёа тахкпо уравнению (40). На рис. 14 показаны результаты графического решения уравнений (4) и (40) для стали 18-8 при 650° С, Ъп = 1 и а„ = 3. Сплошная линия характеризует связь между разрушающим числом циклов N и временем выдержки твр, когда учитывается изменение сопротивления деформациям и разрушению до последнего полуцикла (k = = 2 N), пунктирная—когда амплитуда местных деформаций определяется по первому полуциклу (k = 1). С увеличением времени выдержки, когда предельное число циклов сокращается, расчет по амплитудам деформаций первого полуцикла мало (в 1,5 раза) отличается от более точного расчета с учетом кинетики местных деформаций. При времени выдержки 10"1 час разница в числах циклов, полученных указанными способами, увеличивается до 2,5— 3 раз.

9.7.15. Коэффициент (pf((pfs) для данных условий облучения определяют как отношение амплитуд разрушающих деформаций образцов облученного eaf и необлученного еа материалов при одинаковом числе циклов и представляют в виде cpf=/(ea)[(pfs=/(ea)]. При определении значения cpfs используются кривые усталости, являющиеся нижними огибающими кривых усталости для различных зон сварного соединения или наплавки, включая переходные зоны.

Коэффициент снижения разрушающих деформаций в зоне вмятины и задира при нелинейном напряженном состоянии на основе (2.33) будет

(где / — коэффициент повышения первого главного напряжения в зоне концентрации; D — коэффициент снижения разрушающих деформаций; гэ — поперечное сужение, определяемое на стадии: начала динамического дорыва образца).

Во втором издании справочника переработаны и дополнены разделы, в которых излагаются общие математические закономерности, принятые для описания деформаций и прочности анизотропных конструкционных материалов. Дополнительно рассмотрены вопросы анизотропии разрушающих деформаций, важные для материалов малой жесткости, а также особенности тензометрии, связанные с анизотропией упругих свойств. Расширены разделы, посвященные свойствам армированных композитов.

Для большинства анизотропных тел характер деформаций при растяжении под углом к оси симметрии не удается проиллюстрировать при помощи фотографии, поскольку жесткость материала велика, а величина разрушающих деформаций мала. Существуют синтетические листовые материалы, строение которых соответствует расчетной схеме ортогональной анизотропии, а разрушающие деформации очень велики. К числу таких матери-

3.12. АНИЗОТРОПИЯ РАЗРУШАЮЩИХ ДЕФОРМАЦИЙ ДЛЯ ЛИСТОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МАЛОЙ ЖЕСТКОСТИ

3.12. Анизотропия разрушающих деформаций для листовых композиционных материалов малой жесткости ...................... 234

Как отмечали ранее (раздел 2.2), понятию отказа в теории надежности соответствует принятое в науке о прочности понятие предельного состояния. Возможны различные варианты предельных состояний, ограничивающих условия нормальной эксплуатации аппаратов, например, потеря прочности, потеря жесткости и т.п. Существует также много способов разрушающих испытаний для оценки работоспособности материалов, конструкций или сварных соединений в условиях достижения какого-либо из возможных предельных состояний.

Учитывая представленную выше схему-модель оценки качества и условия доминирующего отказа, можно разбить задачу определения производственно-технологической потери работоспособности сварного аппарата (Am) на два этапа: оценку результатов разрушающих и неразрушающих испытаний.

Для получения мультифрактальных характеристик структуры поверхности образцов, (распределения на ней геометрических микро-дефоктоп) использовалась специальная методика цифровой мультиф-рактольной параметризации структур, которая была разработано на основе оригинальной теоретико-информационной интерпретации Г. В. Встовским мультифрактального формализма [1,2]. Рассчитывались традиционные характеристики мультифрактального анализа — f(Ct)-спектр и характеристиками Dq-епектр размерностей Репьи. С помощью методики также количественно оценивались степень однородности и скрытой упорядоченности структур (описываются соответственно мультнфрактильными характеристиками характеристиками f(a)q.4o и Д^о ~ Dq-i - D(p.)fl. Обнаружено, что обработка поверхности проволок, связанная с получением различной структуры геометрических поверхностных микродефектов, вызывает изменение как механических свойств при статическом и усталостном погружении, так и мультифрактальных характеристик структуры поверхности. Установлена корреляция относительного изменения мультифрактальных характеристик Структуры поверхности с относительным изменением механических свойств» Коэффициенты корреляции превышают в ряде случаев значение 0,99. Таким образом с применением методики муль-тифрактальной параметризации структур появляется возможность прогнозирования механических свойств материалов в результате механической и электрохимической обработки поверхности с ограничением числа разрушающих испытаний. Наиболее перспективной с точки зрения установления пзаимосиязй мультифрокталыюй структуры поверхности с механическими свойствами материалов при статическом и усталостном погружениях в данном случае является характеристика Д^0, отражающая степень скрытой периодичности структуры.

К преимуществам разрушающих испытаний следует отнести то, что в процессе испытаний можно измерить разрушающие нагрузки или другие характеристики, определяющие эксплуатационную надежность изделия.

Принципиальным недостатком разрушающих испытаний является то, что они проводятся выборочно, т. е. только на части изделий партии. Поскольку испытываемые материалы и изделия разрушаются в процессе контроля, достоверность разрушающих методов зависит от однородности исследуемых свойств в образцах и изделиях, а также от сходства условий испытаний с условиями эксплуатации. По сравнению с НК разрушающие испытания, как правило, более трудоемки, менее производительны и труднее поддаются автоматизации.

установить соответствие эксплуатационных характеристик изделия измеренным. Если эти связи установлены достаточно точно, то НК позволяет резко сократить объем и периодичность разрушающих испытаний. В этом случае разрушающие испытания про-' водятся в основном для периодической проверки результатов НК. •

При применении выборочных методов контроля, в частности разрушающих испытаний, заключение о годности всей партии принимают по допустимому проценту (доле) некондиционных изделий в выборке или в ряде выборок. Если доля- дефектных изделий превышает установленный уровень, то всю партию признают некондиционной. Число годных изделий в этих партиях может быть значительными Убытки, связанные с утилизацией, переделкой, также могут быть достаточно большими. СНК позволяют непосредственно разделять дефектные и годные изделия.

ляющим, если вспомнить, что первое широкое применение композиты (намоточные стеклопластики) нашли в конструкциях оболочек с днищами, нагруженных внутренним давлением. Первыми оболочками были небольшие баллоны высокого давления, использованные в авиации. После этого последовало интенсивное развитие стеклоэпоксидных композиций и процесса намотки для изготовления оболочек ракетных двигателей на твердом топливе (см. работы [28] и [158]). Иа модельных и натурных оболочках давления было проведено много разрушающих испытаний по ракетной программе Polaris. Однако очень часто разрушение начиналось в местах нарушения сплошности, неизбежных в реальных оболочках; у законцовок, вырезов и т. д. В то же время распределение напряжений, особенно при двухосном напряженном состоянии, сильно зависит от формы меридиана оболочки и формы днищ. Таким образом, данных о свойствах материала при неодноосном напряженном состоянии из этих испытаний было получено мало.

Предел прочности при скалывании т0 можно определить (табл. 2.2) как по результатам разрушающих испытаний на растяжение образцов, ориентированных в направлении осей упругой симметрии материала (00 и а90) и в диагональном направлении (ог45), так и неразрушающими методами по данным определения скорости распространения упругих волн в этих же направлениях (о0; %, и tto).

Развитие методов и средств неразрушающего контроля физико-механических характеристик в настоящее время идет по пути поиска наиболее оптимальных форм связей физических и механических параметров материалов. При оценке такого наиболее важного механического параметра материалов как прочность неразрушающие методы испытаний всегда будут косвенными методами, так как связаны с необходимостью сопоставления результатов неразрушающих и разрушающих испытаний.

В-четвертых, при расчете конструкций на надежность, в настоящее время используются в основном статистические параметры свойств, полученные путем многократных разрушающих испытаний однотипных изделий. Критерием надежности конструкций, в этом случае, будет вероятность ненаступления какого-либо предельного состояния конструкций данного типа. Такой подход не позволяет получить информацию о качестве и надежности каждого конкретного изделия или конструкции.