Содержание к диссертации
Введение
І. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДЕНИЙ МАЛОЦИКЛОВОЙ
УСТАЛОСТИ
1.1. Основные критерии малоциклового разрушения при линейном напряженном состоянии
1.1.1. Типы малоциклового разрушения
1.1.2. Критерии разрушения деформационного типа
1.1.3. Обобщенная диаграмма упрутопластического деформирования
1.1.4. Критерии разрушения энергетического типа
1.2. Критерии малоциклового разрушения материалов при сложном напряженном состоянии
1.3. Основные принципы суммирования рассеянных повреждений при малоцикловой усталости 33
1.3.1. Формулы суммирования повреждений при малоцикловой усталости 33
1.2.1. Кинетические уравнения повреждений при малоцикловой усталости 45
1.4. Краткий обзор известных литературных данных по исследованию малоцикловой усталости при неоднородном напряженном состоянии
І.4.І. Основные экспериментальные методы изучения полей деформаций при неоднородном напряженном состоянии
1.4.2. Краткий обзор известных экспериментальных данных малоцикловой усталости при неоднородном напряженном состоянии 54
1.4.3. Основные расчетные зависимости малоцикловой усталости при неоднородном напряженном состоянии
1.5. Выводы из проведенного обзора и задачи дальнейших исследований
2. ПРИБОРЫ, УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 70
2.1. Установка для проведения испытаний 70
2.2. Методы измерения деформаций 73
2.3. Материал и технология изготовления образцов
2.4. Методика проведения экспериментов при линейном и сложном напряженном состоянии
2.5. Измерение деформаций и методика проведения испытаний при неоднородном напряженном состоянии
2.6. Деформационные свойства материала
3. ЭКСПЕРШЕНГАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ
СТАЖ
3.1. Опыты на малоцикловую усталость при линейном напряженном состоянии
3.1.1. Опыты при симметричном цикле жесткого малоциклового нагружения
3.1.2. Опыты при симметричном цикле мягкого малоциклового нагружения
3.1.3. Несимметричный цикл изменения нагрузки при мягком нагружении
- Основные критерии малоциклового разрушения при линейном напряженном состоянии
- Формулы суммирования повреждений при малоцикловой усталости
- Установка для проведения испытаний
class1 ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДЕНИЙ МАЛОЦИКЛОВОЙ
УСТАЛОСТИ class1
Основные критерии малоциклового разрушения при линейном напряженном состоянии
В настоящее время закономерности малоциклового разрушения материалов при линейном напряженном состоянии достаточно хорошо изучены, особенно для жесткого режима нагружения. На основании большого об"ема экспериментальных данных для жесткого режима малоциклового нагружения установленно уравнение Коффина-Мэнсона [і-4]. При мягком режиме нагружения стабильных и разупрочняющихся материалов этого уравнения как правило недостаточно, так как в процессе деформирования происходит одностороннее накопление пластических деформаций, особенно при асимметричном нагружении. Кроме того, для разутгрочняющихся материалов петля пластического гистерезиса часто не обладает стабильностью.
В зависимости от режима нагружения и типа материала разрушение может быть: усталостным, квазистатическим или промежуточным. Усталостное разрушение происходит вследствие образования и развития усталостной трещины и имеет место в случае жесткого режима нагружения всех трех типов материалов, или мягкого нагружения разутірочнягощихся материалов. Квазистатическое разрушение, точнее потеря несущей способности, происходит вследствие локализации пластических деформаций в виде шейки с последующим доры-вом. Промежуточное разрушение предполагает одновременную локализацию пластических деформаций и возникновение усталостной трещины.
Формулы суммирования повреждений при малоцикловой усталости
Предложенный критерий проверялся экспериментально [7б] на стали 0ХІ6НІ5МЗБ при малоцикловом нагружении. На основании опытов, проводившихся при температуре 650С с выдержками делается вывод о том, что для данной разупрочняющейся стали развитие усталостных и статических повреждений происходит независимо. Получено хорошее соответствие расчета с экспериментом.
В работах \77-8l] предлагается вариант энергетической модели многоцикловой усталости, позволяющей проводить расчеты как при линейном, так и при сложном напряженном состоянии. Экспериментальной базой для определения параметров кинетического уравнения повреждений служат обычные усталостные кривые, построенные при различных коэффициентах асимметрии нагружения.
Реальный материал, работающий на циклическое нагружение, заменяется некоторым гипотетическая материалом, подчиняющимся структурной модели С77J (рис.1.II). Параметрами структурной модели являются следующие: - коэффициент жесткости ветви I, предельное сопротивление ветви І, цІ - предельное сопротивление ветви 2, Е$ - коэффициент жесткости свободного звена 3. Предельная величина рассматривается, как технический предел текучести материала, а величина (5 = Сг _ как прецизионный предел текучести. В случае 6 Q могут происходить лишь чисто упругие деформации звена 3. Необратимая работа деформирования есть работа силы сопротивления звена 2. Если элемент материала деформирован напряжением (5 У Сг , то после разгрузки возникают остаточные напряжения. После разгрузки на величину напряжения 4(5 2С под действием пружины I происходит обратная пластическая деформация звена 2. Повторная нагрузка приводит к образованию петли пластического гистерезиса.
Установка для проведения испытаний
Экспериментальные исследования проводились на серийной испытательной машине УМЭ-10 тм (рис.2.1), позволяющей испытывать образцы в условиях линейного напряженного состояния как при постоянной нагрузке, так и в условиях малоциклового нагружения (растяжение-сжатие) с любым коэффициентом асимметрии цикла с частотой от 0,01 до 12 циклов в минуту, кроме того данная установка позволяет проводить испытания при мягком и жестком режимах нагружения, при этом уровень нагрузки или деформации поддерживается автоматически. В лаборатории сопротивления материалов ЛПИ им.М.И.Калинина к данной машине было изготовленно специальное приспособление, позволяющее проводить опыты также и в условиях плоского напряженного состояния (растяжение-сжатие с кручением). Принципиальная схема этого приспособления приведена на рис.2.2. Тонкостенный трубчатый образец устанавливается в захватах 4 испытательной машины. От осевого перемещения образец фиксируется сухарями 3 и клиново-винтовыми зажимами 6, 7. В прорези головок образца вставляются втулки 5, закрепленные в захватах машины посредством винтов 8, что предотвращает свободное прокручивание образца в захватах машины. Верхний захват жестко связан с верхней траверсой машины. Нижний захват соединен с цилиндром 19, на наружной поверхности которого выфрезерованы две диаметрально расположенные винтовые канавки. Цилиндр 19 помещается в гильзу 18, закрепленную на нижней траверсе машины. В гильзе 18 посредством подшипников качения 15 закреплены пальцы 16, свободные концы которых входят в канавки на цилиндре.
