Файл: Школьник, Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металла.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 0
мере роста трещины напряженное состояние в ее верши не непрерывно изменяется. Поэтому требуется бесступен чатое или многоступенчатое регулирование нагрузки в
процессе испытания или проведение |
испытаний |
при Р = |
= const. |
|
|
В большинстве исследований используют |
образцы |
|
с поперечными надрезами. Влияние |
различной |
ориенти |
ровки надреза (45, 60 и 90° и_|_-образный надрез) на ско рость роста трещин исследовано [39] на образцах из листового алюминиевого сплава. Для всех образцов бы ли рассчитаны коэффициенты интенсивности напряже ний в направлении раскрытия (Кі) и сдвига (/(г) стенок трещин.
Уже при небольшом значении Кг скорость роста уве личивается (табл. 3). Это увеличение особенно заметно в начальный период роста и постепенно уменьшается по мере продвижения трещины, когда ее концы поворачи ваются, стремясь расположиться в плоскости действия максимальных растягивающих напряжений (выйти на одну поперечную линию), и значения К\ становятся мно го больше Кг- Поэтому общее увеличение скорости на
участке стабильного |
роста |
при наличии |
наклонных или |
|||
_!_ -образных трещин |
не превышает |
10—20% |
(рис. 31,6) |
|||
Т А Б Л И Ц А |
3. СКОРОСТЬ РОСТА Т Р Е Щ И Н |
В ЛИСТОВЫХ ОБРАЗЦАХ |
||||
И З А Л Ю М И Н И Е В О Г О С П Л А В А П Р И Р А З Л И Ч Н О Й О Р И Е Н Т И Р О В К Е |
||||||
|
Н А Д Р Е З О В |
(/Сі=80 МнІмъІ-клп |
8.0 |
кГ/мм3/2) |
|
|
Ориентировка |
надрезов |
|
Кг/Кі |
|
dl/dN, |
мкм/цикл |
а = 0 ° |
|
|
0,000 |
|
|
96,5 |
а = 4 5 ° |
|
0,217 |
|
|
215,0 |
|
а = 6 0 ° |
|
0,110 |
|
|
167,0 |
|
JL |
|
|
0,117 |
|
|
215,0 |
Расчет |
коэффициентов |
интенсивности напряжений |
||||
производился по формулам: |
|
|
|
|||
|
Кг = Y |
я а У |
Iß sec a cos- ос; |
|
||
|
Kz = Уп |
о У 1,2 sec a sin a cos а. |
|
|||
79
П л о с к и е л и с т о в ы е о б р а з ц ы с о д н о с т о -
р о н н и м б о к о в ы м и а д р е з о м (рис. 31, в) |
имеют |
те же характерные особенности, что и листовые |
образцы |
сцентральным отверстием. Отношение глубины надреза
кширине образца должно быть ограничено //ш^0,15 . При увеличении этого отношения уменьшается коэффи
циент интенсивности напряжений (на 30% при L/w — 3 и L/w = 3). Для этого случая
to"2 '
где г = 7,59 |
3 2 / ^ |
1/2 + |
117 |
1/2 |
|
W |
|
|
ю I |
П р я м о у г о л ь н ы е |
о б р а з ц ы |
с г л у б о к и м |
||
щ е л е в и д н ы м |
н а д р е з о м , |
заканчивающимся ост |
||
рой вершиной (wedge opening loading — WOL), исполь зуются при исследовании материала большой толщины. Достоинство их заключается в том, что они имеют повы шенную жесткость и при большой нагрузке не возникает
потеря |
устойчивости. |
Пригоден |
ультразвуковой способ |
||||||||
оценки скорости роста трещин. Образцы |
проектируются |
||||||||||
двух типов: А — для |
машин со стержневым резьбовым и |
||||||||||
В — с клиновыми захватами с передачей усилия |
посред |
||||||||||
ством пальцев |
(рис. 32, а, табл. 4). |
|
|
|
|
||||||
Т А Б Л И Ц А |
4. |
РАЗМЕРЫ |
ПРЯМОУГОЛЬНЫХ |
О Б Р А З Ц О В |
|
||||||
|
|
С ГЛУБОКИМ Щ Е Л Е В И Д Н Ы М |
Н А Д Р Е З О М |
|
|
||||||
|
|
|
( О Б О З Н А Ч Е Н И Я ПО |
РИС . 32) |
|
|
|
||||
Тип |
6 |
W |
с |
|
А |
Е |
н |
G |
D |
R |
F |
1Т-А |
25,4 |
65 |
81 |
45,5 |
19,5 |
63,5 |
31,5 |
2,4 |
8,9 |
25,4 |
|
2Т-А |
50,8 |
130 |
158 |
91 |
39 |
127 |
63 |
4,8 |
15,9 |
47 |
|
1Т-А |
25,4 |
65 |
81 |
45,5 |
19,5 |
63,5 |
31,5 |
2,4 |
6,4 |
16,5 |
|
2Т-А 50,8 130 |
158 |
91 |
39 |
127 |
63 |
4,8 |
12,7 |
33 |
|||
Интенсивность |
напряжений в вершине надреза в обо |
||||||||||
их типах образцов |
одинаковая: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ы 1/2 |
|
|
|
|
|
80
где |
Y |
=|^30,96 |
- |
195,8 l—j" + 730,6 {^J |
- |
1186,3 |
(-МЧ |
754,6 |
(4Г- |
|
|
|
|
|
Длина трещины l измеряется от плоскости |
приложе |
||||
ния |
нагрузки до вершины, a w— от этой же плоскости |
|||||
до |
противоположного |
края образца. Зависимость У от |
||||
отношения длины трещины к длине образца |
l/w показа |
|||||
на |
на рис. 32, б. |
|
|
|
|
|
|
В |
образцах |
рассматриваемого типа по |
мере роста |
||
трещины интенсивность напряжений Д' увеличивается. Особое внимание следует уделять аксиальное™ прило жения нагрузки. Для этого используют захваты специ альной конструкции.
П л о с к и е о б р а з ц ы с н е с к в о з н о й |
п о л у |
|
э л л и п т и ч е с к о й |
т р е щ и н о й хорошо воспроизво |
|
дит? / |
run в |
|
Рис. 32. Прямоугольные образцы с глубо ким щелевидным надрезом (а) и зависи мость м е ж д у коэффициентом Y в формуле
для расчета Ä, и отношением текущей
длины трещины к ширине образца (б)
0,2 0А 0,6 И*
G-3 |
81 |
дят поверхностные дефекты, возникающие в эксплуата ции. Должны быть ограничены отношения глубины тре
щины а к толщине образца |
(а/6<0,5) и к |
полудлине |
трещины ( 2 а / / < 1 ) ; ширина |
образца должна |
соответст- |
220(267) |
|
|
I. О б р а з е ц клиновидно» формы с |
прорезями (а) |
и обозначения разме- |
I и изменение податливости образца |
в зависимости |
от длины трещины (в) |
вовать |
w/b^zQ; длина |
рабочей части |
образца |
не менее |
|||
d—2-w. |
Расчет К производят |
по |
формуле |
|
|||
|
|
К = |
3,77 |
0-20,5/ |
|
|
|
|
|
Ф 2 —0,212 (о - /а т ) 2 ' |
|
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я/2 |
(0,5 г) 2 |
— gg |
|
1/2 |
|
|
Ф |
- я |
|
|
|||
|
(0,5 / ) 2 |
sin2 |
ср dep. |
|
|||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
О б р а з ц ы к л и н о в и д н о й |
ф о р м ы 1 |
(рис. 33)\ |
|||||
Для точного измерения скорости роста трещины пара
метры, влияющие |
па эту скорость, должны оставаться |
||
1 Double cantilever |
beam, crack-line-loaded edee-crack |
sDeci- |
|
men—DCB (англ.). |
' |
s |
1 |
82