Файл: Школьник, Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металла.pdf

Величина а 3 1 может быть использована в качестве критерия роста трещин при условии, что / мало по срав­ нению с половиной ширины образца до/2 и распределе­ ние напряжений вокруг вершины трещины практически не зависит от отношения //0,5ш.

Использование критерия а3 / допустимо при //0,5ш-< <0,3 (это обеспечи ВаеТ Umax/От

« 1, ГДе Umax — МЭКсимальное напряжение в вершине щели, а а т а х о о — с о о т ­ ветствующее расчетное значение максимального упруго­ го напряжения при трещине такой же длины, но в образ­ це неопределенно большой ширины).

Из уравнения о 3 1 = А можно установить величину /р поверхностной трещины или другого поверхностного де­ фекта, который еще не определяет опасности снижения усталостной прочности при данном уровне поминальных напряжений:

Поскольку в эксплуатации детали, помимо цикличе­ ских нагрузок, испытывают также статическое растяже­ ние (или сжатие), важно знать, как изменяется констан­ та Л с увеличением среднего напряжения, когда цикл характеризуется значениями a m à z o a - Испытания плоских образцов с двумя боковыми надрезами при среднем рас­

янным при условии, что приложенные циклические на­

в мягкой стали:

dim = Q,Q9-IQ-* all,

которое предполагает, что трещина не может проходить за цикл меньше, чем одно межплоскостное расстояние кристаллической решетки.

МП

7. Ю. Д. Софронов [108] предложил характеризовать скорость развития магистральной усталостной трещины изменением площади или момента инерции оставшейся неразрушенной части сечения.

РІм введена функция повреждения

трещины.

Если известны изменения частоты собственных коле­ баний вследствие развития трещины, величина повреж­

падения жесткости, можно определить размеры усталост­ ной трещины [42]. Предложена методика расчетного оп­ ределения /П р (промежуточное редуцированное значение момента инерции) :

•Лір ~ Лір/Л)>

где / П р — приведенный момент инерции, / 0 — момент до появления трещины,

для различных видов деформации — изгиба, растя­ жения, сжатия и кручения. Для' случая растяжения — сжатия образца с отверстием расчетные формулы име­ ют следующий вид

101

где L — длина образца;

с — половина фактической ширины образца;

h — длина трещины в одной половине образца; / — длина рабочей части образца; г— ридус отверстия;

В = B\L.

Имеются также решения для изгиба оболочки и кон­ структивного элемента, кручения круглого образца.

8. В качестве сравнительных оценок Ю. С. Урбанский

Л^пр — т° ж е . соответствующее предельному состоя­ нию конструкции;

N6—то же, принятое за базу испытаний. Предложены и такие критерии живучести:

спроцессом усталости и размером усталостной трещины

ив зависимости от степени их развития сопротивление статическому, усталостному и хрупкому разрушению' мо­ жет резко снизиться. Рост имеющейся трещины происхо­ дит при напряжениях в 1,5—2 раза более низких, чем потребовавшиеся для ее возникновения. В зависимости от ряда частных условий существует определенный порог1 чувствительности образцов к размерам усталостных трещин.

В.И. Труфяков установил, что у крупномасштабных образцов из сталей Ст. 3, М16С и 14Г2 порог чувстви­ тельности к размерам усталостной трещины составляет 3,5—4,5 мм. При глубине трещин свыше указанной гіроч-

103

2

Ч А С Т Ь

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА IV

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ НА СКОРОСТЬ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН

Цикл напряжений — совокупность последовательных значений переменных напряжений за один период про­ цесса их изменения (рис. 42).

Закон изменения величин напряжений за цикл выра­ жается уравнением

Важнейшими параметрами циклического нагружения являются:

a , i \ G m i n = ат — Va, 2 ( Т а = G m a x ~ ° m i n ;

^" "'min G mox>

Усталостная долговечность и скорость роста трещин зависят от указанных параметров, а также от того, что циклически изменяется при испытании: напряжение (мягкое нагружение) или деформация (жесткое нагружение).

Большое влияние оказывает характер изменения на­ грузки, т. е. очень важно, будет ли в процессе испытания нагрузка постоянной или постоянным будет выдержи­ ваться уровень напряжения в сечении, постепенно умень­ шающемся по мере роста трещины. Наибольшая ско­ рость роста трещин получена при испытаниях с постоян­ ной нагрузкой (/), когда действующие напряжения

104