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

Ni—Mo—V электростали, подвергнутой термической об­

Рис. 92. Изменение NK в зависимости от К для образцов различной толщины

1800 мин~\ при комнатной температуре позволили уста­ новить [74], что увеличение толщины образцов приво­ дит к снижению скорости роста трещин и увеличению усталостной долговечности. За исключением области весьма высокой начальной интенсивности напряжений требуется значительно большее число циклов для раз­ рушения образцов толщиной 50 мм, чем толщиной 25 мм. В том случае, когда двухосное напряженное со­ стояние изменяется в сторону одноосного, скорость ро­ ста трещин должна возрастать. Это как раз и происхо­ дит при уменьшении толщины образцов (рис. 92).

На плоских образцах из алюминиевого сплава Д16Т толщиной 3 мм при длине рабочей части 125, 725 и 1225 мм и ширине 220 мм с центральным концентра­ тором напряжений в виде отверстия диаметром 5 мм бы­ ло установлено, что длина образцов в указанных широ­ ких пределах при постоянной нагрузке не оказывает

18Ѳ

влияния на их долговечность и скорость распростране­ ния усталостной трещины [70].

Как уже отмечалось, результаты исследования скоро­ сти роста трещин в сильной степени зависят от принятой методики нагружения, т. е. очень важно, проходят ли ис-

о скорости роста трещин в геометрически подобных ли­

цах с шириной от 22,7 до 170,6 мм составляла ~12% от ширины образца; частота испытания 2200 мин~х. Длина трещины устанавливалась с помощью микроскопа при увеличении 20.

Результаты испытаний (рис. 94, табл. 32) позволяют отметить, что длительность инкубационного периода до появления трещины уменьшается с увеличением ширины образцов и абсолютных размеров глубины надреза. При этом скорость роста трещины, наоборот, возрастает. Та­ кое заключение может быть сделано, если рассматривать абсолютный прирост длины трещины и 1Q-3 мм на 109

19А

циклов. Однако если оценивать скорость роста по отно­ шению прироста длины трещины к ширине образца в процентах на 103 циклов, то обнаруживается, что эта относительная скорость роста трещины является своего рода константой материала, так как она очень мало из­ меняется с изменени­ ем ширины образца (можно считать, что это изменение нахо­ дится в пределах воз­ можного рассеяния ре­ зультатов опытов).

4.НЕКОТОРЫЕ

ОБ Щ И Е П Р И Н Ц И П Ы ПОВЫШЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ

КОНСТРУКЦИИ

Практика показа­ ла, что, кроме прочно­ сти при проектирова­ нии многих конструк­ ций и деталей машин,

191

необходимо обеспечивать и живучесть. Эти понятия не исключают, а дополняют друг друга. Некоторые из спо­ собов повышения живучести формально не приводят к увеличению прочности или снижению рабочих напря­ жении, но их использование позволяет сделать конструк­ цию более безопасной и надежной в эксплуатации. Сле­ дует учитывать, что в некоторых случаях возможно по­ вышение трудоемкости изготовления и даже массы кон­ струкций. Однако в большинстве случаев можно доби­ ваться одновременного повышения прочности и живуче­ сти. К общим принципам повышения живучести относят­ ся следующие.

1. Использование материала с хорошей сопротивляе­ мостью развитию трещин. Повысить эту сопротивляе­ мость можно созданием благоприятного распределения остаточных напряжений за счет использования техноло­ гических способов упрочнения главным образом поверх­ ностного, а также благоприятной текстуры и градиентов изменения механических свойств и структуры. Сопро­ тивление развитию трещины высоко в пластинчатых и композитных материалах, которыми рекомендуется за­ менять сплошные.

2. Предусмотрение возможного места возникновения и, главное, направления развития трещин и использова­ ние в конструкции элементов, способных прерывать рас­ пространение трещины. Такими элементами могут быть детали с заранее предусмотренными несплошностями и разрывами в виде отверстий, перфорированные листы (взамен сплошных), два листа, установленные последо­

(взамен сплошных), сверления по ходу возможного развития трещин (этот способ широко используется как способ приостановки развития трещин при ремонте)

идр.

3.Введение в конструкцию ряда параллельно нагру­ жаемых элементов, усталостное разрушение одного или нескольких из которых не вызывает разрушения всей конструкции в целом. Введение в конструкцию звена, по­ ломка которого, хотя оно и заведомо слабее других, не вызывает аварии, но является сигналом наступления не­ благоприятной ситуации. Такой деталью, например, яв­ ляется зуб корпуса вагонной автосцепки.

192