Оценка усталостной прочности по деформационной модели разрушения
Исследование особенностей деформационной модели усталостного разрушения, предполагающей, что накопление усталостных повреждений связано с развитием пластических или вязкопластических деформаций, которые могут нарастать монотонно или от цикла к циклу.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 55,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК 539.385
Оценка усталостной прочности по деформационной модели разрушения
Бейсекова М.А.,
Джакияев Д.К.
ТарГУ им. М.Х.Дулати, г. Тараз.
Деформационная модель усталостного разрушения предполагает, что накопление усталостных повреждений связано с развитием пластических или вязкопластических деформаций, которые могут нарастать монотонно или от цикла к циклу. усталостный разрушение деформация прочность
За независимую переменную принимают длину пути пластического деформирования, пройделного к данному моменту времени. При линейном напряженном состоянии это просто пластическая деформация . Это можно записать:
(1)
Новожилов В.В [1] принял функцию в виде степенной зависимости, тогда кинетическое уравнение повреждений примет вид
(2)
где k и m - экспериментальные параметры.
Интегрируя при условии , получаем соотношение
. (3)
В момент разрушения пластическая деформация достигает некоторой предельной величины , тогда условия (3) примет вид
. (4)
Выражение для текущей меры поврежденности получим из условия (3), предварительно определив величину m из (4)
(5)
При циклическом режиме нагружения соотношение (5) записывается следующим образом
, (6)
где -деформация за один цикл измешения напряжения;
- число циклов нагружения.
Путь деформирования должен быть пройден дважды за один цикл в прямом и обратном направлении, за счет чего появляется коэффициент «2». При m=1 из уровнения (6) вытекает известное уравнение Коффина-Мэнсона [2]
(7)
Иногда вместо принимают единицу, полагая, что за разрушение отвечают только суммарные пластические деформации прямого или обратного хода. Критерий Коффина-Мэнсона обобщался и модифицировался многими авторами (Таблица 1)
Связь размаха упруго-пластической деформации с числом циклов до разрушения Мэнсон представил в виде
(8)
Лангером было предложено уровнение такого же типа:
(9)
В.В.Новожиловым в работе [1] сделано обобщение зависимости (7):
, (10)
где - длина траектории пластической деформации, при которой паступает разрушение.
Функция повреждения . Уровнение (10) применимо как при циклическом, так и при статическом деформировании. Подстановка и дает:
(11)
Постоянная А зависит от объемного разрыхления материала при знакопеременном циклическом нагружении.
И.А.Биргер предложил уравнение [3]
(12)
где, m - параметр кривой усталости;
- число циклов, при котором определяют предел выносливости;
- относительное изменение площади поперечного сужения.
Данное уравнение применяют при отсутствии повреждений от статического нагружения. Однако, пакопление повреждений при малоцикловом нагружении обословлено как процессами, вызванными цикличностью изменения нагрузки и приводящими к усталостному разрушению, так и процессами направленного пластического деформирования, приводящими к статическому разрушению.[4]. В этом случае условие разрушения представляется в виде:
, (13)
где и - усталостные и статические повреждения
(14)
Для стационарного режима циклического жесткого нагружения имеем:
(15)
Таблица 1. Обобшение критерия Коффина-Менсона
|
Автор |
Предложенное уравнение |
Уравнение приведенна к принятой форме |
К |
С |
|
|
Коффин |
0,5 |
0,5ер |
|||
|
Мартин |
0,55-0,66 |
0,7ер-,2ер |
|||
|
Мэнсон |
0,5-0,6 |
0,87ер-ер |
|||
|
Либертини |
0,57 |
0,9ер |
|||
|
Мэнсон |
0,6 |
||||
|
Лангер |
0.5 |
0.5 |
Условие разрушения для указанного режима записывается на основании (13)-(15) в виде
, (16)
где - средняя за период одного цикла деформация. Это выражение обобщает критерий Коффина на случай любого несимметричного цикла изменения деформации.
Для учета статического повреждения малоцикловой усталости при повышенных температурах Коффин ввел в уравнение Мэнсона частоту нагружения f.
, (17)
здесь А,С,К,L,n,к- постоянные, зависящие от температуры испытания и от класса материала.
Иногда длительное статическое повреждение учитывают путем простого линейного суммирования долей повреждаемости
, (18)
где - долговечность при испытании с циклами заданной длительности;
- долговечность при испытанни с пилообразно изменяющимся напряжением;
t- время накопления статического повреждения;
- время до разрушения, возникающего только от статического повреждения.
На основании (18) Мэнсоном получена зависимость
(19)
где m, А-постоянные уравнения кривой длительной прочности;
к - коэффициент приведения цикла.
Д.Вуд и С.В.Серенсен предлагают вместо зависимости (18) степенную зависимость.
, (20)
т.к. взаимное влияние циклического и статического повреждений, в особенности при повышенных температурах, оказывается существенно больше, чем это вытекает из правила простого ленейного суммирования. Уравнение (20) с учетом выражений
; и
преобазуется в вид
, (21)
где г и СN -постоянные уравнения кривой молоцикловой усталости по Коффину;
, - постоянные уравнение кривой длительной прочности.
В случае непрерывного изменения амплитуды деформации или напряжения, воспользуясь законом линейного суммирования повреждений, можно записать следующие выпажения для усталостного повреждения
или (22)
(23)
здесь , - постоянные; - число циклов до разрушения на i-той ступени деформации с амплитуди .
При сложном напряженном состоянии в рассматриваемом деформационном уравнении вместо вводится интенсивность пластических деформаций , а при непропорциональном нагружении в каждом цикле -развернутая длина пластической деформации или так называемый инвариант Одквиста [1]
Таким образом, деформационная модель разрушения, широко применяемая в молоцикловой усталости, предполагает, что накопление повреждений связало с развитием пластических или вязкопластических деформаций. Для описания многоцикловой усталости кинетические уравнения деформационного типа применения не находят.
Литература
1. Новожилов В.В. О перспективах феноменологического подхода к проблеме разрушения.- В кн.: Механика деформируемых тел и конструкций.- М.: Машиностроение,1975.
2. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. - Киев: Наукова Думка, 1981.
3. Биргер И.А., Болашов Б.Ф., Дульнев Р.А., Захарова Т.П., Козлов Л.А., Петухов А.Н., Сизова Р.Н. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей.- М.: машиностроение, 1981.
4. Павлов П.А. Механические состояния и прочность материалов.- Л: Изд-во ЛГУ, 1980.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Энергетическая теория прочности Гриффитса. Растяжение и сжатие как одноосные воздействия нагрузки. Деформированное состояние в стержне. Зависимость компонентов тензора напряжения от ориентации осей. Теория Ирвина и Орована для квазехрупкого разрушения.
курс лекций [949,8 K], добавлен 12.12.2011Изучение масс-зарядовых спектров многозарядных ионов и морфологии разрушения оптических материалов, при многократном облучении их лучом лазера. Рассмотрение и оценка влияния эффекта “накопления” на морфологию разрушения и на ионизационный состав плазмы.
статья [12,8 K], добавлен 22.06.2015Характеристика термодинамического состояния идеального газа в переходных точках. Изменение калорических характеристик при переходе рабочего тела из начального состояния в конечное. Расчет количества теплоты, деформационной работы и работы перемещения.
контрольная работа [924,3 K], добавлен 21.11.2010Статистически неопределимые системы, работающие на растяжение и сжатие. Статистически неопределимые задачи на кручение и изгиб. Метод сил, использование свойств симметрии при раскрытии статистической неопределимости. Физика усталости разрушения.
контрольная работа [241,0 K], добавлен 11.10.2013Создание физической модели деформации материала. Система кластеров структурированных частиц. Описание механики процесса пластической деформации металла при обработке давлением и разрушения материала при гидрорезке на основе кавитации, резонансных явлений.
статья [794,6 K], добавлен 07.02.2014- Вариант определения напряженно-деформированного состояния упругого тела конечных размеров с трещиной
Изучение процесса разрушения твердых тел при распространении трещины. Возникновение метода конечных элементов. Введение локальной и глобальной нумерации узлов. Рассмотрение модели трещины в виде физического разреза и материального слоя на его продолжении.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.12.2014 Экспериментальное исследование влияния механической нагрузки и акустической эмиссии на скорость коррозионно-механического разрушения стальной проволоки в водном растворе серной кислоты. Строение установки для исследования процессов растворения метала.
статья [150,9 K], добавлен 14.02.2010Зависимость, описывающая основное принципиальное положение теории внешнего трения. Схема строения поверхности при повреждаемости и изнашиваемости. Понятие окислительного износа. Факторы возникновения усталостных повреждений. Описание фреттинг-процесса.
реферат [216,7 K], добавлен 23.12.2013Вычисление и исследование магнитной восприимчивости двухмерной модели Хаббарда в приближении статических флуктуаций при наличии сильных корреляций в электронной подсистеме. Сравнение с точным решением одномерной модели Хаббарда в магнитном поле.
статья [245,1 K], добавлен 22.06.2015Определение кинематической вязкости нефти при расчетной температуре, производительности нефтепровода, толщины его стенки и трубы. Проведение проверки на прочность в продольном направлении, а также на отсутствие в нем недопустимых пластических деформаций.
курсовая работа [526,0 K], добавлен 25.05.2015Разработка бронежилетов, с которыми взаимодействуют поражающие элементы с различными скоростями. Оценка стойкости экипировки. Определение кинематических параметров поражающего элемента и характера механизмов поведения и разрушения элементов бронежилетов.
статья [385,0 K], добавлен 29.03.2015Адгезия и методы ее измерения. Основные свойства силицидов молибдена и защитных покрытий на их основе. Метод акустической эмиссии и его применение для изучения разрушения покрытий и материалов. Получение образцов молибдена с силицидными покрытиями.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.06.2012Построение и исследование математической модели реактивной паровой турбины: назначение, область применения и структура системы. Описание физических процессов, протекающих в технической системе, её основные показатели: величины, режимы функционирования.
курсовая работа [665,8 K], добавлен 29.11.2012Физические величины и их измерения. Различие между терминами "контроль" и "измерение". Штриховая мера длины IА-0–200 ГОСТ 12069–90. Параметры для оценки шероховатости. Назначение, типы и параметры угольников поверочных. Измерение деформаций и напряжений.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 28.05.2014Определение амплитудно- и фазо-частотной характеристик (ЧХ) входной и передаточной функций цепи. Расчет резонансных частот и сопротивлений. Исследование модели транзистора с обобщенной и избирательной нагрузкой. Автоматизированный расчет ЧХ полной модели.
курсовая работа [545,0 K], добавлен 05.12.2013Историческая справка. Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Распространение в природе. Получение, физические свойства, применение. Метод электролитического осаждения. Построение физико-математической модели. Определение характеристик.
курсовая работа [125,4 K], добавлен 24.12.2005Исследование группы кривых кинетики структурообразования, экстремальная форма которых воспроизводит геометрию простейшей катастрофы "складка". Модели кинетики твердения дисперсий. Согласие между экспериментальными и модельными кинетическими кривыми.
статья [145,6 K], добавлен 13.11.2017Построение рациональных эксплуатационных режимов асинхронного двигателя, выбор системы управления. Исследование двухмассового динамического стенда на базе математической модели. Техническая разработка лабораторного стенда на базе асинхронного двигателя.
магистерская работа [2,0 M], добавлен 20.10.2015Принцип действия генератора импульсного напряжения. Характеристики вакуумных разрядников, условия развития пробоя. Исследование электрической прочности РВУ-43, РВУ-53. Расчеты распределения электрического поля в них при помощи программного пакета Comsol.
дипломная работа [8,7 M], добавлен 14.02.2014Подготовка нефти к переработке. Вредные примеси в нефтях из промысловых скважин. Методы разрушения эмульсий. Обессоливание и обезвоживание. Нефти, поставляемые на нефтеперерабатывающий завод, в соответствии с нормативами ГОСТ 9965-76. Растворенные газы.
презентация [420,2 K], добавлен 26.06.2014
