Разрушение при усталости

Разрушение при усталости

• Коллапс из-за усталости Разрушение материала под действием усталости отличается от разрушения под действием одной нагрузки. Это отсутствие внешних признаков пластической деформации при переломах, то есть в целом усталостное разрушение имеет характер хрупкого разрушения.

Однако в малом объеме и тонком сечении слоя нагруженного образца происходит пластическая деформация, приводящая к возникновению трещины, постепенно развивающейся и распространяющейся, а начало пластической деформации за счет движения дислокации может быть меньше предела текучести при усталостной нагрузке, что приводит к окончательному разрушению материала.

С увеличением числа циклов нагружения увеличивается плотность дислокаций, главным образом в поверхностном слое. Людмила Фирмаль

Тонкая линия скольжения по поверхности превращается в характерные полосы, контуры которых состоят из выступов и впадин. Глубина вдавливания может достигать 10-30 мкм в зависимости от времени испытания. При образовании устойчивой полосы скольжения попеременно появляются область, где плотность дислокации высока, и область, где низкая. Возникновение усталостных трещин начинается с полости поверхности.

Один из возможных механизмов образования выступов и впадин связан с круговым движением винтовых дислокаций. Спиральная дислокация может перемещаться из одной плоскости в другую по замкнутому контуру боковым скольжением. В результате дислокация достигает поверхности, после чего образуются выступы и впадины. Возникновение микротрещин при циклическом нагружении происходит на начальном этапе испытания. Микротрещины могут возникать из-за притока вакансий с последующим образованием и слиянием микропор.

• В образце могут возникать многочисленные микротрещины. Но развиваются не все, а только те, которые имеют самые острые пики и наиболее выгодно расположены с точки зрения эксплуатационных нагрузок. Самая длинная, острая и глубокая трещина, которая распространяется по поперечному сечению образца, доводит его до окончательного разрушения. Усталостное разрушение образца характеризуется наличием постепенно растущих зон трещин и зон окон- 48 нательного перелома(рис. 2.20).

В зоне постепенно растущих трещин можно наблюдать полосу в виде кривой(см. рис. 2.20). Полоса возникает из-за запаздывания и запаздывания движения трещины вследствие упрочнения металла у ее основания и расширения ее передней поверхности. Аппарат концентрации напряжений оказывает большое влияние на процесс разрушения при циклическом нагружении. Концентратор напряжений может быть конструктивным (резкий переход от секции к секции), техническим(риск от царапин, трещин, резцов), металлургическим

(поры, оболочки, неметаллические включения). Независимо от их происхождения- Людмила Фирмаль

Схема зарождения и роста трещин под рисунком 2.20 переменный изгиб круглых образцов: 1-зарождение трещин, 2-продвижение полос в трещине, 3-окончательное разрушение зон. Концентраторы с шагающим давлением в разной степени снижают предел выносливости при одном и том же уровне переменного давления. Для оценки влияния концентраторов напряжений на усталость испытываются гладкие и зубчатые образцы с симметричными циклами напряжений. Разрез на образце выполнен в виде острой круглой насечки. Отношение предела выносливости гладкого образца a_j к пределу выносливости разрезного образца a_1h называется эффективным коэффициентом концентрации напряжений Co. К о=<s_J<3^.

Смотрите также:

Методические указания по материаловедению

Физико-механическая основа метода	Испытания на хладноломкость и критическую температуру хрупкости
Определение показателей прочности	Испытания на усталость