Усталостное разрушение сплава ВНС-25
Приведены результаты экспериментального исследования влияния частоты нагружения в
 диапазоне 20 Гц ... 10 кГц и асимметрии циклов на трещиностойкость сплава ВНС-25.
 Показано, что с ростом частоты циклов скорость роста трещины монотонно снижается,
 а пороговые значения коэффи...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы прочности |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47024 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 / Т.Ю. Яковлева, Л.Е. Матохнюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 47-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860166030289010688 |
|---|---|
| author | Яковлева, Т.Ю. Матохнюк, Л.Е. |
| author_facet | Яковлева, Т.Ю. Матохнюк, Л.Е. |
| citation_txt | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 / Т.Ю. Яковлева, Л.Е. Матохнюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 47-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Приведены результаты экспериментального исследования влияния частоты нагружения в
диапазоне 20 Гц ... 10 кГц и асимметрии циклов на трещиностойкость сплава ВНС-25.
Показано, что с ростом частоты циклов скорость роста трещины монотонно снижается,
а пороговые значения коэффициентов интенсивности напряжений ΔКth увеличиваются,
что обусловлено незавершенностью процессов пластического деформирования при высоких
частотах нагружения и повышением роли механизмов разрушения, способствующих увеличению
энергоемкости процессов роста усталостной трещины. Сопоставление частотных
зависимостей величин ΔКth, пределов выносливости гладких образцов и образцов с концентратором
напряжений показывает, что в относительных координатах они описываются
единым соотношением. Это позволяет количественно оценивать влияние скорости циклического
деформирования на указанные характеристики материала на основании одного вида
испытаний. Установлено, что значения ΔКth при асимметричных циклах нагружения
связаны с ΔКth при симметричных циклах и с коэффициентом чувствительности материала
к статической составляющей, а также линейно зависят от коэффициента асимметрии
циклов.
Наведено результати експериментального дослідження впливу частоти навантаження
у діапазоні 20 Гц ... 10 кГц та асиметріі циклів на тріщино-
стійкість сплаву ВНС-25. Показано, що зі збільшенням частоти циклів
швидкість росту тріщини монотонно знижується, а порогові значення коефіцієнтів
інтенсивності напруження ΔКth зростають, що зумовлено незавершеністю
процесів пластичного деформування при високих частотах навантаження
та підвищенням ролі механізмів руйнування, які сприяють збільшенню
енергоємності процесів росту тріщини від утомленості. Зіставлення
частотних залежностей величин ΔКth, границь витривалості гладких зразків
та зразків із концентратором напружень свідчить, що у відносних координатах
вони описуються єдиним співвідношенням. Це дозволяє кількісно
оцінювати вплив швидкості циклічного деформування на вказані характеристики
матеріалу на основі одного виду випробувань. Установлено, що
значення ΔКth при асиметричних циклах навантаження пов’язані з ΔКth
при симетричних циклах та з коефіцієнтом чутливості матеріалу до статичної
складової, а також лінійно залежать від коефіцієнта асиметрії циклів.
Results of the experimental study into the effect
of loading frequency from 20 Hz to 10 kHz
and the asymmetry of cycles on crack resistance
of VNS-25 alloy are presented. It is
shown that with a rise in frequency of cycles,
the crack propagation rate decreases
monotonically, while the threshold values of
stress intensity factors ΔКth increase, because
of the incompleteness of plastic deformation at
high loading frequencies and to the enhanced effect
of fracture mechanisms, providing power
intensification of processes of fatigue crack
propagation. The correlation between frequency
dependences of characteristics and endurance
limits for plane specimens and specimens
with strain concentrators shows that in relative
coordinates they are described by a unified relation.
This enables the influence of cyclic loading
rate on the given characteristics of material
to be quantitatively estimated form only one (either)
test results. The obtained ΔКth values for
the asymmetry of loading cycles are related to
ΔКth in the symmetric cycles and to sensitivity
factor of material to the static component, and
depend linearly on the asymmetry coefficient
of cycles.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:56:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.43
Усталостное разрушение сплава ВНС-25
Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк
Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
Приведены результаты экспериментального исследования влияния частоты нагружения в
диапазоне 20 Гц ... 10 кГц и асимметрии циклов на трещиностойкость сплава ВНС-25.
Показано, что с ростом частоты циклов скорость роста трещины монотонно снижается,
а пороговые значения коэффициентов интенсивности напряжений АКЛ увеличиваются,
что обусловлено незавершенностью процессов пластического деформирования при высоких
частотах нагружения и повышением роли механизмов разрушения, способствующих увели
чению энергоемкости процессов роста усталостной трещины. Сопоставление частотных
зависимостей величин АК1к, пределов выносливости гладких образцов и образцов с концент
ратором напряжений показывает, что в относительных координатах они описываются
единым соотношением. Это позволяет количественно оценивать влияние скорости цикли
ческого деформирования на указанные характеристики материала на основании одного вида
испытаний. Установлено, что значения АКЙ при асимметричных циклах нагружения
связаны с АКЛ при симметричных циклах и с коэффициентом чувствительности мате
риала к статической составляющей, а также линейно зависят от коэффициента асим
метрии циклов.
Ключевые слова : усталостное разрушение, циклическая трещиностойкость,
частота нагружения, асимметрия циклов, фрактограмма.
Введение. Решение задачи обеспечения безотказной работы деталей ма
шин, подвергающихся интенсивным переменным нагрузкам, требует знания
параметров циклической трещиностойкости материала при различных харак
теристиках циклов нагружения, основными из которых являются амплитуда,
частота и асимметрия.
Исследования циклической трещ иностойкости сплава ВНС-25 проводи
ли при симметричных циклах нагружения в диапазоне частот 20...10000 Гц
и асимметричных циклах с частотой 170 Гц. Такой диапазон частот охватыва
ет спектр нагрузок, наиболее часто встречающихся в практике эксплуатации
деталей из данного сплава, и позволяет проследить изменение характерис
тик сопротивления усталостному разрушению с увеличением скорости цик
лического деформирования, что важно для создания моделей разрушения,
учитывающих влияние указанных факторов.
М атери ал и м етодика исследований. Сплав ВНС-25 (03Х12Н10МТ)
относится к нержавеющим мартенситностареющим сталям, основными ле
гирующими элементами которого являются никель и хром [1]. Для изготов
ления образцов использовали сплав со следующими механическими харак
теристиками: о в = 1043 МПа; о 0 2 = 903 МПа; д = 16,5%; 6 8 ,8%.
Заготовки образцов для испытаний на циклическую трещиностойкость
вырезали из листового проката толщиной 35 мм таким образом, чтобы
направление прокатки совпадало с продольной осью образца.
Объектом испытаний служили образцы с прямоугольным сечением
рабочей части размером 24 X 6 мм, имеющие центральную начальную тре
© Т. Ю. ЯКОВЛЕВА, Л. Е. МАТОХНЮК, 2003
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 47
Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк
щину. Такая геометрия образцов позволяла получить распространение уста
лостной трещ ины в условиях плоской деформации.
Испытания образцов проводили при симметричных циклах нагружения
с частотами 20, 170, 600, 3000 и 10000 Гц. Частоту 20 Гц обеспечивали при
использовании электрогидравлической машины “Ш енк”, 170 Гц - машины с
электромагнитным возбудителем колебаний “Виброфор”, 600 Гц - машины
на базе электродинамического вибростенда, 3000 и 10000 Гц - магнито-
стрикционных испытательных установок. Все машины для испытаний на
частотах от 170 Гц до 10 кГц были оборудованы устройствами, поддержи
вающими автоколебательный режим и заданную величину коэффициента
интенсивности напряжений А К . Длину трещ ины при испытаниях на резо
нансных установках определяли посредством измерения раскрытия трещ и
ны. М етодики испытаний на установках с резонансным возбуждением коле
баний и расчета величины АК изложены в работе [2]. При испытаниях
образцов на частоте 20 Гц длину трещ ины определяли с помощью опти
ческого микроскопа с погрешностью не более 50 мкм, расчет величины АК
выполняли по методике, изложенной в [3]. Испытания при асимметричных
циклах нагружения проводили с частотой нагружения 170 Гц.
Как правило, образцы испытывали при постоянном значении А К . Одна
ко для исследования характеристик трещиностойкости сплава вблизи поро
говых значений А К Л применяли режим ступенчатого снижения уровней
нагрузки: при первой возможности фиксации роста усталостной трещины
амплитуду нагрузки снижали с шагом, составляющим примерно 5% предыду
щего уровня. Амплитуда нагрузки, при которой после N = 10 цикл невоз
можно было обнаружить прирост трещины, регистрировалась как амплитуда
порогового значения А К Л .
Р езультаты и сп ы тан и й н а ц иклическую трещ иностойкость. При
изучении влияния частоты нагружения на циклическую трещиностойкость
сплава основное внимание уделялось участкам кинетических диаграмм
усталостного разрушения, соответствующим скорости роста трещ ины ниже_7
10 м/цикл.
Результаты испытаний при симметричных циклах нагружения в виде
кинетических диаграмм усталостного разрушения приведены на рис. 1 .
Видно, что с повышением частоты нагружения скорость роста трещ ины при
одинаковых значениях АК монотонно убывает, и диаграммы усталостного
разрушения смещаются в область меньших скоростей, причем форма диа
грамм сохраняется, они располагаются практически эквидистантно относи
тельно друг друга.
Проводились также эксперименты с целью установления влияния асим
метрии циклов нагружения на скорость роста усталостной трещ ины в дан
ном сплаве. При этом частота нагружения составляла 170 Гц, коэффициенты
асимметрии Я: _1; 0,1; 0,3; 0,5 и 0,7. Результаты испытаний приведены на
рис. 2. С увеличением значения Я повышается скорость роста усталостной
трещ ины и снижается пороговый коэффициент интенсивности напряжений.
В исследуемом интервале изменения Я кинетические диаграммы усталост
ного разрушения располагаются единообразно со смещением, обусловлен
ным увеличением среднего напряжения цикла.
48 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6
Усталостное разрушение сплава ВНС-25
МШЫ, м/цикл
10-7
10-8
10-9
10-10
;// ; /Л м цикл
10-
10 АК, МПал/м
Рис. 1 Рис. 2
Рис. 1. Кинетические диаграммы усталостного разрушения сплава ВНС-25 при Я = — 1: 1 -
/ = 20 Гц; 2 - / = 170 Гц; 3 - / = 600 Гц; 4 - / = 3 кГц; 5 - / = 10 кГц.
Рис. 2. Кинетические диаграммы усталостного разрушения сплава ВНС-25 при / = 170 Гц:
1 - Я = 0,7; 2 - Я = 0,5; 3 - Я = 0,3; 4 - Я = 0,1; 5 - Я = —1.
Р езультаты ф р акто гр аф и чески х исследований. В монографии [4]
проведена классификация и выделены три группы материалов с точки
зрения строения поверхности усталостных изломов: 1) образующие уста
лостные бороздки на большой площади излома в процессе роста усталост
ной трещины; 2 ) фрагментально образующие усталостные бороздки на
отдельных участках излома; 3) не образующие усталостные бороздки при
усталостном разрушении.
Сплав ВНС-25 входит в третью группу материалов. Разрушение по
структурным составляющим (рис. 3, 4) характерно для этого сплава во всем
исследуемом диапазоне значений коэффициента асимметрии цикла и часто
ты нагружения.
Для стадии I роста усталостной трещ ины с преобладанием сдвигового
механизма характерно наличие участков разрушения с элементами стро-
чечности (рис. 3,а и 4,а). Формирование строчечности связано с локальным
разрушением от очагов в виде выделений вторичных фаз (рис. 3,а), от
которых по механизму туннелирования происходит развитие микротрещин.
Механизм туннелирования предполагает неравномерное опережающее про
движение отдельных участков фронта трещ ины - “микротуннелей”, после
чего происходит соединение последних путем сдвига [4]. Трещины в “тунне
лях” прорастают на значительную глубину, а участки их образования могут
располагаться на большом расстоянии друг от друга. Соединение туннелей
обусловлено развитием трещ ины в результате сдвига или отрыва в направ
лении, которое расположено под тем или иным углом к магистральной
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 49
Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк
Рис. 3. Микрофрактограммы образцов из сплава ВНС-25 после испытаний при Я = —1: а -
/ = 170 Гц, АК = 7,8 МПал/м, Л//ЛИ = 3,75 • 10—10 м/цикл; б - / = 3 кГц, АК = 9,55 МПаТм,
сИ/ЛИ = 8,125 • 10—10 м/цикл; в - / = 3 кГц, АК = 10,99 МПал/м, Л//ЛИ = 1,1 10—9 м/цикл; г -
/ = 3 кГц, АК = 11,47 МПаТм, Л//ЛИ = 7,5 • 10—9 м/цикл.
Рис. 4. Микрофрактограммы образцов из сплава ВНС-25 после испытаний при / = 170 Гц:
а - Я = 0,1, АК = 8,1 МПал/м, Л//ЛИ = 7,3• 10—10 м/цикл; б - Я = 0,3, АК = 10,5 МПал/м,
Л//ЛИ = 3,28• 10—9 м/цикл; в - Я = 0,5, АК = 5,9 МПал/м, Л//ЛИ = 9,25• 10—11 м/цикл; г -
Я = 0,5, АК = 8,49 МПал/м, Л//ЛИ = 3,3 • 10—9 м/цикл; д - Я = 0,7, АК = 3,52 МПал/м,
Л//ЛИ = 4,17• 10—11 м/цикл; е - Я = 0,7, АК = 5,74 МПал/м, Л//ЛИ = 1,5 • 10—9 м/цикл.
трещине. На поверхности излома в этом случае наблюдаются элементы
рельефа, соответствующие развитию трещ ины по структурным составля
ющим.
Переход от стадии I к стадии II роста усталостной трещины, характе
ризующейся преобладанием механизма отрыва, происходит при различных
значениях АК, зависящих от частоты и величины коэффициента асиммет
рии. Общим для стадии II является образование элементов межзеренного
разрушения (рис. 3,б) и наличие сферических частиц разных размеров на
поверхности разрушения (рис. 4 ,б ,г).
Рост величин АК и Л//ЛИ сопровождается увеличением количества
мелких сферических частиц (рис. 3,в) и появлением крупных включений,
имеющих неправильную или близкую к многогранникам форму, которые
свободно лежат на поверхности излома без видимых следов контакта с ней
50 ТЖИ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N2 6
Усталостное разрушение сплава ВНС-25
(рис. 3,г и 4,в , д). Во многих случаях недалеко от свободно расположенных
частиц видны пустые лунки, размеры и форма которых близки к этим
частицам и поэтому возможно были заняты ими. Формирование выш е
указанных фрактографических особенностей усталостного разрушения
сплава ВНС-25 может быть обусловлено несколькими причинами. Свободно
лежащие частицы в форме многогранников, по-видимому, представляют со
бой выделения вторичных фаз [5], которые в результате контактного взаимо
действия берегов трещ ины в некоторых случаях оказались смещенными
относительно первоначального положения. Эти частицы являются одним из
источников анизотропии стеснения деформации вдоль контура трещины.
Создавая максимальное стеснение пластической деформации по отношению
к соседним микрообъемам материала, они в то же время препятствуют
прохождению через них фронта трещины, поскольку обладают большей
прочностью, чем основной материал. В результате фронт трещ ины дро
бится, и создаются условия для микротуннелирования.
Сопоставление фрактограмм, полученных после испытаний с частотой
170 Гц и 3 кГц в условиях симметричного нагружения, показало, что
повышение частоты нагружения сопровождается интенсификацией процес
сов дробления частиц вторичных фаз и микрорастрескивания. Оба фактора
значительно повышают энергоемкость процесса разрушения, что приводит к
снижению скорости развития трещины.
При увеличении коэффициента асимметрии циклов нагружения имеет
место обратное явление: трещ ина беспрепятственно распространяется вдоль
границ раздела частиц вторичных фаз и матрицы (рис. 4 ,в,д , е). Наблюда
ются элементы разрушения за счет вскрытия полостей, образованных вклю
чениями (рис. 4,е). Появление указанных механизмов разрушения обуслов
лено ростом среднего напряжения цикла при увеличении коэффициента
асимметрии.
О бсуждение результатов исследований. Независимо от характера на
гружения разрушение является результатом необратимых структурных изме
нений, приводящих к исчерпанию способности материала к дальнейшей
пластической деформации. С этой точки зрения кинетические диаграммы
усталостного разрушения и кривые усталости отражают две взаимосвязан
ные стадии единого процесса - усталостного разрушения.
С повышением частоты нагружения предел выносливости сплава
ВНС-25, как и других металлических материалов, увеличивается [6, 7]. Это
обусловлено тем, что величина пластической деформации в процессе каж
дого цикла приложения нагрузки при высоких частотах меньше, чем при
низких, поскольку за цикл она не успевает произойти в той мере, в какой это
возможно при низкочастотном деформировании из-за малого времени пре
бывания материала под максимальной нагрузкой. Такое утверждение отно
сится также к периоду развития усталостной трещины. Экспериментально
установлено, что глубина зоны пластической деформации под поверхностью
разрушения образцов из сплава ВНС-25 с повышением частоты нагружения
монотонно уменьшается [8]. Кроме того, результаты электронно-микроско
пических исследований металлов после испытаний на усталость в широком
диапазоне частот нагружения [9-12] и фрактографические исследования
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 6 51
Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк
поверхностей образцов в том же диапазоне частот [2] показали, что при
сохранении общих закономерностей накопления усталостных повреждений
и разрушения с повышением частоты нагружения появляются механизмы,
способствующие увеличению энергоемкости процессов. Это подтверждает
ся приведенными выше данными.
Закономерность изменения значений пороговых коэффициентов интен
сивности напряжений для сплава ВНС-25 на одинаковой базе испытаний с
различными частотами нагружения / может быть описана выражением
Д К Л = ДК% + А / 0,5, (1)
где ДК?ь - пороговый коэффициент интенсивности напряжений при частоте
нагружения, стремящейся к нулю; А - параметр. Ранее [6] приведены
результаты усталостных испытаний сплава ВНС-25 при осевом растяж ении-
сжатии гладких образцов и образцов с концентратором напряжений в диа-
п
пазоне частот 200...10000 Гц. База испытаний составляла 2-10 цикл. Диа
пазон частот и база испытаний практически соответствовали таковым при
испытаниях на циклическую трещиностойкость в случае определения поро
говых значений Д К Л . Частотные зависимости пределов выносливости та
ких образцов описываются аналогичным (1) выражением
° - 1 = а — + В / 0,5 , (2)
где смысл параметров а — и В тот же, что и в уравнении (1). Если все
члены в соотношениях (1) и (2) разделить на Д К ^ и а — соответственно,
то они будут иметь одинаковый вид
<° = 1 + 3 / 0,5. (3)
Сопоставим результаты испытаний сплава ВНС-25 на усталость [6] и
циклическую трещиностойкость, полученные в одном диапазоне частот.
Испытания [6] проводили при осевом нагружении гладких цилиндрических
образцов и образцов с концентратором напряжений в виде кольцевой вы
точки. Величины пределов выносливости на одинаковой базе испытанийп
(2-10 цикл) и пороговых коэффициентов интенсивности напряжений на
базе, сопоставимой с базой усталостных испытаний, представлены в таблице.
Величину параметра Д входящего в соотношение (3), рассчитывали по
значениям характеристик сопротивления усталости и циклической трещино-
стойкости на минимальных и максимальных частотах нагружения. Для всех
видов испытаний получено /3 = (3,31 ± 0,06) - 10—3. Значит, частота действу
ющей нагрузки оказывает одинаковое количественное влияние на характе
ристики сопротивления усталости и циклической трещиностойкости, т.е. на
обе стадии усталостного разрушения - инкубационный период и период
активного роста усталостной трещины. Представление о разбросе экспери
52 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6
Усталостное разрушение сплава ВНС-25
ментальных данных относительно кривой, построенной по соотношению
(3), дает рис. 5. Как видно, разброс не превыш ает ±5% , что находится в
пределах погрешности измерений напряжений при усталостных испыта
ниях.
Значения пределов выносливости
и пороговых коэффициентов интенсивности напряжений сплава ВНС-25
I , Гц о_1, МПа АКЙ,
МПал/мгладких образцов образцов с концентратором
20 — - 6,9
35 268 - —
170 — — 7,5
200 275 195 —
600 - 201 7,9
3000 32 228 8,5
10000 350 247 9,1
Рис. 5
АК*
8.0
МПал/м
0
Рис. 6
0.5 Л
Рис. 5. Частотные зависимости относительных значений пределов выносливости гладких
образцов (■) и образцов с концентратором напряжений (• ) , а также пороговых коэффи
циентов интенсивности напряжений (♦).
Рис. 6. Зависимость величины коэффициента интенсивности напряжений от коэффициента
асимметрии для & / = 2 • 10_ 10 м/цикл.
Таким образом, зная зависимость характеристик усталостного разру
шения от частоты нагружения при одном из видов испытаний, например
пределов выносливости гладких образцов при симметричных циклах нагру
жения, можно количественно оценить, как будет влиять скорость цикли
ческого деформирования на величину пороговых коэффициентов интенсив
ности напряжений.
В условиях асимметричного нагружения коэффициент интенсивности
напряжений может быть представлен через значение А К , соответствующее
условиям симметричного нагружения АК величину коэффициента чувст
вительности материала к статической составляющей нагрузки К к и коэф
фициент асимметрии Я:
А К = (1_ К я ^ ) а К _ 1 . (4)
ТЖМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 6 53
Т. Ю. Яковлева, Л. Е. Матохнюк
Это соотношение справедливо также для пороговых значений коэф
фициента интенсивности напряжений А К Л и хорошо соответствует полу
ченным экспериментальным данным (рис. 6 ) при скорости роста трещины
2 ■ 10 _ 10 м/цикл, взятым из рис. 2 .
Заклю чение. Экспериментальные исследования влияния частоты на
гружения в диапазоне 20...10000 Гц на циклическую трещиностойкость
сплава ВНС-25 показали, что с увеличением частоты циклов скорость роста
трещины монотонно снижается, а пороговые значения коэффициентов интен
сивности напряжений увеличиваются. Это обусловлено незавершенностью
процессов пластического деформирования при высоких частотах нагруже
ния и повышением роли механизмов разрушения, способствующих увели
чению энергоемкости процессов роста усталостной трещины.
Сопоставление величин пороговых коэффициентов интенсивности на
пряжений с пределами выносливости гладких образцов и образцов с кон
центратором напряжений в зависимости от частоты нагружения показывает,
что в относительных координатах они описываются единым соотношением.
Это позволяет количественно оценивать влияние скорости циклического
деформирования на указанные характеристики материала на основании
одного вида испытаний, например на усталость гладких образцов.
Р е з ю м е
Наведено результати експериментального дослідження впливу частоти на
вантаження у діапазоні 20 Гц ... 10 кГц та асиметріі циклів на тріщино-
стійкість сплаву ВНС-25. Показано, що зі збільшенням частоти циклів
швидкість росту тріщини монотонно знижується, а порогові значення коефі
цієнтів інтенсивності напруження А К Л зростають, що зумовлено незавер
шеністю процесів пластичного деформування при високих частотах наван
таження та підвищенням ролі механізмів руйнування, які сприяють збіль
шенню енергоємності процесів росту тріщини від утомленості. Зіставлення
частотних залежностей величин А К гй, границь витривалості гладких зразків
та зразків із концентратором напружень свідчить, що у відносних коорди
натах вони описуються єдиним співвідношенням. Це дозволяє кількісно
оцінювати вплив швидкості циклічного деформування на вказані характе
ристики матеріалу на основі одного виду випробувань. Установлено, що
значення А К ^ при асиметричних циклах навантаження пов’язані з А К л
при симетричних циклах та з коефіцієнтом чутливості матеріалу до ста
тичної складової, а також лінійно залежать від коефіцієнта асиметрії циклів.
1. Солнцев Ю. П ., Степанов Г. А. Конструкционные стали и сплавы для
низких температур. - М: М еталлургия, 1985. - 271 с.
2. Матохнюк Л. Е., Яковлева Т. Ю. Усталостное разрушение сплава
А М г6Н при звуковых частотах нагружения // Пробл. прочности. - 1999.
- № 2. - С. 94 - 105.
54 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6
Усталостное разрушение сплава ВНС-25
3. Методические рекомендации МР-95. Определение характеристик тре-
щиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. -
М.: М еждунар. ин-т безопасности сложных технических систем, 1995. -
С. 83 - 180.
4. Иванова В. С., Шанявский А. Л. Количественная фрактография. У ста
лостное разрушение. - Челябинск: М еталлургия, 1988. - 400 с.
5. Перкас М. Д ., Кордонский В. М. Высокопрочные мартенситностаре-
ющие сплавы. - М.: Металлургия, 1970. - 224 с.
6. Войналович А. В., Кофто Д. Г., Матохнюк Л. Е , Хляпов А. А. Влияние
асимметрии цикла нагружения на сопротивление усталости сплавов
ЭП202 и ВНС-25 при различных частотах нагружения // Пробл. проч
ности. - 1990. - № 8. - С. 84 - 89.
7. Матохнюк Л. Е. Влияние частоты нагружения на характеристики
усталостного разрушения металлов // М еханическая усталость метал
лов: Тр. 11-го М еждунар. коллоквиума (Киев, 15-17 мая 1991). - Киев,
1992. - Т. 1. - С. 240 - 247.
8. Яковлева Т. Ю , Матохнюк Л. Е. Влияние скорости циклического
нагружения на глубину зоны пластической деформации сплава ВНС-25
// Пробл. прочности. - 2002. - № 2. - С. 62 - 65.
9. Матохнюк Л. Е., Яковлева Т. Ю. Влияние частоты нагружения на
закономерности и микромеханизмы роста усталостных трещ ин в тита
новых сплавах. Сообщ. 2 // Там же. - 1988. - № 1. - С. 21 - 31.
10. Яковлева Т. Ю. Дислокационная структура зоны пластической дефор
мации и микромеханизмы усталостного разрушения титанового сплава
ВТ22 // Там же. - 2001. - № 5. - С. 62 - 65.
11. Яковлева Т. Ю . Взаимосвязь микромеханизмов структурной перестрой
ки титанового сплава ВТ18У в процессе усталостного разрушения //
Там же. - 2000. - № 4. - С. 33 - 44.
12. Яковлева Т. Ю. Дислокационная структура титанового сплава ВТ22 в
условиях циклического нагружения с различными частотами // Там же.
- № 6. - С. 73 - 83.
Поступила 29. 12. 2002
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 55
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47024 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:56:57Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Яковлева, Т.Ю. Матохнюк, Л.Е. 2013-07-08T16:17:53Z 2013-07-08T16:17:53Z 2003 Усталостное разрушение сплава ВНС-25 / Т.Ю. Яковлева, Л.Е. Матохнюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 47-55. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47024 539.43 Приведены результаты экспериментального исследования влияния частоты нагружения в
 диапазоне 20 Гц ... 10 кГц и асимметрии циклов на трещиностойкость сплава ВНС-25.
 Показано, что с ростом частоты циклов скорость роста трещины монотонно снижается,
 а пороговые значения коэффициентов интенсивности напряжений ΔКth увеличиваются,
 что обусловлено незавершенностью процессов пластического деформирования при высоких
 частотах нагружения и повышением роли механизмов разрушения, способствующих увеличению
 энергоемкости процессов роста усталостной трещины. Сопоставление частотных
 зависимостей величин ΔКth, пределов выносливости гладких образцов и образцов с концентратором
 напряжений показывает, что в относительных координатах они описываются
 единым соотношением. Это позволяет количественно оценивать влияние скорости циклического
 деформирования на указанные характеристики материала на основании одного вида
 испытаний. Установлено, что значения ΔКth при асимметричных циклах нагружения
 связаны с ΔКth при симметричных циклах и с коэффициентом чувствительности материала
 к статической составляющей, а также линейно зависят от коэффициента асимметрии
 циклов. Наведено результати експериментального дослідження впливу частоти навантаження
 у діапазоні 20 Гц ... 10 кГц та асиметріі циклів на тріщино-
 стійкість сплаву ВНС-25. Показано, що зі збільшенням частоти циклів
 швидкість росту тріщини монотонно знижується, а порогові значення коефіцієнтів
 інтенсивності напруження ΔКth зростають, що зумовлено незавершеністю
 процесів пластичного деформування при високих частотах навантаження
 та підвищенням ролі механізмів руйнування, які сприяють збільшенню
 енергоємності процесів росту тріщини від утомленості. Зіставлення
 частотних залежностей величин ΔКth, границь витривалості гладких зразків
 та зразків із концентратором напружень свідчить, що у відносних координатах
 вони описуються єдиним співвідношенням. Це дозволяє кількісно
 оцінювати вплив швидкості циклічного деформування на вказані характеристики
 матеріалу на основі одного виду випробувань. Установлено, що
 значення ΔКth при асиметричних циклах навантаження пов’язані з ΔКth
 при симетричних циклах та з коефіцієнтом чутливості матеріалу до статичної
 складової, а також лінійно залежать від коефіцієнта асиметрії циклів. Results of the experimental study into the effect
 of loading frequency from 20 Hz to 10 kHz
 and the asymmetry of cycles on crack resistance
 of VNS-25 alloy are presented. It is
 shown that with a rise in frequency of cycles,
 the crack propagation rate decreases
 monotonically, while the threshold values of
 stress intensity factors ΔКth increase, because
 of the incompleteness of plastic deformation at
 high loading frequencies and to the enhanced effect
 of fracture mechanisms, providing power
 intensification of processes of fatigue crack
 propagation. The correlation between frequency
 dependences of characteristics and endurance
 limits for plane specimens and specimens
 with strain concentrators shows that in relative
 coordinates they are described by a unified relation.
 This enables the influence of cyclic loading
 rate on the given characteristics of material
 to be quantitatively estimated form only one (either)
 test results. The obtained ΔКth values for
 the asymmetry of loading cycles are related to
 ΔКth in the symmetric cycles and to sensitivity
 factor of material to the static component, and
 depend linearly on the asymmetry coefficient
 of cycles. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Усталостное разрушение сплава ВНС-25 Fatigue Fracture of VNS-25 Alloy Article published earlier |
| spellingShingle | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 Яковлева, Т.Ю. Матохнюк, Л.Е. Научно-технический раздел |
| title | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 |
| title_alt | Fatigue Fracture of VNS-25 Alloy |
| title_full | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 |
| title_fullStr | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 |
| title_full_unstemmed | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 |
| title_short | Усталостное разрушение сплава ВНС-25 |
| title_sort | усталостное разрушение сплава внс-25 |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47024 |
| work_keys_str_mv | AT âkovlevatû ustalostnoerazrušeniesplavavns25 AT matohnûkle ustalostnoerazrušeniesplavavns25 AT âkovlevatû fatiguefractureofvns25alloy AT matohnûkle fatiguefractureofvns25alloy |