- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •1.1. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
- •впрО&%
- •1.3. СХЕМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НЕРЕГУЛЯРНОГО НАГРУЖЕНИЯ
- •Результаты экспериментов и расчетная оценка долговечности при малоцикловом нерегулярном нагружении
- •Долговечность образцов с отверстием при нерегулярном нагружении
- •5.3.1. Развитие поверхностных трещин в условиях регулярного циклического растяжения
- •Результаты тензометрирования образца А-1-1
- •6.2.1. Приближенный способ построения весовой функции
- •Поправочные коэффициенты для поверхностной трещины
- •Расчетная долговечность на стадии роста усталостной трещины
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Усталостная прочность металлов и долговечность элементов конструкций при нерегулярном нагружении высокого уровня
В табл. 7.4 представлены результаты расчета долговечности по приближенной формуле (7.29).
Таблица 7.4
Расчетная долговечность на стадии роста усталостной трещины
(t = 10 мм; Аст = 250 МПа; п = 3,3; С = 10'9)
Долговечность N, цикл
iSo, мм2 |
|
|
|
|
Двумерная модель |
Формула (7.29) |
|
i |
12 700 |
121 000 |
128 276 |
4 |
74 000 |
70 000 |
74 327 |
9 |
48 000 |
45 000 |
48 598 |
16 |
33 000 |
31 000 |
32 996 |
|
д0 / c0= 1,0 |
ао / CQ= 0,25 |
|
Зависимость величины площади S от начальных размеров
ар, Со и текущего значения относительной глубины а / t можно вычислить для целых значений п по результатам работы [159].
Согласно [159] для п = 2 связь между относительной площа дью и относительной глубиной следующая
S_ |
|
|
|
ap/t |
у л |
|
f - f k |
- |
|
Ч Т 2 |
(7.30) |
||
.2 |
* |
a h |
' |
|||
|
U J |
i |
|
Co |
|
где F2(X) = 1 + 0,3182х2 + 0,0337л4.
Для п = 3 имеем следующее соотношение
S_ |
м— |
2' |
|
gp/t |
2,5 |
£0 |
|
< t f t l - l - |
|
(7.31) |
|||||
|
|
||||||
|
|
|
|
a lt |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
||
где JF3(JC) = 1 + 0,5303x2 + 0Д168Х4 + 0,0095х6. |
|
||||||
Для и = 4 имеем |
|
|
|
|
|||
S 7t |
|
2 |
(а) |
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|||
м |
< |
|
|
|
(7.32) |
||
|
|
|
|
|
|||
2 |
V.1 У |
|
a lt , |
|
|||
|
|
|
|||||
где Г4(х) |
= |
1 + 0,7637х2 + 0,2604л4 + 0,043л6 + 0,0028л8. |
|
||||
В случае нецелого |
п зн ачен и е |
текущ ей п лощ ади м ож н о п о |
|||||
лучить путем и н тер п о л яц и и по п р и вед ен н ы м ф орм улам .
Т аким образом , ф о рм ула (7.29) м ож ет бы ть и сп о л ьзо ван а для
п р и б л и ж ен н о й о ц ен к и |
д о л го вечн о сти |
н а стад и и р азви ти я п о |
верхн остн ой т р е щ и н ы |
п р и регу л яр н о м |
ц и к л и ч еск о м н агруж ен и и . |
7.4.ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ В КРЫШКЕ ФИЛЬТРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Разработанные методы расчета апробированы при оценке длительности развития поверхностной трещины в зоне канавки крышки фильтра, подверженного циклическому нагружению пульсирующим внутренним давлением. Конструкция фильтра приведена на рис .7.12. Расчеты проведены для следующих пара метров нагрузки и геометрических размеров крышки фильтра:
Рис. 7.12. Схема фильтра |
I |
у.1 |
, J |
|
|
11 J |
высокого давления
- максимальное давление Ртах =21 МПа; внутренний диаметр крышки (диаметр уплотнительной по
верхности) 74 мм; - наружный диаметр 94 м;
внутренний диаметр крышки в сечении с канавкой 80,5 мм.
Распределение напряжений по толщине стенки крышки в области влияния конструктивной концентрации напряжений, вызванной канавкой, показано на рис. 7.13. Расчетная схема крышки представлялась в виде цилиндра с расположенной в нем с внутренней стороны окружной поверхностной трещиной глу биной а и длиной 2с, нагруженной внутренним давлением, соот ветствующим этим напряжениям.
Коэффициенты интенсивности напряжений для окружной поверхностной трещины в цилиндре были получены путем ум ножения коэффициентов интенсивности напряжений для по верхностной трещины в пластине (при таком же распределении напряжений по ее толщине) на соответствующие поправочные множители [56]
Рис. 7.13. Распределение напряжений по толщине стенки крышки фильтра
*ц(Ф 0 ) —*п(Ф 0);
(7.33)
Ац(Ф = я / 2) = АГп(ср = тс / 2)
где Кп и Кп - значения КИН для трещины в цилиндре и пласти не.
Значения КИН для трещины в пластине при неоднородном нагружении ее берегов рассчитывались по методике, изложенной в главе 6. Результаты расчета аппроксимировались полиномом четвертой степени по а / t (/ - толщина стенки крышки).
В табл. 7.5 представлены результаты расчета, выполненные с использованием диаграммы усталостного разрушения сплава АК4-1.
Таблица 7.5
Развитие поверхностной трещины в крышке фильтра
a(N), мм |
Оо = 1мм |
ао = 1мм |
OQ = 0,5 мм |
ао = 0,5 мм |
|
Со = 1мм |
Со = 2мм |
Со = 0,5 мм |
Со = 2мм |
2 |
101 000 |
76 000 |
152 000 |
95 000 |
4 |
153 000 |
127 000 |
203 000 |
145 000 |
6 |
164 000 |
138 000 |
215 000 |
156 000 |
Итак, разработана методика расчета длительности развития поверхностной трещины при циклическом нагружении. Методи ка основана на численном интегрировании диаграммы усталост ного разрушения для двух параметров, описывающих контур
^ трещины.