Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1264 вуза, 4628 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
книги / Усталостная прочность металлов и долговечность элементов конструкций при нерегулярном нагружении высокого уровня..pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
17.01 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

впрО&%

Рис. 1.4. Распределение деформаций по сечению образца для различных

уровней упругопластического деформирования:

а - продольная деформация; б - поперечная деформация;

1 - ан = 336 МПа; 2 - ан = 378 МПа; 3 - ан = 403 МПа

ниями осуществляли с помощью разработанных программ, включающих:

•программу управления режимом нагружения в реальном времени;

•программу обработки результатов испытаний.

Программа нагружения задает режим нагрузки, обеспечивает снятие информации об изменениях объекта исследования, осу­ ществляет первичную обработку полученной информации и на­ капливает ее для окончательной обработки. Программа реализо­ вана для режимов нагружения, приведенных в табл. 1.2. Режимы отличаются вводимыми параметрами условий нагружения. Для упрощения управления полуцикл нагружения разбивается на участки активного нагружения (О -» |Р|) и разгрузки (|Р| -> О). Снятие информации (сила и деформация) производится в реаль­ ном времени нагружения. Интервал выборки данных для участка

нагружения задается по деформациям (приращение деформации

А? = 0,01 -5- 0,1 %), а для участка разгрузки - по силе, действую­ щей на образец (приращение силы АР = 2-5-4 кН).

Подпро­

грамма STAT

CYCLE

NSTAC

 

 

 

Таблица 1.2

Режимы программного нагружения

Вводимые пара­

 

Режим испытаний

метры

 

 

 

CTmax^gmax^

&

 

 

Дт,

/ Г

 

 

 

£пред(а пред)

 

1

 

 

 

/

1

 

ъ * Х г \

*

Сттах,

0min^gmax^ ^min) ^пред^пред^

А Щ , N

стшах^^шах^ —

 

—А4 + B[N

+

+ CXN 2 +

 

a min(gmin) =

 

—А2 + B2N

+

+ C2N 2 +

 

AN ), N

 

1б(е)

Я4>min

А Д А /

 

_ У _ V _ V : r

h

6

w

Рис. 1.5. Блок-схема управления процессом испытания

Укрупненная блок-схема программного нагружения испыта­ ниями показана на рис .1.5. Программа отрабатывает следующие операции:

1. Бронирование резерва памяти для массивов данных, не­ посредственно используемых в рабочей программе; открытие

файлов передачи данных в накопитель; проверка готовности ис­ пытательной установки; автоматический выбор диапазонов из­ мерения силы, деформации и перемещения.

2.Ввод и вывод на экран дисплея параметров нагружения.

3.Управление нагружением.

\4. Первичную обработку экспериментальных данных в к-ом полуцикле нагружения.

важной составной частью автоматизированного программ­ ного обеспечения малоцикловых испытании является комплекс­ ная обработка полученной информации по числу циклов нагру­ жения.

1.2. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

В расчетах кинетики циклического деформирования обычно используется два способа аппроксимации диаграммы статиче­ ского растяжения: дискретизация кривой деформирования и ее аппроксимация степенной функцией [97]. Как показал предвари­ тельный анализ полученных экспериментальных данных при ап­ проксимации диаграмм деформирования исследованных сплавов оказалось необходимым разделить нелинейную ее часть на два участка, каждый из которых был описан следующим образом [45]:

( 1. 1)

стт

предел текучести на диаграмме деформирования, оп­

ределяемый по допуску на пластическую деформацию 0,02 * 0,05 %;

вт - деформация, соответствующая напряжению стт ;

т\ степень упрочнения, определяемая как угол наклона

зависимости сг^ - данного участка в двойных логарифми­ ческих координатах:

 

Щ •е(стО,2/стт)М ео,2/ет);

К1.2)

ао,2

предел текучести, соответствующий

остаточной де­

формации 0,2 % и являющийся началом второго участка дефор­ мирования;

е0у2 - деформация, соответствующая напряжению ао,2',

б) а<°)

(1.3)

где CJ(0) = а /а 0?2,

~Н>/е02 ,

Ш2 - степень упрочнения второго участка, определяемая как

угол наклона зависимости

в двойных логарифмиче­

ских координатах:

 

т 2 -

(1.4)

SR - истинное напряжение при разрыве; eg - предельная продольная деформация.

Величины ат и сто,2> равномерной продольной деформации ерав и предела прочности ац определяли по стандартной методи­ ке.

Характеристики разрушения 4^^, ех и SK находили по фор­ мулам:

 

'VK -

Ам) /

Ао,

(1.5)

 

еК =

\ п ( \ / ( \ - Ч

' К)),

(1.6)

 

 

SK = Р / Ам,

(1.7)

где

- начальная площадь сечения образца;

 

 

Ар - площадь сечения на месте разрыва образца;

 

Р\- нагрузка, соответствующая разрыву образца. Характеристики сопротивления циклическому упругопласти­

ческому деформированию определяли по данным испытаний при напряжениях с заданными амплитудами напряжений (мягкое нагружение) или деформаций (жесткое нагружение) [10].

Рис. 1.6. Кривые циклического деформирования:

а - мягкое нагружение; б - жесткое нагружение

На рис. 1.6 схематично приведены обобщенные кривые цик­ лического деформирования. Здесь, как обычно, нагружение в

исходном (к = 0) полуцикле характеризуется напряжением и

деформацией е№\ Начало координат S - е совмещается с нача­ лом разгрузки в каждом полуцикле натружения. Упругопластиче­ ское деформирование в к-м полуцикле определяется размахом

напряжений AS(k\

размахом деформации

и размахом пла­

стической деформацией 5 ^ . Переход от

системы координат

S - 6 к системе а

- е осуществляется с помощью соотношений

[58]:

а (*) = а (* -1)+ (_!>(*) AS(k)y

( 1.8)

е(к) = £ к - 1) + (_!)(*) дг(к)

В ряде работ показано, что разгрузка за пределом упругости, как правило, нелинейна, поэтому при обработке результатов экспериментов принимали осредненные значения модуля упру­ гости. При испытаниях определяли также располагаемую пла­ стичность образцов, предварительно подвергнутых циклическому нагружению. Расчет полного Ч'п, равномерного Ч'рав и местного Ч'м остаточных сужений производили по следующим формулам:

¥ п “

А ~ Ам ,

А

А)

^рав

(1.9)

Ч'рав —~ ~ А

;

где Ч'п Ч^рав + *РМ; ^4рав - площадь равномерной части образца после разрыва.

Методика обработки экспериментальных данных основыва­ лась на использовании обобщенной диаграммы циклического деформирования Р. М. Шнейдеровича и А. П. Гусенкова [96]. Ими установлены закономерности малоциклового деформирова­ ния материалов и сформулированы уравнения обобщенных диа­ грамм циклического деформирования. В соответствии с этими исследованиями основные свойства материалов при испытаниях с заданным уровнем напряжений определяются величинами ос­ таточных деформаций 5 ^ по числу циклов и деформацией, на­ копленной за к полуциклов ер. Аналогичная зависимость между

напряжениями

и деформациями

имеет

вид:

 

 

 

 

 

в(к) = S (k) при s (k) < 5Т;

 

 

 

 

( 1. 10)

 

5<*> =?<*)+ 8<*> при S ^ > S T,

 

где

и

- относительный циклический размах деформа-

ций и напряжений;

 

•ST -

S T/a T

относительный циклический предел текуче­

сти.

 

 

 

Ширина петли упругопластического гистерезиса 5 ^

как

функция от числа полуциклов задавалась формулой [97]:

 

 

 

5(к) = 6{l)F(k),

( 1. 11)

где 5 ^ - ширина петли упругопластического гистерезиса в пер­ вом полуцикле нагружения;

F(k) - функция, отражающая нестабильность кинетики пла­ стических деформаций по числу полуциклов.

Значения 5 ^ и Р(к) определяются по формулам:

6 (1)

= С (ё (0) - ST/2^,

 

 

(1.12)

при циклическом упрочнении

F{k) = I /

к?,

(1.13)

при циклическом разупрочнении

F(k) =

 

(1.14)

где е ^ \

деформация и напряжение

исходного

нагру­

жения;

 

 

 

 

С, S T f а, р

параметры обобщенной диаграммы цикличе­

ского деформирования.

Диаграмма циклического деформирования в форме зависи­ мостей (1.10), (1.14) применима только для случаев симметрич­ ного нагружения. Вместе с тем известно, что изменение асим­ метрии нагружения приводит к тому, что при одинаковых ам­ плитудах напряжений наличие среднего напряжения снижает сопротивление деформированию материала в этих условиях.

Для построения обобщенной диаграммы циклического де­ формирования при асимметричном цикле нагружения использо­ вали методику, изложенную в работе [55]. По этой методике учет асимметрии нагрузки производят за счет приведения напряже­ ний к симметричному нагружению:

^(пр) = еаРпр>

(1.15)

где /?пр - коэффициент приведения асимметричного нагружения к симметричному;

X - коэффициент чувствительности материала к асимметрии;

гс

- асимметрия нагружения.

 

С

учетом приведенного напряжения ^пр

ширину петли

ба > рассчитывают по формуле

 

 

(s(1)) =

- ST/ 2).

(U 7)

,

р(°)

определяется с учетом

7Г(0)

Здесь величина епр

а пр по диа­

грамме исходного нагружения.

Наряду с асимметрией, заметное влияние на процессы по­ вреждения материала оказывает упругопластическое однократное

деформирование, предшествующее циклическому. Предвари­ тельное статическое нагружение влияет и на кинетику цикличе­ ских деформаций [52]. Отмеченные особенности кинетики цик­ лических деформаций учитывались через коррекцию параметров

С и р обобщенной диаграммы циклического

деформирования

[52]:

 

с = c ,(l-**<<»),

(1.18)

Р = Ро + Q i5p)|(e(0> - 1),

(1. 19)

где g и Q\ экспериментально определяемые коэффициенты,

характеризующие влияние различных уровней ё ^ на кинетику деформирования при наличии предварительной остаточной де­

формации ер .

Соседние файлы в папке книги
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности