Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Выбор материалов и технологий в машиностроении

КРИТЕРИИ НАДЕЖНОСТИ

Надежность характеризуется вероятностью безотказной работы материала при эксплуатации. Эксплуатационные отказы делятся на постепенные и внезапные. Постепенные отказы могут вызываться чрезмерным износом, усталостным разрушением, пластической деформацией при ползучести и т.п. Главный путь борьбы на этом этапе — создание запаса прочности, по величине которого прогнозируют безотказную работу детали.

Внезапные отказы — следствие хрупкого разрушения. Хрупкое разрушение является наиболее опасным из-за внезапности, большой скорости развития при напряжениях ниже предела прочности.

Надежность — свойство материала противостоять хрупкому разрушению в процессе нагружения.

Надежность прочных материалов не может прогнозироваться на основе стандартных характеристик 5, 4* и КСи. Необходимо еще учитывать трещиностойкость.

Трещиностойкость — это группа параметров, характеризующая способность материала тормозить развитие трещины. Наиболее часто из них используется критерий Ирвина К.

Трещиностойкость пластических, высокопрочных и хрупких материалов различна из-за различной подвижности дислокаций в них.

В вязких материалах у вершин трещины в результате перемещения дислокаций протекает местная пластическая деформация, трещина становится менее острой, а металл упрочняется. Поэтому в вязких материалах развитие трещины эффективно тормозится, их трещиностойкость велика.

В хрупких материалах дислокации заблокированы, местная пластическая деформация и упрочнение материала в устье трещины невозможны, и трещина развивается, вызывая хрупкое разрушение.

В высокопрочных материалах дислокации обладают некоторой подвижностью, достаточной для торможения развития мелких трещин местной пластической деформацией в их вершинах. Поэтому для них опасны трещины критической /дл и более длины, вызывающие при данном среднем напряжении внезапное разрушение.

Критерий Ирвина К определяет напряжение впереди вершины трещины и называется коэффициентом интенсивности повышения растягивающих напряжений в вершине трещины (коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины). Он определяет растягивающие напряжения оу= К/^2кх. Критерий Ирвина К для наиболее жесткого условия нагружения (плоская деформация растяжением) обозначается К,, а в момент достижения критического значения, при котором происходит переход к разрушению, — К.

К зависит от степени пластической деформации в вершине трещины, приводящей к ее затуплению, и характеризует сопротивление развитию вязкой трещины, поэтому К называется вязкостью разрушения. Чем выше К, тем выше сопротивление вязкому разрушению и надежность конструкционного материала.

Значение К определяют экспериментально на образцах с надрезом и с заранее созданной на дне этого надреза усталостной трещиной (рис. 2.1).

Кроме качественной характеристики надежности К дополняет параметры а02 и Е при расчетах на прочность деталей из высокопрочных материалов (сталей сов> 1200 МПа, титановых сплавов с ав > 800 МПа и алюминиевых сплавов с ав > 450 МПа). Он позволяет определить безопасный размер трещины при известном рабочем напряжении. Для оценки надежности материала используют также параметры: 1) ударную вязкость КСУ и КСТ, 2) температурный порог хладноломкости 750.

Образец для определения К

Рис. 2.1. Образец для определения К

Параметром КСУ оценивают пригодность материала для сосудов давления, трубопроводов и других конструкций повышенной надежности.

Параметр КСТ, определяемый на образцах с трещиной усталости у основания надреза, более показателен. Он характеризует работу развития трещины при ударном изгибе и оценивает способность материала тормозить начавшееся разрушение.

Порог хладноломкости характеризует влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. Его определяют по результатам ударных испытаний образцов с надрезом при понижающейся температуре. Порог хладноломкости обозначают интервалом температур (/н— /к) либо одной температурой t50, при которой в изломе образца имеется 50% волокнистой составляющей и величина КСТ снижается наполовину.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 
Популярные страницы