О различиях механизмов разрушения металлов в условиях малоцикловой и многоцикловой усталости

Abstract

Рассмотрены различия в механизмах накопления разрушений при малоцикловой и многоцикловой усталости с точки зрения эффективности метода коэрцитивной силы для диагностики степени дефектности металла в условиях циклического нагружения. Отмечено, что при циклическом нагружении с высокими амплитудами с большей вероятностью протекает разрушение по границам зерен, что вызывает наиболее грубые разрушения. При малых амплитудах нагружения наиболее вероятен механизм внутризеренного разрушения. Сделан вывод, что с этими различиями связана высокая чувствительность метода коэрцитивной силы к развитию малоцикловой усталости и значительно меньшая – к многоцикловой усталости.

Розглянуто відмінності у механізмах накопичення руйнувань при малоцикловій і багатоцикловій втомі з точки зору ефективності методу коерцитивної сили для діагностики ступеня дефектності металу в умовах циклічного навантаження. Відзначено, що за циклічного навантаження з високими амплітудами з більшою ймовірністю протікає руйнування межами зерен, що викликає найбільш грубі руйнування. За малих амплітуд навантаження найбільш вірогідний механізм внутрішньозеренного руйнування. Зроблено висновок, що з цими відмінностями пов'язана висока чутливість методу коерцитивної сили до розвитку малоциклової втоми і значно менша – до багатоциклової втоми.

Differences in mechanisms of damage accumulation for low-cycle and high-cycle fatigue in terms of efficiency of use of the coercive force method in diagnostics of presence of defects in metal under cyclic loading are considered. It is pointed out that, depending on level of loading amplitude, different kinds of fracture are dominant with different probability. In case of low loading amplitudes, the most probable mechanism comprises an intracrystalline fracture. In case of cyclic loading with high amplitudes, there is a high probability of fracture along crystal boundaries, which causes accumulation of more coarse fracture elements and leads to greater nonuniformity of metal. Therefore energy consumption required for shifting the domain boundaries during remagnetization is increased. A substantial change in coercive force as one of the most important characteristics of the hysteretic loop, which area represents energy consumption for metal remagnetization, results from more coarse change of magnetic structure. It is concluded that a high sensitivity of the coercive force method to development of low-cycle fatigue and far lesser sensitivity to high-cycle fatigue is connected with the said differences in metal fracture.