Усталостное разрушение сплава ВНС-25

Abstract

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.