книги / Разрушение при малоцикловом нагружении

макспмальпой эксплуатационной температуры оказывается недо­ статочно обоснованным.

Таким образом, при выборе материала для конструкций, ра­ ботающих при малоцикловом неизотермическом нагружении, не­ обходимо располагать данными его склонности к циклическому упрочнению, разупрочнению или стабилизации, что определяет кинетику местных деформаций и напряжений в зонах максималь­ ной пагруженности и особенности изменения статических и цик­ лических свойств при изменении температуры (в первую очередь характеристик пластичности). Эти данные используются при рас­ чете накопления повреждений с учетом конструктивных форм и условий нагружения в эксплуатации.

Существенное влияние циклических свойств материала, ре­ жимов нагружения и температуры на сопротивление малоцикло­ вому разрушению вытекает из данных, представленных рапее. Деформация пулевого полуцикла е(°> и число циклов Np до раз­

рушения для циклически разупрочпяющейся стали ТС при мяг­ ком нагружении (симметричный цикл напряжений) оказываются значительно меньше, чем для циклически упрочняющейся (с повышением температур) аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т. В первом случае это объясняется интенсивным накоп­ лением квазистатических и усталостных повреждений, во-втором— отсутствием накопления квазистатических повреждений и умень­ шающейся с увеличением числа циклов нагружения скоростью накопления усталостных повреждений, зависящей от ширины петли. Циклически стабильная при комнатной и слабо упрочняю­ щаяся при повышенной температуре сталь 22к при мягком на­ гружении занимает промежуточное положение. При жестком нагружении (симметричный цикл деформаций) различия в дефор­ мациях с(0) и числах циклов Np определяются только, накопле­

нием усталостных повреждений, зависящих в основном от рас­ полагаемой пластичности стали. При этом режиме нагружения различие в долговечностях получается меньше, чем при мягком,

имснынпе долговечности соответствуют материалам, склонным

кдеформационному старению.

Режимы мягкого и жесткого нагружения рассматриваются как предельно возможные для элементов конструкций. Нагруже­ ния, близкие к жесткому режиму, имеют место в зонах повышен­ ной концентрации напряжений и в местах действия температур­ ных напряжений, обусловленных градиентами температур по толщине стенки и различием коэффициентов линейного расши­ рения, например при наличии антикоррозионных паплавок. Режимы нагружения, близкие к мягкому, имеют место при от­ сутствии повышенной концентрации напряжений и действии механических (осевые силы, внутреннее давление) или тепловых нагрузок, возникающих от осевых градиентов температур и л и от ограничения самокомпенсации. В соответствии с этим при выборе материалов для элементов конструкций с преимущест­ венно жестким режимом нагружения паиболее предпочтитель-

254

Рис. 7.3. Зависимость механических и пластических свойств сталей 22к (а), ТС ( 6 ) п Х18Н10Т (в) от температуры испытания

и Х18Ы10Т при запасе прочпости по пределу текучести ст0,а> равном 1,5, долговечность получается не мепее 104. При темпе­ ратурах интенсивного деформационного старепия сталей типа 22к и Х18Н10Т и соответствующих запасах статической проч­ ности по пределу текучести долговечность при мягком нагружении увеличивается. При тех же относительных напряжениях для циклически разупрочпяющенся стали ТС в рассматриваемом диапазоне температур мипимальные долговечности получаются на порядок меньше, чем для сталей 22к и Х18Н10Т. Еслп учи­ тывать, что для циклически разупрочняющнхся материалов от­ ношение предела текучести к пределу 'прочности обычно пре­ вышает 0,65, то мнпимальпыс значения допускаемых напряже­ ний для них получаются не по пределу текучести, а по пределу прочности. Поэтому долговечность для этих сталей при номиналь­ ных допускаемых напряжениях, устанавливаемых по пределу прочности (папрпмер, при па = 2,6), оказывается больше, чем

при номинальных напряжениях по пределу текучести.

При жестком малоцикловом нагружении, как отмечалось выше, сопротивление разрушению при долговечности до 104 циклов определяется пластичпостыо и темпом ее исчерпания; при уве­ личении предельного числа циклов в соответствии с зависимостя­ ми (4.56) и (4.57) увеличивается роль упругой составляющей деформации, которая может быть определена характеристикой статической прочности, что вытекает из уравнений кривых мало­ циклового разрушения (4.56) и (4.57), рассмотренных в гл. 4. На рис. 7.3 приведены зависимости этих характеристик механи­ ческих свойств, определяемых при кратковременных статических испытаниях, от температуры испытаппн. Из представленных дан­ ных, а также результатов эксперимента следует, что (см. рис. 7.4—7.7) сопротивление разрушению при жестком нагруже­ нии деформационно стареющей стали 22к с повышенном темпе-

257