2.9. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ПОШАГОВЫМИ ТЕСТАМИ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНОМ R
Данные, полученные в [29], были исследованы для значений инициированных и в последующем распространяющихся трещин в гладких поверхностях, периодически повторяющихся при отрицательных коэффициентах напряжения. Данные, показанные выше в диаграмме Хая в рисунке 2.38, покрывают диапазон коэффициентов напряжения, R, от высоких значений 0.8 до низких −3 5. Они были пригодны к измененной форме уравнения Джаспера, которое определяет различное поведение в инициировании при сжатии по сравнению с этим же поведением при растяжении, используя константу _. В дополнение к переменному напряжению, обычно обеспечиваемому на диаграмме Хая, максимальное напряжение также показывает пунктирная линия на графике. Данные были получены, используя процедуру пошаговой нагрузки, описанной в следующей главе, с пределом в 107 циклов. Важное значение имеет числа циклов до отказа в последнем пределе нагрузки как функция R, показанные в рисунке 2.39. Относительно низкое число циклов в последнем блоке приводит к предположению, что эти экземпляры, при низких значениях R, уже развили трещины в более ранних этапах цикла, и что эти трещины не размножались, пока не был достигнут некоторый более высокий уровень напряжения на заключительном этапе. Если, согласно этому предположению, трещина размножается только из-за положительных усилий (положительный K), то трещины, сформированные при низких значениях R, должны быть больше, чем те, которые сформированы при более высоких R, потому что максимальное напряжение (положительная часть цикла) уменьшается с уменьшением R (см. рисунок 2.38). Косвенные доказательства небольших чисел циклов на последнем этапе нагрузки обсуждаются далее в Главе 3, имея дело с экземплярами, которые сознательно предварительно сломаны прежде, чем усталостные пределы определены с использованием пошаговой нагрузки.
Предположение об инициировании трещин и последующем распространении при отрицательных R может быть объяснено при помощи рисунка 2.40, где условия для инициирования, сравненного с распространением, показывают схематично. Инициирование трещины, если это связано с полным напряжением или диапазоном напряжения, произойдет, как показано, при некотором критическом значении ∆σтот.
Рисунок 2.39 Количество циклов до отказа при последнем влияющем цикле для гладких поверхностей экземпляров.
В тех же самых усилиях диапазон положительного напряжения может быть ниже порога образования трещин. Это случается, когда движущей силой распространения трещины является только положительные усилия, _, превышающие порог, при котором трещина продолжит развитие. Таким образом, может быть условие, когда трещины появляются, но не размножаются, если действующая нагрузка с таким же увеличением, как и при пошаговой нагрузке.
Другое и более вероятное объяснение, без любого прямого доказательства, состоит в том, что интенсивность напряжения должна повлиять на развитие существующей трещины, ставших меньше при увеличенном количестве сжатий. В некоторой степени уместным является наблюдение Мошера и др. [35] что НЦУ, действующая при R = 0,1 оказывает влияние типа перегрузки на последующий порог МЦУ, при котором напряжение пика МЦУ было ниже, чем это в предварительном преодолении НЦУ, но при подобных условиях, не было никаким эффектов перегрузки при использовании R = − 1 для НЦУ. Стивенс и др. [36] искали перегрузки сжатия, которые были бы или вредным или имели влияние на усталость, означающих, что были бы необходимы более низкие грузы, чтобы произвести тот же самый уровень развития трещины после перегрузки сжатия. Хотя это связано с темпами роста, Ланг и Хуан [37] нашли, что Kpr, фактор интенсивности напряжения распространения трещин, уменьшается с увеличивающимся уровнем перегрузки сжатия. Для того же самого максимального K это означает, что необходим более низкий диапазон напряжения, чтобы размножить трещину. Другое подобное открытие - открытие Ленетса [38], который показал, что сжимающая перегрузка приводит к возобновлению роста трещин при сжимающем вращении ранее других подвергнутых трещин в алюминиевом сплаве. С этими различными наблюдениями и существующими данными, кажется разумным вывести причины, объясняющие формы диаграммы Хая при отрицательных R (рисунок 2.38), а именно, относительно прямолинейное переменное напряжение, которое производит инициирование, и максимальное напряжение или положительное напряжение, которые уменьшаются со средним напряжением, которое приводит к распространению порога трещины.
Подобные наблюдения относительно нераспространения трещин от острых надрезов, в то время как главным образом приписано сложному напряжению и K областей перед повреждением, могут интерпретироваться как появляющиеся из-за использования полностью измененной нагрузки, где трещина начинается при более низкой нагрузке, чем та, при которой она размножается. Эта тема повреждений и областей напряжения повреждения затронута в Главе 4. Данные, полученные в [39] под усталостью места повреждения, например, показаны для случая, где использовались несколько средних усилий для усталости поврежденного участка, единственные случаи, где наблюдаемые подверженные влиянию трещины находились под влиянием отрицательных значений R. Эти данные представлены как функция среднего напряжения (безразмерного) на рисунке 2.41. Отдельные частные значения показывают, что переменное, так же как максимальное напряжение, которые обнаруживали в экземплярах, были или сломаны или надломаны. Максимальное напряжение может интерпретироваться как количество размножающихся трещин при R отрицательном, тогда как переменное напряжение (или дважды переменное напряжение для R> 0.5) управляет и инициированием трещины и распространением трещины. Для правой стороны диаграммы, соответствующей положительному среднему напряжению, граница между сломанным и несломанным для переменного или среднего напряжения следует за тенденциями, замеченными в типичной диаграмме Хая, такими как это на рисунке 2.38. Для отрицательного среднего напряжения максимальное напряжение для сломанных экземпляров уменьшается несильнос уменьшением среднего напряжения. Это могло указывать на, что есть почти постоянная величина положительного напряжения, которое необходимо, чтобы сломать экземпляр или заставить существующую трещину продолжать размножаться. Это наблюдение имеет некоторую логическую связь с наблюдением за числом циклов в последнем блоке для гладких экземпляров, рисунка 2.39, где может быть определено значение существования предварительной трещины для отрицательного R.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.