Данные, полученные при 1.8 кГц, представлены на рисунке 3.11. Представлены три типа тестов: обычный S–N до отказу, ограниченный S–N производством выходов, и пошаговая нагрузка или при 107 или при 108 циклах. В то время как вертикальный масштаб возрастает значительно, может быть отмечено, что есть очень небольшой разброс при R = 0.8, при котором проводились все тесты, и нет никакого влияния эффекта старости из-за процедуры пошаговой нагрузки. Более низкие значения данных пошаговых тестов при 108 циклах представляют два независимых теста, у которых было максимальное напряжение в пределах 1 MPa для каждого.
Данные, полученные при R = 0.8 особенно интересны при оценке законности процедуры пошаговой нагрузки. В исследовании на брусковом материале, Моррисси и др. [29] отметил, что при высоких значениях R, материал накопил напряжение при воздействии усталостного напряжения.
Тесты, проводимые при различных частотах, показали, что накопление напряжения зависело, прежде всего, от числа циклов, не от времени, так что явление, как могли полагать, не было цикличной деформацией. Скорее, накопление напряжения происходит из-за прогрессирующей циклической неупругой деформации, которая проявляется, когда деталь или конструкция подвергается воздействию дополнительного циклического напряжения помимо основного циклического напряжения (рачетинг). Подобное явление наблюдалось в листовом материале Ti-6Al-4V, когда вращение при коэффициентах напряжения больших, чем приблизительно 0.7, ведет к накоплению напряжения. Микрографы поверхности перелома в различных усилиях, взятых с просматривающего электронного микроскопа (SEM (ПЭМ)), представлены на рисунках 3.12 и 3.13 для отношений напряжения, R, 0.7 и 0.8 соответственно.
Рисунок 3.12 Фрактография при R=0.7
Рисунок 3.13Фрактография при R=0.8
Можно заметить это при R = 0.7 (Рисунок 3.12), поверхность перелома походит на усталость с четкими гранеными особенностями и доказательствами бороздчатости. При R = 0.8 (Рисунок 3.13), особенности - таковые из растяжимого теста с образованием углублений в доказательствах и никаких признаков раскола или бороздчатости. Точка перехода, при приблизительно R = 0.75, номинально та же самое, как и в брусковом материале, как указывал Моррисси и др. [29].
Данные, полученные по диапазону частот от 30 до 1000 гц в соответствии с программой МЦУ Воздушных Сил в различных лабораториях, представлены на рисунке 3.14 для R = 0.8. Включая данные Лаборатории Материалов (ЛМ) при 420 гц, существует очень небольшой разброс по диапазону цикла усталости от 105 до 108 циклов, и никакого влияния частоты, хотя частоты каждого частного значения не показаны. Дополнительные данные от Honeywell показаны на рисунке 3.15 при R = 0.8 как для 60, так и для 200 гц. Влияние частоты не очевидно, разброс минимален, и данные, использующие пошаговую процедуру проверки при 107 циклах, находятся прямо сверху других данных. От этих результатов, так же как от данных на рисунке 3.11 при 1800 гц, приходим к заключению, что пошаговое тестирование дает точную оценку FLS при 107 –108 жизненных режимах для R = 0.8 в пластине титана, где напряжение ratcheting(рачетинга) является доминирующим механизмом отказа усталости.
Рисунок 3.14 Данные S-N, полученные от 30 до 1000Гц
Рисунок 3.15 Данные Honeywell от 60 до 200Гц
3.3.4 Результаты наблюдений последнего блока нагрузки
Интересное наблюдение было сделано Moshier и др. [30], оценивая данные от метода пошагового тестирования на экземплярах с трещинами НЦУ по сравнению с данными от экземпляров без трещин. Последний блок нагрузки, определенный как блок 107 циклов, во время которого происходит отказ, может иметь количество циклов любое в диапазоне от 1 до 107. Данные для числа циклов до отказа в этом блоке пронормированы относительно 107, чтобы показать, в какой части блока произошел отказ. Результаты, представленные на рисунке 3.16, показывают, что для экземпляров без предшествующих трещин, отказ может произойти когда угодно в блоке. Когда трещины присутствуют, однако, отказ в блоке нагрузке всегда происходил рано. Эти данные показывают, что, кажется, есть очень хорошо определенный порог МЦУ для поврежденного экземпляра, для которого отказ происходит в пределах короткого промежутка времени, как правило, под около одного миллиона циклов, или не происходит вообще для данного приложенного напряжения (или K). Чередуясь, эти данные показывают, что, когда трещина присутствует, мы имеем дело только с фазой распространения усталости, которая является маленькой по сравнению с фазой образования ядра (трещины), которая доминирует над жизнью при МЦУ в неповрежденных экземпляр. Это наблюдение подобно предположению в Главе 2, где тесты при отрицательном R, как считают, начинают разрастаться в усилиях ниже напряжения отказа, когда используется пошаговая нагрузка.
Дополнительные данные доступны на числе циклов на последнем блоке нагрузки в тестах пошаговой нагрузки, когда трещина присутствует. Данные рисунка 3.16 представлены с дополнительными данными по экземплярам в состоянии, близком к разрушению, и повторно изображены на рисунке 3.17 как функция размера повреждения. В то время как повреждения очень небольшой величины не показывали очень хорошо определенный порог, разрушения большей величины показали, что экземпляры, как правило, потерпели неудачу рано в блоке, в пределах миллиона циклов, указывая, что предварительная трещина устранила часть долговечности. Подобное заключение может быть сделано для данных на рисунке 3.18, которые получены на С-образном материале, который был первоначально прокладкой в эксперименте усталостного износа, где трещины были сформированы в прокладке в области контакта [31]. Из более ранних наблюдений, блок нагрузки МЦУ был уменьшен от 107 до 2×106 циклов. Здесь, снова, большинство отказов происходит в пределах миллиона циклов, указывая, что долговечность в шаговых тестах уменьшена или устранена. Значимым является то наблюдение, что в обоих видах тестов неповрежденные экземпляры потерпели неудачу при случайном числе циклов до 107, который был блоком нагрузки, используемым в пошаговых тестах в обоих случаях на неповрежденные экземпляры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.