2015-03-08
1117
видах нагружения.
Усталостное разрушение. Усталостное разрушение развивается в конструкциях, подвергающихся действию знакопеременных (циклических) нагрузок, величина которых может быть значительно ниже предела текучести материала. Зарождение усталостной трещины происходит, как правило, вблизи поверхности образца или детали. Хотя усталостные трещины могут зарождаться и на совершенно гладкой поверхности, их возникновение в сильной степени облегчается при наличии концентраторов напряжения. Дальнейшее распространение усталостной трещины вглубь образца происходит на небольшое расстояние (от долей микрона до нескольких десятков микрон) за каждый цикл нагружения. При этом на поверхности разрушения остается ряд последовательных полосок, называемых у с т а л о с т н ы м и б о р о з д к а м и, которые отражают положение фронта трещины за каждый цикл нагружения. Усталостные бороздки на поверхности усталостных изломов можно наблюдать в электронном микроскопе (рис. 9.9).
| Рисунок 9.9 – Усталостные бороздки на поверхности излома стали |
По мере увеличения длины усталостной трещины, рабочее сечение детали уменьшается, пока действующая нагрузка не приведет к окончательному ее разрушению (долому). Стадийность усталостного разрушения отражается на строении усталостных изломов. Характерной особенностью строения усталостных изломов является наличие на их поверхности от двух до трех усталостных зон (рис. 9.10 а), отличающихся цветом, шероховатостью и, самое главное, механизмом разрушения.
|
|
|
| 
| 
|
| в | г | |
| Рисунок 9.10 – Схемы строения усталостного излома (а) и изменения скорости распространения усталостной трещины (б), а также общий вид усталостных изломов (в, г). 1 – очаг разрушения; 2 – зона стабильного роста трещины; 3 – зона ускоренного развития; 4 – зона долома |
Первая зона, непосредственно прилегающая к очагу разрушения, называется зоной стабильного (медленного) роста трещины (рис. 9.10 а). Она имеет очень маленькую шероховатость поверхности. Скорость роста трещины в данной зоне низкая (рис. 9.10 б). За зоной стабильного роста трещины следует зона ускоренного развития (рис. 9.10 а), отличающаяся большой шероховатостью поверхности и более темным цветом. Скорость роста трещины в пределах данной зоны резко возрастает (рис. 9.10 б). Микрорельеф состоит из участков, характерных как для усталостного, так и статического разрушения. Зона долома (рис. 9.10 а) образуется при однократном разрушении детали, сечение которой ослаблено (уменьшено) усталостной трещиной. Микрорельеф в зоне долома может быть вязким или хрупким.
Если уровень циклической нагрузки невысокий, то на поверхности изломов можно наблюдать все три вышеуказанные зоны (рис. 9.10 а, в); если высокий – то только две зоны: ускоренного развития и долома (рис. 9.10 г).
