От авторов............... 9
Основные обозначения и принятые сокращения..... И
Глава 1. Прочность и выносливость материалов при циклическом
нагружении.............. ^
^l. Вводные представления об усталости конструкционных материалов ........_....... 13
1.2. Методики и устройства для испытании на усталость ... А/
1.3. Влияние на выносливость условий нагружения .... 29
1.4. Влияние на выносливость вида и особенностей напряженного состояния в изделиях........... 38
1.5. Влияние на усталость концентрации напряжений и масштабного фактора ............. 42
1.6. Влияние состояния поверхностных слоев...... 48
1.7. Коррозионная усталость металлов и сплавов..... 53
1.8. Усталость металлов при статическом нагружении .... 60
1.9. Усталость сварных соединений........ 65
Глава 2. Усталостные явления и структура конструкционных
металлов .............. 68
2.1. Закономерности циклического упругопластического деформирования металлов ............ 68
2.2. Эволюция дислокационной структуры при усталости металлов 77
2.3. Повреждаемость при усталости и инициирование трещин . . 85
2.4. Взаимосвязь периодов зарождения и распространения трещин
при усталости металлов........... 94
2.5. Метод количественной оценки сопротивления зарождению усталостных трещин у концентраторов напряжений...... 100
2.6. Влияние структурных и металлургических факторов на усталость металлов и сплавов.......... 104
2.7. Усталость различных конструкционных сплавов . . . ПО
2.8. Концепции и гипотезы усталостных явлений в металлах и сплавах................ 121
Глава 3. Фрактография усталостного разрушения металлов и
сплавов............... 131
3.1. Общая характеристика строения усталостных изломов . . 131
3.2. Основные элементы микростроения усталостных изломов . . 135
3.3. Модельные представления о механизме формирования усталостных бороздок ......,,,... 138
3.4. Формирование дислокационной структуры в процессе распространения усталостной трещины.........143
3.5. Связь микростроения изломов с кинетикой усталостного разрушения ...............145
3.6. Количественный фрактографический анализ усталостного разрушения ..............151
3.7. Фрактографический анализ и диагностика усталостного разрушения ...............155
3.8. Критерии, регламентирующие распространение трещин в условиях подобия микромеханизмов разрушения......157
Глава 4. Стадия роста усталостной трещины.....162
4.1. Переход от стадии зарождения к стадии роста усталостной трещины .............. 162
4.2. Исходные положения механики роста усталостной трещины 164
4.3. Механическая ситуация в окрестности фронта трещины . . 166
4.4. Геометрия трещины .......... 170
4.5. Влияние среды на скорость роста трещины..... 177
4.6. Кинетические диаграммы усталостного разрушения и факторы, влияющие на них........... 179
4.7. Эффективный размах, раскрытие в вершине трещины и другие альтернативные параметры разрушения....... 195
4.8. Определение скорости роста усталостной трещины . . . 197
4.9. Аналитическое описание кинетических диаграмм усталостного разрушения.............. 199
4.10. Характеристики циклической трещи нестойкости материалов
и их определение ............208
4.11. Математическая модель роста усталостной трещины для определения характеристик циклической трещиностойкости . . . 220
Г л а в а 5. Методика испытаний материалов на циклическую трещиностойкость ..............227
5.1. Общие положения........... 227
5.2. Образцы ............. 230
5.3. Испытательное оборудование........ 272
5.\. Методы измерения длины трещины....... 292
5.5. Планирование и проведение испытаний...... 303
f.'i. Обработка результатов испытания....... 314
Г л а в а 6. Влияние условий нагружения на циклическую трещино-стойк9сть материалов ........... 325
6.1. Роль асимметрии цикла в субкритическом росте трещин усталости ............... 325
6.2. Фактор нестабильности нагружения и циклическая трещино-стойкость сплавов ............ 329
6.3. Влияние частоты и формы цикла нагружения .... 333
6.4. Влияние температуры испытаний на циклическую трещиностой-кость металлов............. 337
6.5. Влияние размера и геометрии образцов . . . . > . . 354
6.6. Особенности распространения коротких усталостных трещин 359
Г л а в а 7. Влияние структурных факторов на сопротивление росту трещин в конструкционных сплавах при циклическом нагружении 368
7.1. Структура и циклическая трещиностойкость сплавов. Разрушение однофазных материалов.........368
7 2. Влияние упрочнения холодным деформированием . . . 371 7 з' Твердорастворное и дисперсионное упрочнение. Структурное охр'упчиваиие, обусловливающее межзерениое разрушение и деформационное днонникованне ........... 379
7 4. Роль углерода в сталях и фактор термического упрочнения 381 7\5. Закономерности формирования порогов усталости . . . 388 7.6. Структурный анализ кинетических диаграмм усталостного разрушения ..............392
['лава 8. Закрытие трещин и его влияние на циклическую трещиностойкость сплавов...........401
8.1. Проявления и механизмы закрытия усталостных трещин . . 401
8.2. Влияние условий эксплуатации на закрытие и кинетику трещин усталости в конструкционных материалах..... 410
8.3. Закрытие трещин и структура конструкционных сплавов . . 420
8.4. Структурная концепция порогов усталости..... 425
Глава 9. Коррозионно-циклическая трещиностойкость металлических материалов ...........427
9.1. Методические особенности определения коррозионно-цикли-ческой трещиностойкости материалов........427
9.2. Коррозионно-циклическая трещиностойкость высокопрочных сталей ...............434
9.3. Коррозионно-циклическая трещиностойкость сталей низкой
и средней прочности ............ 438
9.4. Факторы, определяющие коррозионно-циклическую трещиностойкость конструкционных сталей .......442
9.5. Влияние электрохимической ситуации в вершине трещины на кинетику роста трещин. Построение инвариантных диаграмм циклической трещиностойкости сплавов........447
9.6. Коррозионно-циклическая трещиностойкость титановых и алюминиевых сплавов ...........452
9.7. Пороги коррозионно-циклической трещиностойкости и ресурсные возможности различных конструкционных сплавов . . . 455
9.8. Расчетные модели для оценки кинетики коррозионного роста трещин ..............465
9.9. Методы повышения коррозионно-циклической трещиностойкости сталей и сплавов...........471
Глава 10. Трещиностойкость материалов при коррозионно-ста-тическом нагружении ...........478
10.1. Методики определения параметров коррозионно-статической трещиностойкости конструкционных материалов '.....478
10.2. Морфология коррозионных трещин и методы оценки ее влияния на напряженно-деформированное состояние в вершине трещины 483
10.3. Механизмы коррозионного роста трещин в конструкционных сталях ...............490
10.4. Масштабный эффект при оценке коррозионно-статической трещиностойкости сталей ..........496
10.5. Кинетические диаграммы растрескивания конструкционных сталей ...............498
10.6. Пороги коррозионно-статической трещиностойкости конструкционных материалов ...........503
Ю.7. Некоторые способы повышения коррозионно-статической трещиностойкости конструкционных сталей......516
Глава 11. Циклическая трещиностойкость сплавов в газообразных средах..............522
11.1. Влияние состава и параметров газообразных сред . . . 522
11.2. Учет закрытия усталостных трещин при определении циклической трещиностойкости материалов в газах и вакууме . . . 533
11.3. Структурная чувствительность параметров циклической трещиностойкости конструкционных сталей к воздействию водорода
и других газообразных сред..........536
11.4. Механизмы влияния газообразных сред на кинетику развития усталостных трещин ..........542
Глава 12. Механика малоциклового разрушения материалов . 549
'2.1. Особенности напряженно-деформированного состояния около трещин при упругопластическом деформировании . . . 549
12.2. Диаграммы деформирования при малоцикловом нагружении 556
12.3. Напряженно-деформированные состояния в зонах концентрации ...............565
12.4. Перераспределение пластических деформаций в зонах трещин при малоцикловом нагружении .......574
12.5. Деформационные критерии развития трещин при малоцикловом нагружении ............583
Глава 13. Применение механики разрушения для прогнозирования работоспособности инженерных конструкций.....592
13.1. Основные предпосылки и исходные соотношения .... 592
13.2. Определение долговечности железнодорожных рельсов с дефектами типа трещин ...........597
13.3. Оценка работоспособности несущих рам сельскохозяйственных машин с позиций их трещиностойкости.......604
13.4. Определение хрупкой прочности и долговечности крупных опорных валков прокатных станов........607
13.5. Применение аппарата нелинейной механики разрушения к определению долговечности труб с поверхностными трещинами . 617
Список литературы ........... 627
Предметный указатель...........675
ОТ АВТОРОВ
На всех этапах развития техники усталость конструкционны» ]мате-риалов неизменно остается одной из главных причин аварийных разрушений и отказов машин, аппаратов и сооружений. Это обусловливает большой интерес исследователей к указанной проблеме и обширные систематические научные изыскания, начатые более ста лет назад А. Велером и продолженные его многочисленными последователями.
В науке сложились представления об усталости как о явлении со сложной физической природой, которая определяется многими факторами: сопротивлением усталостному разрушению структуры материалов, условиями и способом нагружения, свойствами материалов и поверхностного слоя, масштабом и геометрией изделий, асимметрией, частотой и формой цикла нагружения, эксплуатационными, в том числе коррозионными, средами и другими параметрами, регламентирующими несущую способность и долговечность машин и конструкций при циклическом нагружении.
Принято считать, что разрушение связано с возникновением и распространением трещин. Эти две стадии усталостного разрушения существенно отличаются между собой по степени изученности физических закономерностей, необходимых для построения количественной теории как основы научно аргументированных расчетов на прочность и долговечность. Значительный прогресс, достигнутый в последнее время по проблеме разрушения, стал возможен, прежде всего, благодаря успехам механики разрушения. Так, на основе использования представлений о коэффициентах интенсивности напряжений и связанных с ними инвариантных характеристиках трещиностойкости материалов был создан количественный базис лля расчетов на прочность и долговечность изделий на стадии распростра-1 ения трещин.
Механика разрушения изучает силовые и деформационные условия возникновения предельных состояний, соответствующих разрушению, в изделиях и материалах, используемых для их изготовления, в связи с наличием в них дефектов типа трещин, а также закономерности субкритического роста последних при воздействии распределенных во времени нагружении. Наиболее эффективно с практической точки зрения применение v подходов механики разрушения в линейном варианте, когда разрушение протекает при достижении малых пластических деформаций. Таким условиям удовлетворяют разрушения от усталости, которые связаны с постоянным исчерпанием пластичности материалов при повторном нагружении.
Цена: 150руб.
