Результаты испытаний на термическую усталость зависят от целого комплекса теплофизических и механических свойств материала, а также от параметров установки, определяющих условия (податливость) закрепления образца. Существенной особенностью является неоднородность температурного и, как следствие, деформированного состояния по длине образца.Read more: Снижение пластических свойств материала
Снижение пластических свойств материала, достигаемое значительным охлаждением или закалкой, сопровождается уменьшением чувствительности его характеристик выносливости к изменению частоты нагружения. В испытаниях с высокой частотой нагружения создаются условия Для локальных перегревов материала, что при недостаточном от образца ведет к снижению усталостной прочности по мере повышения частоты циклического деформирования.Read more: Анализ распределения деформаций в образце при испытаниях на термическую усталость в условиях ползучести
Это обусловлено спецификой нагрева материала из-за гистерезисных потерь при колебаниях. Если при обычном — внешнем — нагреве материал образца нагревается в общем равномерно, то при саморазогреве источниками тепла являются отдельные микрообъемы, в которых происходят интенсивные процессы скольжения; средняя температура тела может быть невысокой, несмотря на то что отдельные микрообъемы будут перегреваться.Read more: Алюминиевые сплавы
При однородном растяжении — сжатии проведены испытания сплава Д16Т (кривая 3) и сплава АВТ-1 (кривая 8) на образцах диаметром 7,5 мм, а также сплава RR 58 на образцах диаметром 6,4 мм (кривая И). При поперечных колебаниях (на второй форме) консольно закрепленных плоских образцов толщиной 2 и 4 мм проведены испытания сплава Д16Т, а также образцов толщиной 3 мм из сплава (кривая 9). При поперечных колебаниях образцов со свободными концами, имевших поперечное сечение 3,2 X 3,2 мм, проведены испытания сплава RR 56 (кривая 7) и испытания алюминия на образцах прямоугольного сечения 1 X X 2,8 мм (кривая 12). На поперечно колеблющихся дисковых образцах толщиной 1,2 мм проведены испытания при двухосном напряженном состоянии (кривые 4-6). Основная причина этого снижения состоит, вероятно, в том, что условия охлаждения стержневых образцов ухудшаются, и потому снижение выносливости из-за локальных перегревов материала в этом случае оказывается более резким и наступает на сравнительно низких частотах. Резкому падению значений в отмеченных случаях способствует, возможно, то обстоятельство, что при испытаниях на первой форме поперечных колебаний консольно закрепленного на конце вибратора короткого образца заметной величины достигают перерезывающие силы, разупрочняющее действие которых сильнее проявляется в связи с перегревом наиболее слабых (дефектных) микрообластей материала.Read more: Титановые сплавы
Результаты усталостных испытаний, иллюстрирующие влияние частоты нагружения на выносливость материалов в условиях охлаждения образца до азотной температуры (до -196° С). Эти испытания велись на таких же образцах из сталей Х18Н10Т и 000Х20Н16АГ6 и на тех же частотах, что и при комнатной температуре; их результаты показаны соответственно пунктирными даны цифры, которыми характеризуется изменение значений предела выносливости при увеличении частоты в условиях комнатной и азотной температуры для легированных сталей, а также для других материалов; значения, обозначены. При снижении температуры влияние частоты на выносливость уменьшается.Read more: Результаты усталостных испытаний
Подтверждается сказанное результатами экспериментов со сталью, образцы которой значительно разогреваются уже при обычных испытаниях с частотой 16 гц. Поскольку круглые точки легли на одну прямую с точками, полученными на частоте 16 гц (треугольники), казалось можно было считать, что выносливость стали не зависит от частоты. Однако в рассматриваемом случае образцы, особенно их внутренние слои, значительно разогревались даже при жидкостном охлаждении и это не могло не сказаться на уровне циклической прочности.Read more: Выносливость жаропрочных сталей и сплавов
При испытании на изгиб двух других сталей поперечное сечение образца имело размеры 3 х 10 мм, т. е. образцы в этом случае были значительно толще. В связи с этим на кривых 8 и 10 обнаруживается заметный спад значений при достаточно высоких частотах нагружения.Read more: Легированные стали
При уменьшении или увеличении потока воды выносливость образцов соответственно уменьшалась или увеличивалась на некоторую величину. Значение размеров образца и связанных с этим условий охлаждения его при высокочастотных усталостных испытаниях может иллюстрироваться также сравнением кривой 2, намеченной по результатам испытаний нормализованной стали 45, и кривой 4 для стали 45 в состоянии поставки.Read more: Углеродистые стали
Вследствие рассеяния энергии в материале образцы из углеродистых сталей сильно разогреваются при интенсивном высокочастотном деформировании. Поэтому экспериментальные данные, относящиеся к частотам в несколько килогерц и выше, обычно получают в условиях принудительного воздушного или жидкостного охлаждения образца.Read more: Проведение высокочастотных усталостных испытаний
Проведение высокочастотных усталостных испытаний обеспечивается специальными установками различных типов, конструктивные схемы которых подробно анализировались. В последние годы в Институте проблем прочности осуществлен ряд разработок высокочастотного испытательного оборудования.Read more: Усталостные испытания на высоких частотах нагружения