Расчет на усталостную прочность и долговечность

[soklakov 1 475]

3 минуты назад, Fedor сказал:

теория пластического течения вроде неплохо предсказывает поведение.

вроде, ага.

3 минуты назад, Fedor сказал:

Обычно используют

Вопросы начинаются не когда другие используют, а когда самому приходится считать.

А так-то да, там все легко)

[kol 12]

2 часа назад, AlexKaz сказал:

10^9 японцы на сервах за ~30 лет; 10^9 Клод Батиас (Claude Bathias and Paul C. Paris ) за несколько дней на ультразвуковых.

 

https://www.amazon.com/Gigacycle-Fatigue-Mechanical-Practice-Engineering/dp/0824723139

Честно не знаком с работой.... но где гарантия (доказательство) что на ультразвуковых  это то же что не на них но дольше...? может картина меняется?

А у японцев вообще ни чего достаточно открытого нет - пользовался как то ихними по аэродинамике, ну до того скупо просто трындец и поговорить нет с кем :)

[AlexKaz 1 822]

Вернее сказать "где гарантия, что на подобных частотах свойства материала остаются прежними".

[soklakov 1 475]

10 минут назад, kol сказал:

но где гарантия (доказательство) что на ультразвуковых  это то же что не на них но дольше...?

Квантовая механика, стандартная модель, соответствующие эксперименты, вот это вот всё))

Это не совсем доказательство, скорее достаточные основания чтобы утверждать такое.

Ну а если в какой-то момент окажется, что в чем-то мы ошибались, тогда теория будет усовершенствована.

 

13 минуты назад, kol сказал:

может картина меняется?

это неконструктивные возражения с точки зрения потенциального расчета. Если картина меняется, то надо выдвигать гипотезу о том, каким именно образом она меняется и вносить это в матмодель. Далее проверять экспериментом, в общем как обычно.

[Fedor 1 597]

Думаю, что отображать на R1 надо примерно так. http://www.pinega3.narod.ru/durabi/Durability.htm   Мы же должны иметь больше-меньше-равно для разных тензоров. Иметь для этого инварианты :)

И мы в принципе не можем говорить сломается - не сломается. Можем говорить сломается с вероятностью ... http://www.pinega3.narod.ru/verz.htm   :)

Изменено 27 сентября 2017 пользователем Fedor

[kol 12]

1 час назад, soklakov сказал:

Квантовая механика, стандартная модель, соответствующие эксперименты, вот это вот всё))

Это не совсем доказательство, скорее достаточные основания чтобы утверждать такое.

Ну а если в какой-то момент окажется, что в чем-то мы ошибались, тогда теория будет усовершенствована.

 

это неконструктивные возражения с точки зрения потенциального расчета. Если картина меняется, то надо выдвигать гипотезу о том, каким именно образом она меняется и вносить это в матмодель. Далее проверять экспериментом, в общем как обычно.

не в коем случае не возражаю...! С выдвижением гипотезы проблема и тем более с её подтверждением - не располагаю ни чем... Стандартная модель - что это, тоже вопрос и можно снять только для стандартного расчета :) 

Упоминание  квантовой механики должно натолкнуть на мысль о том что вам полностью известен механизм усталостного разрушения - ну а вот мне нет. Есть желание поделиться...? Свои "возражения" делаю умозрительно исключительно на собственных наблюдениях.

Такой вопрос в догонку:  "стандартная" модель может учесть частичную, местную, остаточную деформацию без изменения формы? - представим два швеллера один горячекатанный, другой гнутый из листа - дайте формулу объясняющую разницу в их усталостной прочности?

 

[soklakov 1 475]

18 часов назад, kol сказал:

Упоминание  квантовой механики должно натолкнуть на мысль о том что вам полностью известен механизм усталостного разрушения - ну а вот мне нет.

Квантовая механика помогает детально описывать взаимодействие атомов. В стали в простейшем случае всего два вида атомов. То есть можно накидать в математическую коробку шарики, задать им законы взаимодействия и смотреть, что получится. Для простоты начать можно с плоского случая. Если тип атомов будет всего один, то они будут собираться в треугольную сетку. В 3д простейшей ячейкой будет тетраэдр. Система будет стремиться к минимуму потенциальной энергии. Когда же мы добавим второй тип атомов на плоскость, картина станет приобретать заметные нерегулярности и больше будет похожа на хаос. Правда, в 3д два типа атомов вполне выстраиваются в ГЦК и ОЦК решетки. Регулярные. Эти регулярные решетки идут только до границ зерен. На границах зерен один порядок сталкивается с другим порядком. И как-то стыкуется. На границе все снова похоже на хаос.

Когда мы циклически нагружаем конструкцию, во многих своих частях она ведет себя линейно, но нет-нет, да где-нибудь и крутанется зерно, или чуть-чуть проскользнет, или треснет - через него пробежит дислокация. На границах вообще беготня на уровне Нью-Йорка почти без нагружения. С макро-уровня, который мы измеряем, эти изменения не заметны. Изменения становятся заметны, если циклика будет происходить в однородном поле сил и достаточно долго. Тогда изменения будут накапливаться однонаправленно и рано или поздно приведут к разрушению.

 

Теоретически - можно моделировать каждый атом в металле, всю структуру зерен, все дислокации и так далее. Практически - это до сих пор требует неподъемных ресурсов, а самое главное - не имеет смысла. Точнее, ряд практических приложений у этого есть, например, такие исследования сильно продвинули бы теорию усталости... Но это слишком мелкий масштаб. Для принятия огромного количества проектных решений это лишнее. Не для всех, конечно. Улучшать теорию важно и нужно. Но лучше не торопиться плодить сущности.

[kol 12]

1 час назад, soklakov сказал:

Квантовая механика помогает детально описывать взаимодействие атомов. В стали в простейшем случае всего два вида атомов. То есть можно накидать в математическую коробку шарики, задать им законы взаимодействия и смотреть, что получится. Для простоты начать можно с плоского случая. Если тип атомов будет всего один, то они будут собираться в треугольную сетку. В 3д простейшей ячейкой будет тетраэдр. Система будет стремиться к минимуму потенциальной энергии. Когда же мы добавим второй тип атомов на плоскость, картина станет приобретать заметные нерегулярности и больше будет похожа на хаос. Правда, в 3д два типа атомов вполне выстраиваются в ГЦК и ОЦК решетки. Регулярные. Эти регулярные решетки идут только до границ зерен. На границах зерен один порядок сталкивается с другим порядком. И как-то стыкуется. На границе все снова похоже на хаос.

Когда мы циклически нагружаем конструкцию, во многих своих частях она ведет себя линейно, но нет-нет, да где-нибудь и крутанется зерно, или чуть-чуть проскользнет, или треснет - через него пробежит дислокация. На границах вообще беготня на уровне Нью-Йорка почти без нагружения. С макро-уровня, который мы измеряем, эти изменения не заметны. Изменения становятся заметны, если циклика будет происходить в однородном поле сил и достаточно долго. Тогда изменения будут накапливаться однонаправленно и рано или поздно приведут к разрушению.

 

Теоретически - можно моделировать каждый атом в металле, всю структуру зерен, все дислокации и так далее. Практически - это до сих пор требует неподъемных ресурсов, а самое главное - не имеет смысла. Точнее, ряд практических приложений у этого есть, например, такие исследования сильно продвинули бы теорию усталости... Но это слишком мелкий масштаб. Для принятия огромного количества проектных решений это лишнее. Не для всех, конечно. Улучшать теорию важно и нужно. Но лучше не торопиться плодить сущности.

«Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики.» - так что описываемая вами механика разрушения вполне укладывается в классическую, в квантовости нет смысла. Но выяснилось что вы имели в виду как я и подумал – механизм разрушения.

Классическое объяснение и притом в значительной степени умозрительное (нет достоверной  демонстрации) поэтому согласен практически во всем за исключения квантовости, и реальные структуры металличенских материалов весьма сложные (значительно сложнее). Так же если следовать этой логики то можно было бы утверждать что стали упрочняемые старением в которых механизм упрочнения связан исключительно с механизмом торможения дислокаций склонны к уменьшению предела выносливости, однако такого не находил в литературе…

Тут смешанны два направления и соответственно подхода: 1 разработка материала с целью повышения выносливости 2 описание механизма разрушения и его количественного измерения в целях расчета. Разумеется эти направления очень тесно связанны. Но думаю их следует разделять – не будут сущьности плодиться.

К тому же если известно поведение материала то все вполне достоверно описывается классикой – поэтому с вами просто нельзя не согласиться т.к. это подтверждается многократным опытом.

У меня то в данном вопросе значительно более простой вопрос: каким образом отразить классические данные по свойствам материала и выполнить расчет в классическом понимании подхода для САПР NX, но лишь для сложного способа нагружения (динамическая нагрузка, колебания). Вопрос в большей степени для тех кто знает именно NX J

[soklakov 1 475]

5 минут назад, kol сказал:

Так же если следовать этой логики то можно было бы утверждать что стали упрочняемые старением в которых механизм упрочнения связан исключительно с механизмом торможения дислокаций склонны к уменьшению предела выносливости, однако такого не находил в литературе…

А можно про это подробнее?

[kol 12]

Только что, soklakov сказал:

А можно про это подробнее?

а тут все предельно просто и именно так как я написал...

что конкретно?

Есть такая нержавейка ВНС - называется высокопрочная и после неё идет номер. используется для авиоционных шасси и например цапф двигателей. Насколько помню состав засекречен но можно найти аналоги в марочнике - аустенитные (может март. ауст.) упрочняемые старением.  

[soklakov 1 475]

2 минуты назад, kol сказал:

что конкретно?

До про все) Про механизм торможения дислокаций, про старение, про предел выносливости.

Что происходит по факту, старение повышает или понижает предел выносливости, какие еще механизмы упрочнения Вам нравятся... и так далее. Любые подробности, которые возможны.

За этой фразой много мыслей на самом деле. Вам кажется, что все понятно, потому что это Ваши мысли. Но отсюда их видно хуже. Поэтому и хочется подробностей.

[kol 12]

25 минут назад, soklakov сказал:

До про все) Про механизм торможения дислокаций, про старение, про предел выносливости.

Что происходит по факту, старение повышает или понижает предел выносливости, какие еще механизмы упрочнения Вам нравятся... и так далее. Любые подробности, которые возможны.

За этой фразой много мыслей на самом деле. Вам кажется, что все понятно, потому что это Ваши мысли. Но отсюда их видно хуже. Поэтому и хочется подробностей.

Сомневаюсь что в рамках форума что то удасться прояснить… вы абсолютно правы что это именно мои мысли и соображения на основе собственного опыта и всего прочитанного – не смогу указать литературу где ото проясняется…

«торможение дислокаций» - термин или скорее проф. Сленг относящийся к описанию механизма упрочнения и соответственно возможного разрушения такого типа сталей (правда это может быть уже не сталью а сплавом).

Тут примерно такая аналогия (параллель): 1 алюминий, железо – есть разница в структуре и механизме разрушения + разница в выносливости причем пропорциональная  2  сталь ферритная сталь аустенитная – есть разница в структуре и механизме разрушения но нет разницы в выносливости  или она противоположна. Но тут справедливо заметить что некоторые а. стали имеют тенденцию к снижению выносливости и поэтому наводит на мысль что механизм разрушения описанный вами  имеет место быть (классика не может быть основана не на чем…). Есть параллель в старении алюминия и а. стали но боюсь доходчиво описать тут не смогу (солидная лекция с наглядными примерами). Могу подтвердить своё бессилие тем что подобных параллелей не нашел в литературе хотя если об этом думать обязательно приходишь к тому.

Изменено 28 сентября 2017 пользователем kol

[soklakov 1 475]

6 минут назад, kol сказал:

механизм разрушения описанный вами  имеет место быть

Это не я описал) Это то, во что мы тут на этой планете верим. Мы верим в атомы. Потому что таблица Менделеева реально сработала. Мы сомневаемся и корёжимся от квантовой механики, но мы крепко уверены в атомах. В том, что они есть, и что мы довольно хорошо представляем себе принципы их взаимодействия. То, что я описал - следствие  атомной структуры металла, а не фантазия о механизме разрушения.

 

А вот дислокация - математическая модель. Изначально - это сдвиг атомных плоскостей, воображаемый (и имеющий место в реальности) дефект кристаллической решетки.

Но во вторую очередь дислокация - это объект теория разрушения. Дислокации стали такими вредителями в материале, которые при больших скоплениях ослабляют материал, а при еще больших скоплениях снова упрочняют, потому что уже начинают мешать друг другу, начинают сталкиваться на поворотах, вставать в пробки и бесконечно сигналить.

 

Получается, дислокация - это всего лишь кусок энергии, которую вкачали в материал и который вызвал необратимое передвижение атомов в не очень понятном порядке, поскольку мы не смотрим на каждый атом. Таким же куском энергии выступают накопленные повреждения когда мы считаем усталость. По сути можно даже говорить о тесной связи между дислокациями и повреждениями.

 

Вернусь к исходной фразе...

54 минуты назад, kol сказал:

Так же если следовать этой логики то можно было бы утверждать что стали упрочняемые старением в которых механизм упрочнения связан исключительно с механизмом торможения дислокаций склонны к уменьшению предела выносливости, однако такого не находил в литературе…

Что Вы сказать-то хотели?

58 минут назад, kol сказал:

Классическое объяснение и притом в значительной степени умозрительное (нет достоверной  демонстрации)

Для демонстрации я писал программку, запускал атомы в коробку, задавал потенциалы взаимодействия и смотрел как они себя ведут. Могу предложить написать такую же)  Но сейчас полно уже готовых решений для реализации подобных экспериментов. Например Algodoo, кажется, вполне подойдет.

[kol 12]

1 час назад, soklakov сказал:

 

Получается, дислокация - это всего лишь кусок энергии, которую вкачали в материал и который вызвал необратимое передвижение атомов в не очень понятном порядке, поскольку мы не смотрим на каждый атом. Таким же куском энергии выступают накопленные повреждения когда мы считаем усталость. По сути можно даже говорить о тесной связи между дислокациями и повреждениями.

 

Вернусь к исходной фразе...

Что Вы сказать-то хотели?

Для демонстрации я писал программку, запускал атомы в коробку, задавал потенциалы взаимодействия и смотрел как они себя ведут. Могу предложить написать такую же)  Но сейчас полно уже готовых решений для реализации подобных экспериментов. Например Algodoo, кажется, вполне подойдет.

с предыдущим согласен... более того квантовая механика тоже как факт воспринимаю - двоуственность корпускулярно волновой природы и влияние наблюдателя и остальное...

 

Про дислокации по моему немного не так: механизм развития дислокаций описывает механизм деформирования м. материала но а в механизм разрушения она (дислокация) попадает в частных случаях как следствие. Поэтому как следствие сказанному мною : механизм "торможения" (развития) дислокаций приводит к уменьшению деформируемости (снижению пластичности) и как следствие (именно в следствии) упрочнению. Дислокация тут то же что и у вас и остальных если угодно - на кристаллическом уровне смещение атомов решетки (регулярное).  

есть механизм упрочнения основанный на искажении решетки как вы должно быть знаете - мартенситное... - дополнительно.

Соответственно при "торможениях дислокаций" в структуре имеются молекулярно кристаллические преграды препятствующие сдвигу атомов кристаллической решетки (дислокации) непосредственно прилегающей к ним. 

[Fedor 1 597]

Грунтоведы тоже любят пылинками-песчинками-капельками голову людям морочить :)

[soklakov 1 475]

16 часов назад, kol сказал:

механизм "торможения" (развития) дислокаций приводит к уменьшению деформируемости (снижению пластичности) и как следствие (именно в следствии) упрочнению.

Можно я попробую перевести? Я попробую чуть-чуть упростить, чтобы хоть что-нибудь понять.

"чем больше вы необратимо продеформировали материал, тем меньше сможете необратимо продеформировать его еще, и, как следствие, после снятия нагрузки вы будете наблюдать новый, увеличенный, предел текучести."

Похоже по смыслу на то, о чем Вы говорите?

[kol 12]

2 часа назад, soklakov сказал:

Можно я попробую перевести? Я попробую чуть-чуть упростить, чтобы хоть что-нибудь понять.

"чем больше вы необратимо продеформировали материал, тем меньше сможете необратимо продеформировать его еще, и, как следствие, после снятия нагрузки вы будете наблюдать новый, увеличенный, предел текучести."

Похоже по смыслу на то, о чем Вы говорите?

К тому что я имею в виду нет или не совсем... Похоже вы описали эфект -  наклёпа. Собственно эфект наклепа в некоторой части имеет описанную вами природу упрочнения. Но я говорил не об необратимой деформации  .  

Совсем просто :1  есть мартенситное превращение и соответственно мартенситные стали (в смысле так упрочняют термически ферритно-перлитные) - в пересыщенном растворе решетка деформируется из за "лишних" атомов (углерода). 

2 Есть "некоторая карбидная решетка" которая не позволяет сдвигаться по грани (дислокация) кристаллической решетки внутри неё - это аустенитно-мартенситные (но мартенсит там другой) - это упрочнение старением (появлением решетки) это "торможение дислокаций". Соответственно оба эти металлических материла могут быть в двух состояниях исходно: не упрочненном и упрочненном.

Тут я пытался провести параллель между изменением структуры метала в процессе накопления усталостных повреждений и разными исходными структурами при условии что механизм образования усталостного разрушения идентичен во всех случаях (как бы наталкивая на подозрения что он далеко не идентичен, одинаков). И непосредственной связи структуры и выносливости не обнаруживается.

[soklakov 1 475]

Из того, что я понял:

есть два ваших преставления о структуре металлов.

И есть, видимо, два реальных металла, соответствующих разным этим представлениям. Номер один и номер два. И как бы у вас есть два образца... И вы с ними чего-то там делаете, по пути предполагая, что механизм разрушения идентичен. Потом получаете какие-то результаты. И делаете вывод... то ли что механизм разрушения не идентичен, то ли о том, что связи между структурой и выносливостью нет. Или не было никаких образцов?

[kol 12]

1 час назад, soklakov сказал:

Из того, что я понял:

есть два ваших преставления о структуре металлов.

И есть, видимо, два реальных металла, соответствующих разным этим представлениям. Номер один и номер два. И как бы у вас есть два образца... И вы с ними чего-то там делаете, по пути предполагая, что механизм разрушения идентичен. Потом получаете какие-то результаты. И делаете вывод... то ли что механизм разрушения не идентичен, то ли о том, что связи между структурой и выносливостью нет. Или не было никаких образцов?

На вопрос ответ - нет или не моих (в моих испытаниях на выносливость все придельно просто - ст20)...

Если ответить то какбы пытаюсь обопщить так :см. картинки для таких : 

"Мартенситно-стареющие стали - это безуглеродистые сплавы на базе системы Fe - Ni, легированные дополнительно кобальтом, молибденом, титаном и другими элементами. Сплавы этого типа после воздушной закалки на мартенсит подвергают отпуску при 480 - 500 С. Отпуск приводит к сильному дисперсионному твердению вследствие выделения интерметаллидов из мартенсита, пересыщенного легирующими элементами. Мартенситно-стареющими сталями называют безуглеродистые высоколегированные сплавы, упрочняющиеся после закалки и старения вследствие выделения интерметаллидных фаз." материалов.

Просто сталь 20 разного "качества" и оценивается влияние структуры стали  на выносливость.

вот если бы этот труд был закончен было бы проще 

Трощенко - Сопротивление усталости металлов и сплавов. Справочник (часть 1) - 1987.djvu

"И вы с ними чего-то там делаете, по пути предполагая, что механизм разрушения идентичен." - это исходя из ваших утверждений  может сложиться впечатление что он идентичен... это не по моему :)

[soklakov 1 475]

1 час назад, kol сказал:

это исходя из ваших утверждений  может сложиться впечатление что он идентичен...

Исходя из моих утверждений, предсказывать разрушение через моделирование каждого атома - не практично. Лучше брать кривую Веллера, осреднять все и упрощать.

 

1 час назад, kol сказал:

это не по моему :)

Вот я и пытаюсь выяснить - что по-Вашему. Вы если не хотите, не отвечайте, конечно. Но пока не складывается ощущение, что Вы пытаетесь быть понятным.

Вы что-то интересное рассказываете... только непонятно.