ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Критерии сопротивления хрупкому и квазихрупкому разрушению из "Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность Изд3 " Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению рассматривается на основе представлений об условиях возникновения, распространения и торможения развития трещин и сопровождающих их местных деформаций. Эти процессы в элементах, изготовленных из конструкционных металлов, протекают в упруго-пласти-ческой области, при этом относительная роль упругих и пластических деформаций существенно зависит от механических свойств металла, от температурных условий, от скорости нагружения и от вида деформированного состояния. [c.228] Описание процесса разрушения элемента конструкции с исходными трешл-нами основывается на условиях их прорастания в зависимости от напряжений и деформаций, а также механических свойств металла. Существование начальных трещин тех или иных размеров связано с несовершенством структуры металла, с дефектами, возникающими при изготовлении, в частности при сварке с повреждениями, возникающими при работе, в том числе усталостными и коррозионными. [c.228] Величина Л определяется металлофизическими измерениями, в том числе рентгено-структурными, и равна для малоуглеродистых и низколегированных сталей 0,1—0,5 мм. [c.228] Согласно зависимости (5.1) это значение в условиях распространения трещины для плоского деформированного состояния должно достигать кри-тической величины К с — V 2Еур. Эта величина характеризует сопротивление материала разрушению в зоне распространения трещины и рассматривается как вязкость разрушения. Конечность кривизны на конце трещины и малое ее влияние на распределение напряжений уже на расстояниях от ее края 0,25—0,5 радиуса кривизны, составляющего доли миллиметра, позволяет использовать упругие решения для большей части поля напряженного и деформированного состояния. В соответствующих выражениях для напряжений коэффициент интенсивности является множителем. Поля напряжений и значения /С определяются основными типами деформированных состояний, представленными на рис. 1, при которых развивается трещина. [c.229] При переходе к пластинам ограниченных размеров при других видах нагружения и других формах трещин в выражения (5.3) вводят поправочные функции fiK, hiK, /иIk- Их значения, полученные на основании решения соответствующих краевых задач, систематизированы по различным литературным источникам и для ряда случаев приведены в табл. 1 [18]. Соответствующие схемы представлены на рис. 2. [c.229] При рассмотрении других краевых условий и условий нагружения в выражение (5.7) вводят поправочные функции. [c.231] Эти выражения для б при а 0,8 От подтверждаются экспериментально. [c.232] Для плоского деформированного состояния перемещения у и б меньше, а протяженность пластической зоны снижается в несколько раз. [c.232] Форма зон пластической деформации, полученная численным решением соответствующих краевых задач для весьма глубокой односторонней трещины в поле равномерного растяжения, показана на рис, 4, где приведены изолиний равных. касательных деформаций, отнесенных к деформации при пределе текучести y/Yt [24, 36, 59]. На рис. 4, а даны изолинии при плоском напряженном состоянии для идеально-пластичного металла (модуль упрочнения т — 0), на рис. 4, б для плоской деформации для такого же металла, на рис. 4, в для упрочняющего металла. В последних двух случаях, при большем стеснении пластической деформации, области равных пластических деформаций вытягиваются в направлении растягивающих напряжений основного поля, в то время как для плоского напряженного состояния и при отсутствии упрочнения эти области вытянуты в направлении продолжения трещины. [c.232] Изложенные данные оправдывают упрощенные модели упруго-пластических состояний тел с трещинами, используемые при установлении деформационных критериев хрупкого разрушения, в тех случаях, когда области пластических состояний металла на конце трещины перед разрушением остаются незначительными, что свойственно более интенсивно упрочняющимся металлам и более хрупким их состояниям при пониженной температуре и высокой скорости деформирования. [c.232] Значения по уравнениям (5.14) и (5.15) сближаются в области низких значений разрушающих напряжений (0к 0,50 ). [c.233] Кроме того, при этом увеличивается раскрытие трещины в ее середине и около края (на расстоянии 0,025 от длины трещины 21). [c.234] Введение в это выражение более точного значения по уравнению (5.15) позволяет уточнить величину Гхк при малых длинах исходных трещин (или дефектов) I. [c.234] Уравнения (5.4), (5.7), (5.14) и (5.16) позволяют вычислять критическое напряжение при данных размерах трещины или дефекта I. [c.234] Эти величины характеризуют сопротивление металла нестабильному распространению трещины хрупкого разрушения они зависят от температуры и скорости деформирования и определяются экспериментально (см. ниже раздел 2). [c.234] Выражение (5.17) описывает квази-статический рост трещины 1д в зависимости от а, ускоряющийся по мере приближения а к к l(j к 1 . Параметром этой зависимости является длина исходной трещины 1 . На рис. 5 представлено семейство кривых, связывающих Ifjili с а/От для разных длин исходных трещин (I оп о,2, Эти кривые рассматриваются как диаграммы квазистатического разрушения., которые заканчиваются достижением нестабильных состояний быстро протекающего хрупкого разрушения, когда аСтк и I1 . [c.234] Докритическое квазистатическое прорастание исходной трещины, как показывают опытные данные работы [6], наступает лишь при достижении напряжениями а значения Oq, при котором начинается прорастание трещин. Это напряжение, так же как и Ок зависит от глубины трещины соответствующая кривая квазистатического инициирования трещины нанесена на рис. 5 (штриховая линия). [c.234] Использование приведенных представлений и характеристик механики разрушения ограничивается условием малости зон пластических деформаций Гт по сравнению с размерами трещин и дефектов, а тем более с размерами сечений конструктивных элементов. При этом разрушение происходит при напряжениях, меньших предела текучести материала. [c.234] Зависимость величины от предела текучести представлена на рис. 7 [18]. Эта зависимость свидетельствует о повышенной чувствительности предела текучести мягких и пластичных сталей к температуре. [c.236] В области между первой и второй критическими температурами возникают квазихрупкие состояния, для которых разрущающее напряжение а р зависит от предела текучести 0 при температуре испытаний. [c.237] Вернуться к основной статье