ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы определения сопротивления хрупкому разрушению при ударном нагружении из "Испытание металлов на свариваемость " Коррозионные и адсорбционные среды в основном облегчают зарождение и развитие хрупких трещин. Кроме того, микротрещины, возникающие в этих условиях, являются сильными лока-лизаторами деформаций и создают неравномерное напряженное состояние. [c.180] Запас упругой энергии конструкции (или нагружающей системы при испытании на склонность к хрупкому разрущению) определяет скорость разгрузки в процессе разрушения и тем самым скорость распространения трещины. [c.180] Таким образом, интенсивность развития хрупких трещин зависит не только от свойств самого материала, но и от условии его работы. Эти условия и пытаются учесть при испытании материалов на сопротивление хрупкому разрущению. [c.180] Общим для всех известных методов испытаний этого типа является тенденция максимально уменьшить пластически деформированный объем металла в месте начала разрушения [105] с тем, чтобы увеличить долю работы распространения трещины в общей работе разрушения, т. е. повысить чувствительность методов. Тенденция к локализации деформации обусловливает применение для испытаний образцов с надрезами различного типа и остроты. Как правило, принятая форма надрезов не имеет теоретического обоснования и является произвольной. В результате испытаний образцов с надрезами оценивают изменение сопротивления хрупкому разрушению при наличии серии концентраторов напряжений (чувствительность к надрезу) или сопротивления разрушению различных материалов при наличии концентратора напряжений одного вида. [c.180] В последнее время получили развитие методы испытания, в которых начальный статический участок вязкого разрушения исключен или максимально уменьшен благодаря хрупкой границе образца или предельно острому естественному надрезу — предварительно созданной трещине. Методы отличаются большой чувствительностью. [c.180] Уменьшить пластическую деформацию в вершине надреза можно также снижением температуры испытания. Для оценки критической температуры перехода в хрупкое состояние испытания проводят в широком интервале температур. При этом, однако, необходимо учитывать, что хладноломкость существенно зависит от остроты надреза образца, т. е. не является универсальным критерием хрупкости. [c.180] Другой метод оценки — осевое растяжение образцов — характеризует сопротивление материала разрушению отрывом. Основное условие проведения испытания — предупреждение пластической деформации при растяжении образцов, что достигается путем понижения температуры гладких образцов или выполнения на образцах надрезов различной остроты и кольцевых усталостных трещин. [c.181] Осевое растяжение фактически является эксцентричным растяжением (разрушение происходит от одного края образца через все сечение). Испытания дают большой разброс результатов из-за непостоянства величины эксцентриситета. Кроме того, существуют специальные методы испытания на растяжение с перекосом или с заранее заданным постоянным или изменяемым эксцентриситетом. [c.181] Испытания проводят в условиях статического или ударного нагружения — в соответствии с условиями работы данной конструкции. [c.181] При статических методах отсутствует начальная скорость распространения трещины. В этих условиях затраты энергии на начальное разрушение значительно превосходят затраты энергии на распространение трещины, т. е. диапазон чувствительности к трещинам оказывается чрезвычайно узким. [c.181] Количественным показателем сопротивления материала хрупкому разрушению обычно служит удельная работа разрушения, т. е. полная работа, затраченная на разрушение образца, или работа, затраченная только на зарождение или только на развитие трещины, отнесенная к единице площади поперечного сечения образца. Однако в условиях хрупкого разрушения материалов понятие об удельной работе разрушения теряет физический смысл, поскольку локальное напряжение или концентрация энергии в вершине трещины значительно превышает номинальное значение. [c.181] Этот недостаток, присущий всем количественным методам оценки сопротивления. хрупкому разрушению, пытался преодолеть Ирвин [106]. [c.181] Параметр К в момент нестабильного (самопроизвольного) роста трещины обозначают Кс- Если трещина развивается в условиях плоской деформации, то вводится обозначение /Сю в уловиях, отличных от плоской деформации (образцы с центральной трещиной), принимается обозначение Кс1 если же трещина развивается в условиях плоского напряженного состояния— обозначение Кс2- Соответствующие обозначения принимают и для параметра О. [c.182] В случае нагружения большой пластины с центральным надрезом, когда зона пластической деформации мала по сравнению с шириной пластины, напряжение, необходимое для нестабильного роста трещины, выражают как о = КсЦяа, где а — половина длины трещины. Таким образом, параметр Кс численно равен разрушающему напряжению в пластине с трещиной полу-длиной 11пмм. [c.182] Чем больше параметр Кс, или интенсивность повышения напряжений в вершине трещины в момент ее нестабильного роста, тем больше энергия Ос и тем больше сопротивление материала распространению трещины. [c.182] Для подсчета Ос необходимо знать зависимость д1да 11ц ) = = Ца), максимальную растягивающую нагрузку и критический размер трещины, т. е. длину трещины к моменту катастрофического разрушения. Кривую д/да(1/11 ) = (а) строят по результатам испытаний на растяжение плоских образцов с боковыми надрезами различной глубины (рис. 86), отличающимися на 1—2 мм. При испытании записывают диаграмму нагрузка—удлинение. [c.183] Испытания по методу Ирвина проводят обычно при статическом растяжении плоских или цилиндрических образцов с острым надрезом. [c.184] Испытания плоских образцов с полуэллиптической трещиной заключаются в следующем. Пластину с надрезом на боковой поверхности подвергают многократному растяжению или изгибу с таким условием, чтобы в результате удлинения надреза глубина трещины не превосходила половину толщины пластины, а отнощение глубины трещины к ее длине составляло 0,12—0,55. [c.184] Такие образцы имеют надрез, достаточно острый для того, чтобы уменьшение радиуса закругления надреза не приводило к уменьшению Сечение образца в надрезе должно составлять половину общего сечения, стя 1,1сгт. [c.185] Определяя Кс при различных температурах, выявляют порог хладноломкости, который обычно ниже порога хладноломкости, получаемого при стандартных испытаниях образцов на ударный изгиб. [c.185] Вернуться к основной статье