ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение параметров механики разрушения по статическому трехточечному изгибу из "Практические вопросы испытания металлов " На образцах толщиной В = 10 мм из высокопрочной конструкционной стали (Од,2 600 Н/мм ) и из улучшенной стали (Оо,2 = = 1500 Н/мм ) с помощью трехточечного изгиба снять кривые усилие — расширение надреза. Диаграммы конструкционной стали оценить с точки зрения механики вязкого, а улучшенной стали — упругого разрушения. [c.79] Следует определить показатель вязкости разрушения Кус, коэффициент критической интенсивности напряжений Кс и показатель критического раскрытия трещины [1, с. 89—101 8, с. 56—81 ]. [c.79] Машина для испытания на прочность с электронным силоизмерителем (/ тах 100 кН), устройство ДЛЯ испытания на изгиб, датчик расширения надреза, двухкоординатный самописец, калибратор, измерительный микроскоп, штангенциркуль. [c.79] Опыт показывает, что в деталях конструкций нельзя избежать трещин. Они могут возникнуть как при изготовлении деталей, так и в процессе их эксплуатации. [c.79] Трещины снижают несущую способность большинства конструкций тем сильнее, чем выше предел прочности материала при растяжении. То, что раньше не учитывали этот факт, приводило ко многим неожиданным и порой катастрофическим разрушениям резервуаров высокого давления, самолетов, кораблей, ракет, лопастей паровых турбин, а также нефте- и газопроводов. [c.79] Анализ поломок показывает, что с увеличением нагрузки и размеров конструкции частота появления таких поломок возрастает. [c.79] Значительный прогресс в оценке надежности деталей был достигнут с развитием механики разрушения. [c.79] Если две из этих величин известны, то можно рассчитать третью. Предполагается, что показатель с для заданной формы детали или трещины известен или может быть определен. [c.80] Более широкое использование закономерностей механики разрушения требует достоверных параметров, таких как вязкость разрушения К с (плоское напряженное состояние при растяжении), показатель критической интенсивности напряженное состояние) или показатель критического раскрытия трещины б . [c.80] В последнее время для определения вязкостных свойств деталей все чаще применяется /-интеграл. Выбор метода механики разрушения для оценки снятых в процессе эксперимента кривых нагрузка — расширение надреза, а также выбор температуры, при которой следует проводить испытание одним из способов механики разрушения (рис. 42), зависят от величины предела текучести материала, толщины образца или детали или от предусмотренной температуры эксплуатации. [c.80] При разрушениях между точками О и Л справедлива линейноупругая механика разрушения (LEBM), между точками А и В — метод вязкого разрушения OD и между точками В а С — обычный расчет на пластическую нестабильность, обусловленную недопустимо высокой пластической деформацией. [c.80] Для вязкости разрушения Кгс =3000 H/mm - h условного предела текучести Оо,2 = 500 Н/мм получаем В = а = 90 мм. Из этих примеров видно, что применение линейно-упругой механики разрушения возможно лишь для толстостенных конструктивных деталей или для материалов, характеризующихся высоким пределом текучести ( 1000 Н/мм ). Для Кю = 2000 Н/мм Орд = 1000 Н/мм получается S = а = 10 мм. [c.81] Применение образцов таких размеров удобно с точки зрения техники измерений. Для свариваемых конструкционных сталей средней прочности в виде толстого листа, а также для сварных соединений для оценки надежности прежде всего используются коэффициент критической интенсивности напряжений Кс и показатель критического раскрытия трещины 6 . Вязкость разрушения Ki играет определенную роль лишь в особых исключительных случаях (очень большая толщина листа, очень низкие температуры). Так как значение Кс зависит от геометрических размеров образца, то для испытания в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации, толщина образца должна соответствовать минимальной толщине конструктивной детали. [c.81] Выбор наиболее благоприятной формы образца производится как с учетом затрат материалов, так и с учетом имеющихся испытательных установок. [c.81] Чаще всего применяются образцы для трехточечного изгиба и компактные образцы на растяжение (образцы СТ). При одинаковой толщине компактный образец на растяжение отличается небольшим расходом материала, а для образца на трехточечный изгиб при испытании требуются небольшие нагрузки. [c.81] В связи с этим способы испытания на основе механики разрушения следует применять лишь тогда, когда результаты испытания более дешевыми способами не позволяют найти однозначного решения. [c.82] Затраты на подготовку (изготовление) образцов и проведение испытаний способами механики разрушения очень велики. Необходимо также следить за правильным проведением испытания (за выполнением соответствующих технических условий на испытание). [c.82] Вследствие различия пределов текучести обоих испытываемых материалов отличаются также снятые кривые нагрузка — расширение надреза. [c.84] Проводимый приблизительный расчет требуемой минимальной толщины образца подтверждает, что улучшенная сталь удовлетворяет области применимости линейно-упругой механики разрушения, которая позволяет определить вязкость разрушения Кус. Для высокопрочной конструкционной стали, напротив, условия линейно-упругой механики разрушения не выполняются. Для этой стали можно определить критическое раскрытие трещины и вязкость разрушения Кс, зависящую от толщины образца. [c.84] Если перед нестабильным распространением трещины еще наблюдается пластическая деформация (рис. 45), то оценку диаграммы нагрузка—расширение надреза следует проводить по методу 5/6-ных секущих. Более подробно оценка различных форм кривых нагрузка — расширение надреза описывается в приведенной ранее литературе. [c.84] Вернуться к основной статье