Пластическая зона в вершине трещины

Учет энергии, расходуемой на создание пластической зоны в вершине трещины, требуется при определении эффективной поверхностной энергии, необходимой для распространения трещины скола в данной кристаллографической плоскости. Таким образом, приведенные выше определения плоскости скола, по сути, эквивалентны,- т. е. плоскостями скола являются плоскости с минимальной поверхностной энергией. [c.190]

Размер первого скачка в исследованных сталях возрастает с повышением температуры, увеличением расчетного размера пластической зоны в вершине трещины, при этом размер скачка в несколько раз больше размера пластической зоны, подсчитанной по известным формулам. Измерение скорости распространения трещины в момент скачка показало, что ее значения близки к скоростям при ударном нагружении [39]. [c.11]

После проведения интегрирования в пластической зоне в вершине трещины получаем скорость ее распространения под воздействием повторных нагрузок [c.211]

Для описания условий разрушения на стадии развития трещин при циклическом нагружении получили широкое распространение критерии линейной и нелинейной механики разрушения. В упругой области или при наличии малых пластических зон в вершине трещины наиболее широко используются силовые (коэффициент интенсивности напряжений п, щ) и энергетические (энергия образования единицы свободной поверхности у или энергия продвижения трещины на единицу длины б), а в случае развитых пластических деформаций (размер пластической зоны в вершине трещины соизмерим с ее длиной) применяются деформационные (критическое раскрытие трещины, предельная деформация в вершине трещины, коэффициент интенсивности деформаций, размер пластической зоны) и энергетические (/-интеграл) критерии. [c.26]

Наибольшее применение для изучения развития трещин в широком диапазоне температур получили плоские образцы с начальными трещинами при внецентренном растяжении [110, 124]. Однако образцы такого типа целесообразно использовать при сравнительно низких уровнях размахов коэффициентов интенсивностей напряжений когда размеры пластических зон Гт меньше длины трепщны I и при положительных значениях коэффициентов асимметрии по напряжениям. При образовании в опасном сечении развитых упругопластических деформаций и деформаций ползучести и при знакопеременном нагружении следует применять осевое нагружение образцов с регистрацией номинальных деформаций. При однократном и малоцикловом нагружениях в условиях комнатных температур используются [110] плоские образцы с симметричными центральными или боковыми трещинами. Прецизионные делительные сетки с малым шагом наносятся в зоне трещин на боковых полированных поверхностях образцов. При повышенных температурах в силу определенных трудностей с получением равномерного распределения температур по ширине и длине рабочей части применение плоских образцов становится менее рациональным, чем цилиндрических трубчатых. Для обеспечения возможности измерения местных деформаций и размеров пластических зон в вершине трещины статические и малоцикловые испытания при высоких температурах должны проводиться в соответствующих инертных газовых средах или в вакууме. [c.220]

Результаты сравнения размеров скачков трещин с размерами расчетных пластических зон в вершине трещины в различных сталях показывают (рис. 120), что для всех исследованных сталей во всем диапазоне температур испытаний, независимо от геометрии образцов, размеры скачков трещин увеличиваются с ростом расчетных размеров пластических зон, но превышают их в 4—10 раз, а это указывает на то, что использование в формулах для определения размеров пластических зон в материалах, подвергающихся циклическому нагружению, характеристик механических свойств конструкционных сплавов, определенных при статических испытаниях, не корректно. [c.197]

Вторая задача дополнительного исследования состоит в разработке методики лабораторного испытания, которое обеспечит обоснованное определение показателя вязкости разрушения Ксг для пластичных материалов. В настоящее время из-за значительной пластической зоны в вершине трещин для испытания этих материалов требуются очень большие образцы, поэтому удобнее использовать цилиндры под давлением. Думается, что при дальнейшем исследовании можно разработать методику лабораторного испытания, условия проведения которого будут достаточно хорошо согласовываться с натурными испытаниями при инициировании трещины. [c.202]

В реальных материалах при высоких уровнях напряжений появляются пластические деформации. В вершине трещины формируется зона пластичности. Размеры и форма пластической зоны в вершине трещины зависят от материала, толщины пластины. Различают плоское напряженное состояние при = О (рис. 3.23, а) и плоскую деформацию (рис. 3.23, б) при = v(o + Оу), где v - коэффициент Пуассона, а - напряжение в направлении толщины пластины. При плоском напряженном состоянии, которое характерно для тонких пластин при плоской деформации За за счет стеснения деформации в пластической зоне при больших толщинах пластин, где а, = 0. [c.105]

Рис. 3.25. Модель 6 а - пластическая зона в вершине трещины б - расчетная схема в - диаграмма растяжения упрочняющегося материала (i) и ее модельное представление (2)

При разрушении абсолютно хрупкого тела возникшая трещина становится нестабильной и растет самопроизвольно, если ее длина (при заданном напряжении) превышает некоторое критическое значение. В этом случае напряжения на краю трещин оказываются достаточными для нарушения межатомной связи. При разрушении распространяющаяся трещина будет окаймлена узкой зоной пластической деформации, на создание которой затрачивается дополнительная энергия. Вязкое и хрупкое разрушения различаются меж.ду собой по величине пластической зоны в вершине трещины. При хрупком разрушении величина пластической зоны в устье трещины мала. При вязким разрушении величина пластической зоны, идущей впереди распространяющейся трещины, велика. [c.56]

Следует иметь в виду, что размеры пластической зоны у вершины трещины для одного и того же материала зависят от степени деформации вдоль переднего края трещины. В то же время степень стеснения деформации зависит от толщины образца, с увеличением которой напряженное состояние изменяется от плоского, при котором 02 = 0, к объемному при плоской деформации, когда Tz = (o + + 0у). При этом на боковой поверхности плоского образца в отсутствии здесь внешнего давления всегда имеет место плоское напряженное состояние, а потому размеры пластической области у свободной поверхности образца всегда больше, чем в средней части. Пластическая зона впереди вершины трещины в достаточно толстом плоском образце приблизительно имеет форму катушки (рис. 636). [c.739]

Рис. 13.18. Пластическая зона у вершины трещины при маломасштабном течении в условиях плоской деформации.

Размеры пластической зоны у вершины трещины к моменту начала роста трещины для достаточно толстых образцов минимальны. Толщину образцов для соблюдения условий плоской деформации приходится подбирать в ходе опытов. Достаточная толщина t плоского образца, на основании [144], устанавливается условием [c.133]

Этот критерий ограничивает область нелинейности диаграммы нагрузка — смещение по абсциссе, т. е. по-прежнему ограничивает пластическую зону перед вершиной трещины. Значение, равное 1,2 в условии (17.5) установлено экспериментально [131]. [c.134]

Механический смысл понятия предела трещиностойкости можно еще пояснить следующим образом. Пусть имеется критическая диаграмма р — I, отвечающая случаю отсутствия пластических деформаций у вершины трещины (т. е. концепция коэффициента интенсивности справедлива). Однако эта диаграмма является теоретической и не совпадает с реальной рс — I из-за развития пластической зоны у вершины трещины, причем всегда р> Рс при данной длине I, так как в силу пластической релаксации напряжений несущая способность образца надает (сравнительно со случаем идеальной упругости, когда такого падения напряжения нет). Тогда можно записать, что [c.281]

Рис. 3.9. Схема (а) формирования двух зон пластической деформации — периферической Rp и циклической зоны сжатия в переменном цикле нагружения за весь цикл [34], а также (б) схема взаимного расположения этих пластических зон в вершине усталостной трещины с указанием их размеров по разным направлениям

Значение Ra.3 при напряжении, равном пределу выносливости, является константой для данного материала, так как может быть выражено непосредственно через его механические характеристики. Измерения показали, что для практических целей с достаточной степенью точности можно принять / кр 5/ л.з (см. табл. 15). Таким образом, прочностные свойства материала,, влияющие на размер пластической зоны в вершине трещины,, определяют и критический параметр Гкр, ограничивающий область существования нераспространяющихся усталостных трещин. Если принять некоторые допущения, то в первом приближении можно пользоваться соотношением Гкр 450а7 - [c.100]

Объяснить разрушения такого характера весьма сложно. Цель настоящей работы — исследование скорости развития усталостных трещин в титановом сплаве Т11,5А11Мн (1,5 % А1—1 % Мп, но,2 = = 650 МПа, Ов = 780 МПа), в сварных элементах этого сплава, определение пороговых значений коэффициента интенсивности напряжений АА(/1, величины и характера пластической зоны в вершине трещины. Скорость развития трещины измеряГли на плоских образцах (толщиной 10 мм с центральным надрезо.м) при знакопостоянном растяжении с частотой 8 Гц. [c.189]

Характер разрушения в сплаве Т11,5А11Мп очень сложный, что затрудняет оценку ве. шчииы пластической зоны в вершине трещины. Размер этой зоны можно просто определить на оптическо.л микроскопе, хотя результаты этих измерений не совпадают с расчетами по указанным выше гипотезам. [c.194]

На основе обобщения зависимости эмпирических величин, введенных в отношение (1), и основных характеристик материала в настоящей работе ра.звита модель количественного описания распространения усталостных трещин. Она основана на оценке накопления повреждений в циклической пластической зоне в вершине трещины явным выражением изменения перемещения вершины трещины в этой зоне. [c.208]

Расстояние. г, пройденное элементом материала с момента проникновения в пластическую зону в вершине трещины, может быть связано с местным РТ выражением (7). Следовательно, в модели отражается переменно-возрастающий характер нагрузки (straining), которой подвергнут элемент материала по мере его приближения к вершине трещины. [c.211]

Критерий Ki определяется не по исходной треЕциие, а в момент, соответствующий подрастанию стабильной трещины Eia некоторую величину, и переходу ее к нестабильному распростраЕ епию. Более высокое значение К и указывает на большую степень затупления трещины. Другими словами, чем тольше Л /с, тем больше пластическая зона в вершине трещины и тем больше затупления трещины в момент ее перехода от стабильного к нестабильному распространению. [c.16]

Вязкое п хрупкое разрушения различаются между собой по величине пластической зоны в вершине трещины. При хрупком разругпении величина пластической зоны в устье трещины. мала При вязко.м разрушении величина пластической зоны, идущей впереди распространяющейся тре-пишы, велика. [c.85]

Включения будут несомненно влиять на скорость распространения трещины (при встрече трещины с ними), а на напряжения, обеспечивающие начало перемещения трещины, — только тогда, когда включения будут находиться в зоне пластической деформации в вершине трещины. Пеллоук показал, что влияние включений на скорость роста трещин ярче проявляется при сравнении размеров пластической зоны в вершине трещины с расстоянием между включениями. При этом возможны такие соотношения 1) когда ширина пластической зоны по порядку величины меньше расстояния между включениями, рост трещины контролируется в основном свойствами матрицы 2) когда ширина пластической зоны по порядку величины совпадает с расстоянием между включениями, рост трещины происходит в результате ее распространения через матрицу и включение 3) когда ширина пластической зоны по порядку 110 [c.110]

Поверхностная энергия, рассчитанпая по раскрытию верш ны трещины Удельная энергия разрушения Размер пластической зоны в вершине трещины Коэффициент деформации пластически деформированной зош у вершины трещины Расстояние, измеренное от вершины трещины, где возника разрушение Амплитуда циклической деформации Амплитуда циклической пластической деформации Показатель деформационного упрочнения Показатель деформационного упрочнения при циклических нагружениях [c.324]

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под ди аграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений К,, К , К, . Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = Kjj,, где — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной. [c.80]

В реальных условиях процесс образования и развития трещин в связи с концентрацией напряжений в вершине трещины всегда сопровождается пластическими деформациями и часть высвобождаемой эн(фгии упругой деформации идет на образование не только поверхностного натяжения, но и узкой пластической зоны в окрестности трещины. Поэтому для пластичных материалов 2уА/ включает в себя и работу по пластическому деформированию, т. е. y = == Тг + 7n.i. где Yr — поверхностное натяжение по Гриффитсу, а Yii.i — удельная энергия образования пластической зоны (Ирвин, Орован). [c.186]

Если я о характерный линейный размер пластической зоны у вершины трещины начинает на 20% превьшгать длину трещины, то понятие коэффициента иптепсивности напряжений утрачивает смысл (из-за ограниченности области справедливости асимптотических формул). В этом случае формулировка закономерностей тела с трещиной так или иначе связана со свойствами сопротивления материала пластическим деформациям, и в такой постановке задача относится к нелинейной механике разрушения. Все модели нелинейной механики разрушения исходят из наличия достаточно развитой пластической зоны перед вершиной трещины ). [c.55]

Для правильного экспериментального определения Кс (или G ) необходимо, чтобы пластическая деформация не была чрезмерной. Так, при сквозной пластической деформации по всей толщине, пластически деформированный объем в вершине трещины оказывается настолько велик, что уже нельзя пользоваться асимптотическими формулами. На основании экспериментальных проверок было ориентировочно установлено, что допустимая пластическая деформация в вершине трещины имеет место, если разрушающее напряжение в петто-сечении образца пе превосходит 0,8 предела текучести материала, определенного на гладких образцах. Критическая длина трещины, используемая для подсчета Яс, в этом случае будет равна не экспериментально определенному значению, а несколько большему — на упомянутую выше величину г . Для приемлемой точности определения значения Кс длина пластической зоны не должна превышать 20% полудлины трещины, иначе вне этой зоны нельзя н0Л1130ваться асимптотическими формулами линейной механики разрушения. [c.131]

С помощью предела трещиностойкости можно оценить материал по его способности тормозить трещину и можно рассчитывать детали с трещинами на прочность, независимо от вида возможного разрушения (вязкое или хрупкое). Здесь, однако, следует повторить уже известное соображение, что для оценки материалов и проведения расчетов предел трещиностойкости следует определять па образцах, наиболее приближающихся но своим основным параметрам к рассчитываемой детали. Такими параметрами, прежде всего, являются размеры и форма пластической зоны у вершины трещины, но поскольку практически это не подлежит контролю, то приходится говорить о равенстве толщин и о схожести напряженпых состояний в расчетных сечениях. [c.284]

Интегрирование уравнения (37.11) при начальном условии (0)= о определяет временной рост трещины от заданной па-чальной длины до критической при постоянной внешней нагрузке Я в вязкоупругом теле, характеризуемом ядром ползучести fii(0), при наличии тонкой пластической зоны перед вершиной трещины. [c.304]

Отметим, что на практике скорость распространения трещины ограничивается не скоростью волн Рэлея, а меньшей величиной, колеблющейся для различных материалов от 0,2 до 0,5 скорости волн сдвига [5, 123], что объясняется влиянием теплового расширения на напряженное состояние и связанным с этим образованием пластической зоны, окружающей вершину трещины. Кроме того, если скорость распространения трещины О < у < Сд (в случае продольного сдвига 0<у<С2), то уравнения эластодинамики для произвольного закона движения вершины трещины имеют не более одного решения [344]. [c.408]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...