Разрушения виды в условиях плоской деформации

Рис. 637 подобный вид. Для образцов различной --толщины соотнощение пластических областей впереди трещины различно. В связи с этим изменяется величина энергии, затрачиваемой на разрушение, а следовательно, существует зависимость от толщины образца характеристик трещино-стойкости — коэффициента интенсивности напряжений Кс (рис. 637) и интенсивности освобождающейся энергии G . Как видим, с увеличением толщины образца значение Кс (а следовательно, G ) уменьшается и стремится к своему предельному, асимптотическому значению Кс при объемном напряженном состоянии в условиях плоской деформации. [c.740]

Ранее основное внимание уделяли изучению и описанию различных видов разрушения и их характерных признаков. Теперь количественно оценивают фрактографические особенности усталостных изломов и устанавливают их связь с прочностными характеристиками материала [21]. На поверхности усталостного разрушения выделена зона, связанная с распространением трещины в условиях плоской деформации и равная критической длине усталостной трещины Установлено, что критическая длина не зависит от амплитуды напряжения. [c.45]

В общем случае коррозионное растрескивание, высокопрочных сталей в водных средах представляет собой процесс постепенного разрущения, который можно разделить на инкубационный период и последующее медленное, иногда прерывистое развитие трещины. Подобное разрушение может вызываться приложенной нагрузкой, достигающей определенной доли предела текучести, а также действием остаточных напряжений, часто даже в таких умеренно агрессивных средах, как влажный воздух [12]. Чувствительность к этому виду коррозии зависит от типа нагружения и максимальна в условиях плоской деформации (трехосное напряженное состояние). При этом растягивающие напряжения оказывают более разрушающее, а плоский изгиб —менее разрушающее воздействие [13] (конечно, растягивающие напряжения возникают в обоих случаях). Как правило, чувствительность к коррозионному растрескиванию под напряжением возрастает при увеличении предела текучести, Вместе с тем стойкость к коррозионному растрескиванию у сплавов разных типов при сравнимых уровнях прочности различна, причем мартенситно-стареющие стали обладают большей стойкостью по сравнению с другими высокопрочными сталями. [c.44]

В линейной механике разрушения хорошо известен феномен скачкообразного роста трещины, сопровождающегося звуком (в виде щелчков). Число скачков трещины определяется сохранением условий плоской деформации на фронте трещины, когда скачки ограниченных предельным для плоской деформации размером 1 =2-Эксперименты показывают, что суммарное число скачков трещины m при субкритическом росте трещины определяется суммар- [c.343]

Исследования поведения материалов показывают, что для одного и того же материала в зависимости от вида напряженного состояния критическая интенсивность напряжений Кс уменьшается по мере приближения к условиям плоской деформации. Нижняя граница предельной величины представляет собой важную характеристику материала называемую вязкостью разрушения в условиях плоского деформированного состояния. Для определения величины разработаны стандартные методы [16]. Некоторые данные приведены в табл. 3.1. [c.70]

Наконец, рассмотрим случай возрастания R в зависимости от изменения характера разрушения, представленного на рис. 2, б. График соответствует одной из двух моделей разрушения, показанных в центре рис. 3. Модели основаны на экспериментальных наблюдениях и показывают, что начальное распространение трещины в толстой пластине происходит в средней по толщине зоне. В связи со свойственным достаточно толстой пластине стеснением поперечной деформации развитие трещины в центральной зоне происходит в условиях, приближающихся к условиям плоской деформации. Трещина растет, и по мере ее приближения к свободной боковой поверхности пластины начинает преобладать плоское напряженное состояние и происходит сдвиговое разрушение в виде губ среза. Разрушение по схеме плоской деформации с последу- [c.26]

Как видим, в центре полосы показатель напряженного состояния при у о = 6- -8 даже жестче, чем при растяжении в условиях плоского деформированного состояния. Центральная зона является одним из мест, где наиболее вероятно разрушение металла. Оно наступит тогда, когда степень деформации сдвига в этом месте достигнет Лр — значение пластичности, свойственное показателю напряженного состояния в центре полосы. [c.107]

Большое значение при использовании рассмотренного выше метода определения критических размеров трещин в деталях имеет обоснование характеристик вязкости разрушения /Сс и Ос, полученных на лабораторных образцах. Основная сложность, возникающая при этом, связана с наличием в вершине трещины зоны пластической деформации, что при ее достаточно больших размерах приводит к несоответствию действительной картины напряженно-деформированного состояния и вида разрушения тому, что предполагается соотношениями, полученными на основе теории упругости (линейной механики разрушения). Для расчетов могут быть использованы только те значения коэффициентов интенсивности напряжений, которые получены в условиях плоского деформированного состояния. Иногда это достигается выбором образцов таких размеров, в которых для исследуемого материала реализуется указанное условие. [c.304]

Многочисленные вариации внешних воздействий на элемент конструкции с распространяющейся в нем усталостной трещиной связаны только с тремя видами напряженного состояния материала линейным, двухосным и объемным (трехосное). Наиболее интенсивным является объемное напряженное состояние материала, когда напряжения в локальном объеме действуют по трем координатам, а развитие разрушения происходит при плоской деформации. Это ситуации минимальной затраты энергии на развитие трещины. Менее напряженное состояние материала соответствует условиям плосконапряженного состояния, когда по одной из координат материал может свободно деформироваться при его нагружении по двум другим координатам. Возможен еще случай одноосного напряженного состояния материала, когда только по одной координате действует напряжение, а вдоль двух других координат материал может свободно деформироваться. [c.102]

Как уже упоминалось, наличие пластической деформации у конца трещины приводит к увеличению затрат работы па ее продвижение. Эта работа должна быть определена экспериментально, но иногда ее можно вычислить аналитически, пользуясь некоторой моделью трещины и небольшим числом экспериментальных данных. В частности, как отмечалось выше ( 26), для плоского напряженного состояния пластическая область (работа пластической деформации в этой области отождествляется с работой разрушения) имеет удобную для расчета форму в виде узкой зоны перед краем трещины. Остальной объем тела находится в упругом состоянии. Используем энергетическое условие (4.6) для определения критических состояний равновесия. В дальнейшем это условие будет использовано для расчета докритических состояний ( 29) и долговечности при повторном нагружении ( 30). [c.231]

Как видно из фотографического снимка плоского стального образца (фиг. 295), заснятого перед самым разрушением, действительные условия могут оказаться более сложными. Отношение исходной ширины к толщине в этом случае было равно 10. При такой величине указанного отношения следовало бы ожидать образования симметричной шейки в сочетании с утоньшением по двум наклонным направлениям. По отражению света на плоских гранях образца можно ясно видеть белый косоугольный крест, указывающий области понижения поверхности, которые развиваются перед разрушением ). На фиг. 296 и 297 показано симметричное образование шейки в плоских образцах, когда отношение ширины к толщине было равно 7 ). Теория разрушения широких плоских образцов по наклонным плоскостям была распространена на случай анизотропных пластических деформаций Р. Хиллом ). [c.373]

Экспериментально определенные значенпя Ка относятся к квазихрункому разрушению, и, следовательно, эти значения отражают зависимость от пластических свойств материала. Это нельзя упускать из виду при расчете детали с трещиной, и поэтому длину трещины (иногда полудлину) в аналитическом выражении для К следует увеличивать на Гу. Указанная поправка более важна при однократном статическом нагружении в условиях плоского напряженного состояния и менее важна при усталости, так как в последнем случае размер пластической зоны сравнительно невелик. Поправкой можно пренебречь и при объемном напряженном состоянии в условиях плоской деформации. [c.130]

На рис. 1 приведены результаты испытаний на вязкость разрушения в виде диаграмм нагрузка — смещение. Форма полученных кривых свидетельствует о том, что ни один из сплавов не был испытан в действительности в условиях плоской деформации и при нестабильном росте усталостной трещины, на что указывает отсутствие скачков на графиках. Однако испытания образцов стали с 9 % Ni проходили в условиях, близких к плоскодеформированному состоянию, поскольку график зависимости нагрузка — смещение представляет собой почти прямую линию, а полученные значения вязкости разрушения 144- 166 МПа-м /2. В образце сплава Fe—12Ni— 0,25 Ti, обработанном по режиму 4, практически отсутствует нестабильный рост трещины усталости. Заранее выращенная в этом образце усталостная трещина продолжала устойчиво развиваться со значительной пластической деформацией до конца испытания. [c.350]

Большой разброс значений К с объясняется заметной разницей в хрупкой прочности дисков. Однако суш,ественное влияние на величину К с оказывает изменение вязкости разрушения в условиях плоской деформации при температурах, близких к переходной температуре по Шарпи. Результаты испытания дисков то лисиной 430 мм показывают, что вид температурных кривых изменения Ki по суш,еству не зависит от толш,ины, если последняя больше 75 мм. Наибольшее смеш,ение этой температуры не превышает 30—35° С. [c.135]

Для вычисления К с на основании измерений разрушающего напряжения при ударных испытаниях используются образцы Шарпи с надрезами в виде усталостной трещины и боковыми канавками (Разон и Турнер, 1966 г.). Точные значения Кю могут быть получены только при температурах ниже NDT, т. е. ниже эксплуатационной температуры конструкций (рис. 17). Задача состоит в определении и использовании значений показателя вязкости разрушения в условиях плоской деформации, которые могут быть более жесткими, чем в действительности. Ввиду йеоб ходимости учета образца и динамического нагружения задержи вается непосредственное использование метода линейной меха ники разрушения, способствующего определению максимально допустимого размера дефекта в конструкциях. Однако, несмотря на трудности, ученые применяют этот метод для исследования, в частности, толстостенных стальных сосудов высокого давления ядерных реакторов (Ландерман и др., 1967 г.). [c.234]

Для дальнейшего полезно напомнить оценочные характеристики. Вид излома можно предсказать по отношению длины пластической зоны d перед кромкой треш ипы к толщине h плоского образца или плоского элемента конструкции. По Ирвииу при плоском напряженном состоянии d =Прп излом преимущественно прямой (разрушение происходит путем отрыва), при р > 1 излом преимущественно косой (разрушение происходит путем среза). Введем коэффициент о = KJK, . Если о <2, то в расчет вводится характеристика К,с, если о > 2, то расчет ведется по величине Кс, характерной для данной толщины плоской детали. В нашем случае параметр, р, оценивающий условия разрушения по тину прямого или косого излома, будет для продольного наиравления = 0,8, для поперечного Р = 0,2 (по средгшм значениям Кс). Поскольку это отношение меньше единицы, то разрушение происходит в условиях, близких к плоской деформации при объемном напряженном состоянии (по типу отрыва). В этих условиях конструкция чувствительна к трещинам. Коэффициент ао (показывающий иревышенпе коэффициента интенсивности напряжений при плоском напряженном состоянии над его значением при объемном растяжении) для продольного направления равен 1,33, для поперечного — 1,1. Поскольку о < 2, то расчет следует проводить по предельному коэффициенту а не по Кс. [c.290]

Прототипом задач линейной механики разрушения служит задача Гриффнтса о трещине отрыва в неограниченной среде при условиях плоской деформации (рис. 6.1). Трещина длиной 21 представлена в виде плоского математического разреза. На бесконечности заданы номинальные напряжения а, нормальные к плоскости трещины. Материал подчиняется закону Гука с модулем упругости Е и коэффициентом Пуассона V. Для того, чтобы размер трещины I увеличился на 1, необходимо затратить работу, значение которой пропорционально (И. Гриффитс связывал эту работу с энергией поверхностных сил. В действительности основная часть работы затрачивается на пластическое деформирование и другие необратимые явления. Все эти факторы учитываются в виде удельной работы разрушения V, отнесенной к единице площади вновь образованной трещины. Удельная работа у имеет размерность Дж/м = Н/м. Для конструкционных материалов удобна единица измерения кДж/м = кН/м. Согласно энергетической концепции Гриффитса трещина не растет, если значение потенциальной энергии системы П, высвобождаемой при продвижении фронта трещины на Л, меньше работы разрушения, т. е. — П < усИ. При — П > [c.159]

Таким образом, согласно ранее приведенной табл.7.5.2, характер разрушения всех образцов с поверхностной трещиной (табл.7.5.4) является хрупким и, казалось бы, сомневаться в корректности использования равенства = К, с оснований. Однако построенные по данным табл.7.5.4 зависимости Щд- Од - IVна рис.7.5.8 наглядно показывают наличие ограничений геометрического характера, связанных с необходимостью сохранения условий плоской деформации в зоне вершины трещины в момент наступления нестабильности ее развития. Можно видеть, что по м к увеличения обобщенного размера трещины до 6...7 мм значения растут (рис.7.5.8), пока средние напряжения страгивания Сд не оказываются близкими к пределу пропорциональности металла образца. Это значит, что К, еще не достигло критического уровня и страгивание 1рещины и ее нестабильность вызваны локализацией пластических деформаций, связанных с началом [c.227]

Осутцествим переход к более известному деформационному критерию. В отли гие от силового критерия, описы-ва ющего разрушение н условиях наибольшего стеснения деформаций (при плоской деформации), 5,, позволяет учесть вид напряженного состояния в окрестное и концентра гора, форму образцов и схему их нагружения. Воспользуемся соотношениями между критическим коэффициентом интенсивности деформаций /27/, К р и 6 [c.82]

Анализ несущей способности сварных соединений с дефектом на границе сплавления мягкого и твердого металлов в условиях квазихрупкого разрушения для случая плоской деформации выполнен с применением критического раскрытия трещины 8 . Согласно дгшному алгоритму, полосы локальной текучести заменяли дополнительными разрезами, к берегам которых прикладывали нормальные и касательные напряжения aj, и что позволило свести упругопластическую задачу к упругой. Причем в упругой задаче концентратор представлен в виде щели с дополнительными прорезями в вершине (рис. 3.15). [c.97]

Распространение усталостных трещин в тонких пластинах сопровождается переходом к переориентировке всей поверхности излома под углом около 45° к плоскости пластины еще до начала быстрого разрушения. Развитие трещины происходит в условиях перемещения берегов трещины по типу /jm при одноосном растяжении. Такая же ситуация реализуется в случае комбинированного не одноосного нагружения тонкой пластины, т. е. она не зависит от условий внешнего воздействия, а присуща поведению материала в некотором диапазоне толщины испытываемой пластины. Происходит самоорганизо-ванный переход через точку бифуркации, когда материал стремится понизить затраты энергии на реализуемый процесс разрушения и использует для этого большую работу пластической деформации, которая имеет место при продольном сдвиге. Доказательством сказанного являются результаты известных экспериментов, например [77-79]. На участке перехода от преимущественно плоского к переориентированному под углом около 45° излому отмечается небольшое снижение темпа роста трещины. Ее величина может даже оставаться постоянной. Это отмечается в алюминиевых, никелевых и титановых сплавах, что свидетельствует о едином поведении системы в виде пластины с развивающейся в ней усталостной трещиной. С увеличением длины трещины снижается степень стеснения пластической деформации вдоль фронта трещины, до.яя плоской поверхности излома по сечению уменьшается, что позволяет реализовать большую работу пластической деформации перед продвижением трещины. [c.109]

Условия невозникновения предельного состояния. Для проверки невозникновения предельного состояния в материале этого элемента (разрушения или пластической деформации течения) можно воспользоваться соответствующими формулами (12.99)—> (12.102), выведенными при аналогичном анализе в случае плоского поперечного изгиба. Только вместо а надо иметь в виду о зг, а вместо х —напряжение х р. Тогда эти формулы приобретут следующий вид [c.330]

Научная и практическая актуальность проблемы исследования физических закономерностей пластической деформации и разрушения поверхностных слоев твердого тела обусловлена тем обстоятельством, что свободная поверхность, являясь специфическим видом плоского дефекта в кристалле, оказьтает сзш1ественное влияние на его физико-механические свойства, в частности на упругую стадию деформирования, предел пропорциональности и предел текучести на общий характер кривой напряжение—деформация и различные стадии деформационного упрочнения (на коэффициенты деформационного упрочнения и длительность отдельных стадий) на процессы хрупкого и усталостного разрушения, ползучести, рекристаллизации и др. Знание особенностей и основных закономерностей микродеформации и разрушения поверхностных слоев материалов необходимо не только применительно к обычным методам деформировани (растяжение., сжатие, кручение, изгиб), но и в условиях реализации различного рода контактных воздействий, с которыми связаны многочисленные технологические процессы обработки материалов давлением (ковка, штамповка, прокатка и др.), а также процессы трения, износа, схватывания, соединения материалов в твердой фазе, поверхностных методов обработки и упрочнения, шлифования, полирования, обработки металлов резанием и др. [c.7]

При испытаниях материалов на усталостное распростраиение трещины используются такие силовые схемы циклического нагружения специальных образцов, которые реализуют геометрически устойчивую кинетику усталостного разрушения, просты в экспериментальном осуществлении и для которых имеются соответствующие аналитические формулы по определению коэффициентов интенсивности напряжений. Вместе с тем, как отмечалось выше, важно, чтобы при распространении усталостной трещины соблюдались условия автомодельности зоны предразру-шения, т. е. реализовался в чистом виде один механизм усталостного разрушения (при состоянии плоской деформации или плоском напряженном состоянии). [c.190]

Охвачен широкий круг вопросов механики разрушения, начиная с микромеханизмов деформации и разрушения кристаллической решетки, инженерных подходов к задачам механики разрушения и заканчивая математическим анализом образования, слияния и развития дефектов материала. Рассмотрены физика и механика микроразрушения, включая образование и рост микротреш ин разных видов. Даны основные положения и методы линейной и нелинейной механики разрушения вместе с соответствуюш и-ми критериями разрушения. Уделено внимание избранным специальным проблемам механики разрушения, включая механизмы деформирования и разрушения полимеров. Подробно представлены математические методы решения плоских задач теории упругости при конечных деформациях в условиях физической и геометрической нелинейности. Даны многочисленные примеры расчета перераспределения полей напряжений и деформаций при разных вариантах поэтапного многоступенчатого нагружения многосвязных областей. [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...