Развитие трещины нестабильное

Развитие трещины нестабильное 3, 5, 31, 146, 191 [c.252]

Выше были рассмотрены условия старта макротрещины, обусловленного хрупким или вязким зарождением разрушения в ее вершине. Сам факт такого старта в общем случае не является гарантом глобального разрушения элемента конструкции. Так, для развития трещины по вязкому механизму требуется непрерывное увеличение нагрузки до момента, когда трещина подрастает до такой длины, при которой дальнейший ее рост может быть нестабильным [33, 253, 339, 395]. При хрупком разрушении нестабильное развитие трещины начинается сразу после ее старта, но тем не менее трещина может остановиться, не разрушив конструкции, что может быть связано с малой энергоемкостью конструкции (не хватает энергии на обеспечение динамического роста трещины) или определенной системой остаточных напряжений (попадание трещины в область сжатия). [c.239]

Рис. 4.28. Зависимость нагрузки Р от приращения длины трещины Д/, в образце, нагружаемом трехточечным изгибом (Рс — нагрузка, отвечающая началу нестабильного развития трещины)

Субкритическое и динамическое развитие трещины. Развитие трещины при хрупком разрушении в отличие от ее старта, по всей вероятности, не происходит по механизму встречного роста, что связано с непосредственным развитием магистральной трещины. Данное обстоятельство позволяет напрямую (без анализа НДС у вершины трещины) использовать концепцию механики разрушения, сводящуюся к решению уравнения G v) = = 2ур(и). Нестабильное (динамическое) развитие хрупкой трещины как при статическом, так и при динамическом нагружениях достаточно хорошо моделируется с помощью метода, рассмотренного в подразделе 4.3.1 и ориентированного на МКЭ. В этом методе используются специальные КЭ, принадлежащие полости трещины, модуль упругости которых зависит от знака нормальных к траектории трещины напряжений увеличение длины трещины моделируется снижением во времени модуля упругости КЭ от уровня, присущего рассматриваемому материалу, до величины, близкой к нулю. Введение специальных КЭ позволяет учесть возможное контактирование берегов трещины при ее развитии в неоднородных полях напряжений, а также нивелировать влияние дискретности среды, обусловленной аппроксимацией, КЭ, на процесс непрерывного развития трещины. [c.266]

Энергетический критерий для нестабильного развития трещины, выраженный условием (25.25), с учетом (25.14) можно записать в виде [c.738]

Условие для нестабильного развития трещины в растянутой пластине большой ширины будет [c.29]

Условия (2.9), (2.12), (2.19) и (2.23) позволяют определить критическое напряжение Стк при данных размерах трещины I. Характеристиками материала, определяющими условия нестабильного развития трещины, [c.34]

Напряженное состояние материала в средней части фронта трещины всегда остается объемным, что обеспечивает сохранение подобия по напряженному состоянию материала для конкретного элемента конструкции в широком спектре варьируемых условий внешнего воздействия. Последовательность реакций материала на последовательность внешних нагрузок будем в дальнейшем характеризовать величинами (о ),, являющимися последовательностью эквивалентных напряжений каждого цикла внешнего силового нагружения в процессе роста усталостной трещины. Последовательное развитие трещины от начального размера до критической длины а , отвечающей достижению точки бифуркации в связи с началом нестабильного процесса разрушения, когда происходит разрушение твердого тела без подвода энергии извне, характеризует конечное число Пр приращений 8,. Величина Пр представляет собой число циклов нагружения элемента конструкции или образца в процессе распространения усталостной трещины. Это позволяет охарактеризовать длину стабильно развивающейся трещины как [c.202]

Сравнение различных ориентировок монокристаллов сплава Ti-4V с поликристаллическим его состоянием показало, что когда развитие трещин определяют процессы развитого, незаторможенного скольжения, наибольшая СРТ отвечает поли-кристаллическому состоянию этого сплава [77]. В сплавах мартенситного класса с щ + Р, )-струк-турой в области МЦУ в образцах, вырезанных под углом 45° к направлению прокатки после отжига, СРТ была в 2,5 раза выше, чем в поперечных образцах [73]. Закалка и старение по стандартной технологии изготовления дисков резко снизила предельную величину КИН, отвечающего переходу к нестабильному росту, причем переход происходил при СРТ менее 10 м/цикл, а наибольшую СРТ имели поперечные образцы. [c.361]

В диске № 1 в направлении развития трещины в пределах 1 мм от дефекта материала формировался преимущественно фасеточный рельеф излома, а далее в основном бороздчатый рельеф с отдельными протяженными фрагментами фасеточного рельефа. Лишь вблизи зоны нестабильного роста трещины доля фасеточного рельефа вновь увеличилась. Критические размеры трещины равнялись примерно 52 мм по поверхности диска и 17 мм в глубину. Шаг усталостных бороздок в пределах зоны циклического развития трещины увеличился с 0,5 до 12 мкм (рис. 9.47). [c.524]

Сопоставим выполненную оценку длительности роста трещины с реализованным развитием трещины на этапе перед переходом к нестабильному разрушению, но без разрушения лопасти в по- [c.649]

В условиях эксплуатации при повышенных температурах большинство материалов, применяемых в энергоустановках, термически нестабильны. Кроме того, применяемые материалы имеют широкую гамму структур в исходном состоянии. В связи с этим при длительной эксплуатации снижение ресурса материала при ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости может произойти за счет падения длительной прочности в результате существенного уменьшения сопротивляемости развитию трещин. Наряду с использованием при оценках ресурса критериев длительной прочности в настоящее время дополнительно разрабатываются критерии трещиностойкости материала (28, 29, 30]. [c.63]

Закономерности перехода к нестабильному развитию усталостных трещин были исследованы в работах [33, 36]. Результаты этих исследований показали, что имеет место критическое значение скорости развития трещины, при котором начинается процесс нестабильного развития, окончательное разрушение образца в зависимости от свойств материала и условий испытаний может происходить как в результате первого скачка трещины, так и в результате нескольких скачков. Количество таких скачков увеличивается с понижением температуры и переходом к жесткому режиму нагружения [33, 36]. [c.10]

К частоте 33 и 303 Гц, вторые — к 10 кГц. От зарождения до нестабильного развития трещины для каждой частоты величина ее изменяется незначительно. [c.366]

При проведении испытаний ни в одном случае не наблюдалось нестабильное развитие трещины по мере ее раскрытия, и все образцы разрушались вязко после общей текучести. Концепция линейной упругой механики разрушения, а также методы нелинейной механики разрушения (метод 7-интеграла, критерий критического раскрытия трещины) не могут быть использованы в случае стабильного разрушения сплава 5083-0. [c.130]

Вязкость разрушения сплава 7005. Попытки определения вязкости разрушения сплава 7005 по величинам Кс или Ki [8] до настоящего времени были безуспешными только потому, что вязкость материала настолько высока, что нестабильный рост трещины не наблюдается даже при очень большой ширине образцов. При испытаниях надрезанных образцов толщиной 63 мм при изгибе были получены значения Ki в интервале от 43,2 до 56,2 МПа-м , но они недостаточно корректны, поскольку нестабильного развития трещины при испытаниях не наблюдалось. Попытки определить Ki и Кс на панелях толщиной 25,4 мм и шириной 508 мм с центральной щелью длиной 178 мм [9] также не увенчались успехом потому, что даже в таких больших сечениях наблюдалась общая текучесть и разрушение по ти- [c.172]

При вязком разрушении величина усилий, действующих на кромки раскрывающейся полости трубы, зависит от характера истечения сжатого газа. Если в случае установившегося развития разрушения (нестабильного вязкого разрыва) истечение газа можно условно представить в виде двух потоков — горизонтального, выходящего через все сечение трубы, и вертикального, ограничиваемого контуром раскрывающейся полости,— то на начальной стадии разрушения сжатый газ может устремляться только через раскрывающуюся трещину. Б этом случае силовое воздействие на кромки разрушаемой трубы наибольшее. Протяженность зоны наибольшего силового воздействия зависит от ряда факторов и, прежде всего, от диаметра трубопровода, давления и скорости распространения трещины. Поэтому при проведении натурных испытаний с целью определения сопротивления трубных сталей распространению вязкого разрушения важно [c.30]

Детерминистский анализ условий реализации критерия течь перед разрушением сводится к расчетным исследованиям особенностей развития трещин в корпусах и трубопроводах и оценке локальной нестабильности. Испытания крупномасштабных образцов и моделей сосудов, изготовленных из корпусной стали перлитного класса, а также натурных труб из аустенитных сталей показывают, что развитие трещины существенным образом зависит от уровня нагружения (статического и циклического) и ее геометрических размеров. [c.398]

В рассмотренные выше зависимости входят в основном характеристики механических свойств материалов, определенные при статическом нагружении. При этом предполагается, что развитие трещины происходит в каждом цикле, поэтому не учитывается накопление повреждений и изменение характеристик механических свойств материала у вершины при циклическом нагружении. Силовые, энергетические и деформационные характеристики режимов циклического нагружения, определяемые расчетом, используемые в указанных зависимостях, не учитывают влияния остаточных напряжений, изменение толщины образцов и коэффициента асимметрии цикла на реальное напряженно-деформированное состояние материала у вершины трещины, когда размеры пластических зон достаточно велики, но не происходит пластического течения всего оставшегося сечения образца. Все это ограничивает применение рассмотренных зависимостей, как правило, только исследованными-материалами, условиями испытаний, режимами нагружения и толщинами образцов и не позволяет прогнозировать условий перехода к нестабильному развитию трещин и закономерностей нестабильного развития трещин. [c.31]

НЕСТАБИЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН И ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.191]

В области усталостного повреждения материала скорость нестабильного развития трещины близка к скорости развития треш,ины при динамическом нагружении и ее остановка в неповрежденном материале возможна при условии, если текущее значение коэффициента интенсивности напряжений при выходе трещины из области усталостного повреждения будет меньше, чем К а неповрежденного материала. [c.211]

Разрушение конструктивного элемента при нестабильном развитии трещины в процессе циклического нагружения может проходить в зависимости от свойств материала и условий испытаний путем одного или нескольких скачков. В связи с этим следует различать критические значения коэффициентов интенсивности напряжений, соответствующие первому (/С/с), г-му (Kf ) скачкам и окончательному разрушению (Kf ). [c.211]

Для случая нестабильного развития трещины выражение можно записать в виде [c.211]

Рис. 130. Схемы нестабильного развития трещин при переходе от усталостного

Исследования показали, что по химическому составу металл отливки корпуса задвижки соответствовал стали А-352 1СВ по АЗТМ и в зоне разрушения находился в охрупченном состоянии ударная вязкость КСУ 4д при пониженной температуре составляла 12 Дж/см , относительное удлинение 8 — 23,8%. Металл имел ферритно-перлитную структуру с крупными равноосными зернами и включениями карбидов внутри зерен феррита. Охрупчивание металла отливки в зоне разрушения было вызвано наличием усадочных межкристаллитных несплошностей и проявлением водородной хрупкости. По значениям прочности, твердости и относительного сужения металл отвечал требованиям нормативных документов к отливкам, предназначенным для эксплуатации в средах с высоким содержанием сероводорода. Разрушение стенки корпуса задвижки произошло в результате быстрого развития трещин, образовавшихся в металле под воздействием напряжений, превышающих предел текучести, в зоне расположения усадочных несплошностей. Наличие высоких напряжений в металле в момент, предшествовавший разрушению, подтверждалось тем, что в зоне зарождения и нестабильного роста трещин преобладал вязкий характер разрушения. Характер излома корпуса задвижки в зонах зарождения и докритического роста трещины смешанный, а в зоне лавинообразного разрушения — хрупкий с шевронным узором. Охрупчивание металла, вызванное его пониженной ударной вязкостью, способствовало лавинообразному развитию разрушения. На гболее вероятной причиной разрушения задвижки явилось, по-видимому, размораживание ее корпуса. [c.52]

Распространение усталостной трещины последовательно происходит на трех масштабных уровнях по величине ее прироста за цикл нагружения микроскопическом ((0,1-5)-10 м), мезоскопическом ((0,05-5)-10 м) и макроскопическом, (более 5-10 м) (см. главу 3). Стабильное (моделируемое) разрушение материала происходит на первых двух масштабных уровнях. На мезоскопическом масштабном уровне 0,1-10 хм углы разориентировки максимальны, однако высота рельефа минимальна. Это означает, что рассеивание энергии за счет извилистой траектории трещины на этом уровне мало. Развитие трещины на масштабном макроскопическом уровне происходит нестабильно по механизму квазистатического разрушения. При этом процесс разрушения физически и кинетически подобен разрушению при одноосном растяжении в том же температурно-скоростном интервале нагружения. [c.259]

Таким образом, развитие усталостных трещин в различных материалах при возрастающей асимметрии цикла нагружения не нарушает последовательности процессов разрушения и ведущей роли тех из них, которые соответствуют определенным масштабным уровням в соответствии с иерархией, присущей всем материалам. Последовательное возрастание асимметрии цикла сопровождается двумя эффектами. Доминирующую роль в развитии трещин начинает играть процесс внутризерен-ного разрушения с понижением масштабного уровня и возвращением к сдвиговым механизмам на микроскопическом масштабном уровне, что приводит к появлению псевдобороздчатого рельефа излома. Существует пороговая асимметрия цикла нагружения, при достижении которой развитие внутризеренного разрушения может быть реализовано только на микроскопическом масштабном уровне вплоть до нестабильности процесса роста трещин. В случае чувствительности границ [c.299]

Построение единой кинетической кривой для исследованных сплавов применительно к поверхностным трещинам осуществляли с учетом известных особенностей кинетики таких трещин, заключающихся в том, что начальный этап их роста является нестабильным. Проведенный на нескольких образцах анализ развития их разрушения подтвердил эту особенность и показал, что на начальном этапе форма полуэллиптической трещины и скорости ее роста по полуосям изменяются немонотонно и трещина в каждом из этих направлений неоднократно то ускоряется, то замедляется. Причем направление старта трещины и степень ее нестабильности на начальном этапе существенно зависят от формы исходного концентратора напряжений. Поэтому аппроксимацию изменения соотношения по.луосей трещины вели путем предварительного совместного расчета кинетических кривых развития трещины в обоих направлениях по известным зависимостям СРТ и шага боро.здок от соответствующих размеров трещины. Расчет кинетических кривых вели из условий, что при отсутствии поправочной функции к КИН расхождение рассчитываемых кривых с единой кинетической кривой для соответствующего материала должно быть минимальным, а зависимость поправочной функции на угловое смещение точки фронта трещины должно удовлетворять единой кинетической кривой с фиксированными значениями [c.376]

След распространяющейся по поверхности детали усталостной трещины имеет криволинейную траекторию, что обусловлено сдвиговым разрушением материала у поверхности детали, приводящим к формированию скосов от пластической деформации (см. главы 3 и 6). Наиболее интенсивное формирование скосов от пластической деформации (СПД) происходит на мезоуровне П с переходом к нестабильному развитию трещины. Поверхность СПД ориентирована под углом 45° к поверхности детали и представляет собой поверхность наклонной усталостной трещины. Если на первой стадии роста трещины (микроскопический масштабный уровень) размер скосов мал и их влиянием на развитие трещин можно пренебречь, то на последующих этапах разрушения (мезоскопический масштабный уровень) пренебрегать влиянием СПД на процесс роста трещин нельзя. Использовать зону СПД в управлении кинетикой устал ост- [c.455]

На начальном этапе развитие трещины в диске, разрушившемся в эксплуатации, шло с реализа- цией преимущественно вязких механизмов bhj t-ризеренного разрушения материала с формированием на значительной части площади излома усталостных бороздок. По мере роста трещины наблюдался переход от вязкого внутризерениого i разрушения материала к межсубзерениому (см.. рис. 9.9е). Этот переход у разных очагов начался при глубине трещины, равной от 0,5 до 1,5 мм, и последующее формирование фасеточного рельефа наблюдалось до критической глубины почти полукруговой поверхностной трещины примерно в 10 мм. Далее начался нестабильный рост трещины. Шаг усталостных бороздок в начале разрушения равнялся примерно 0,5 мкм и к моменту начала смены механизма разрушения не превышал 1,5 мкм. [c.475]

Результаты фрактографического исследования диска № 2 показали, что после достижения шага усталостных бороздок более (1-1,25) 10 м в разрушении материала начинают играть существенную роль статические проскальзывания. В такой ситуации СРТ не может однозначно характеризоваться величиной шага усталостных бороздок, поэтому при оценке длительности разрушения по шагу бороздок при величинах последнего более (1-1,25) 10 м необходимо вести корректировку на иные механизмы разрушения материала. Это тем более необходимо было сделать после перехода в область шага бороздок 2 10" м и более. На этой стадии разрушения процесс формирования ямочного рельефа является доминирующим и доля усталостных бороздок в изломе резко убывает в направлении роста трещины. Такая ситуация типична для нестабильного роста трещины. В рассматриваемом диске в направлении развития трещины в сторону полотна ямочный рельеф начал занимать более 95 % площади излома уже при длине трещины около 12 мм от очага разрушения. По направлению роста трещины по оси диска в его ступичной части доля усталостных бороздок составила приблизительно от 30 до 40 %. Это объясняется тем, что в сторону полотна трещина развивалась с более высокой скоростью, чем по оси диска. В этом нацравлении она должна была проходить в единицу времени большие расстояния, чтобы сохранить неизменной свою форму. В связи с этим измерения шага усталостных бороздок и их [c.495]

Необходимо учитывать двухстадийность процесса хрупкого разрушения вязкое, начальное развитие трещины, пока в ее устье напряжение не достигнет необходимого уровня хрупкое, окончательное разрушение. Первая стадия рассматривается как стабильное развитие трещины (длина стабильной трещины Сет характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению), вторая — как нестабильное. [c.27]

В настоящее время для описания развития усталостной трещины щироко используются диаграммы в координатах скорость развития усталостной трещины (с1а1с1Ы)— размах или максимальное значение коэффициента интенсивности напряжения в вершине трещины АК, макс)- в соответствии с таким представлением экспериментальных данных по развитию усталостной трещины наиболее важными характеристиками являются пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений ниже которого трещина практически не развивается, характеристики участка этой диаграммы, когда зависимость lg йа с1М — 1 АК выраящется прямой линией, и критическое значение коэффициента интенсивности напряжений в условиях циклического нагру кения К]с, при котором имеет место нестабильное развитие трещины. [c.9]

В исследованиях, выполненных в Институте проблем прочности АН УССР, было изучено влияние различных факторов на скорость развития усталостных трещин и закономерности перехода к нестабильному развитию трещин. [c.10]

Кроме того, модель предполагает, что объем образуется вокруг самых больших некогерентных частиц, которые находятся в металле. Таким образом, в случае межкристаллитного характера КР высокопрочных алюминиевых сплавов размеры dr объемов, подвергнутых растяжению, должны соответствовать либо размеру (протяженности) интерметаллических частиц, либо размеру выделений по границам зерен (см. рис. 86 и 105). Величина dr приблизительно равна размеру интерметаллических частиц в промышленных алюминиевых сплавах. Выделения по границам зерен по ширине приблизительно на порядок меньше, чем размер интерметаллида. На рис. 132 показана электронная фракто-грамма поверхности разрушения при КР высокопрочного алюминиевого сплава, Следует отметить межкристаллитный характер развития трещины и наличие интерметаллических частиц по границам зерен. Из модели нестабильности [c.285]

Испытание на вязкость разрушения проводят по схеме внецентрального растяжения специальных образцов при изгибе. Для испытания применяют образцы с прямоугольным поперечным сечением и односторонним острым надрезом (рис. 64). От надреза наводится на пульсаторе усталостная трещина. Образцы различных материалов должны иметь разные размеры. Должно соблюдаться требование, чтобы суммарная глубина надреза и толщина сечения образца были больше величины 2,5 (К1с/оо,2) . Значение Кгс вычисляют при нагрузке Рд, отвечающей началу нестабильного развития трещины (рис. 65). При испытании строят диаграмму нагрузка Р — смещение V (смещение берегов трещины, т. е. расстояния между точками по обе стороны от трещины вследствие ее раскрытия) по диаграмме находят (рис. 65) нагрузку Рд и по ней рассчитывают коэффициент интенсивности напряжения Ко = РдУ1/(ай) , где а и Ь — размеры образца [c.93]

Скорость развития трещин при различных уровнях номинальных напряжений (рис. 6.19) носит немонотонный характер с ростом числа циклов нагружения. Причем на начальной стадии нг-гружения при высоких уровнях нагрузки она ноеит затухающий характер, который сменяется резким возрастанием скорости роста трещины. Затухание скорости роста трещины в первый период нагружения связано в основном с одновременным попеременным развитием в начальный момент двух трещин в зонах с максимальным развитием пластических деформаций и их значительным разветвлением от напряжения, перпендикулярного направлению действия осевой нагрузки. Чем выше уровень нагрузки, тем больше предельная величина трещин, при которых рост одной из них прекращается и дальнейшее развитие разрушения происходит за счет роста единственной (второй) трещины. При малых уровнях нагрузки (например, Пдн = 1 0 МПа, рис. 6.19) одновременный рост двух трещин протекал на небольшую величину (менее 0,1 мм), и в связи с этим на кривой скорости развития трещины отмечается ее стабильный рост уже на первом участке нагружения. Заключительная стадия нестабильного роста трещины обычно сопровождается изменением характера разрушения переход от разрушения отрывом к разрушению сколом. [c.241]

В главе V рассматривается нестабильное развитие трещин при циклическом на>-груженни и условия перехода от усталостного к хрупкому разрушению. [c.5]

На основе оригинальных экспериментальных исследований обоснованы скачкообразный характер развитая усталостных трещин для циклически разупрочняю-щихся сталей в охрупчепном состоянии и существенное снижение характеристик, вязкости разрушения этих сталей при циклическом нагружении по сравнению со статическим нагружением. Описана модель, позволяющая прогнозировать влияние цикличности нагружения на характеристики вязкости разрушения по реологическим-свойствам материалов и прогнозировать долговечность с учетом стадии нестабильного развития трещин. [c.5]

Развитие трещины скачками перейдет в стабильный ее рост при / l развития усталостных трещин определяется аналогично схеме, приведенной на рис. 130, а (кривая 2), но предельная несущая способность материала или конструктивного элемента определяется и в случае рис. 130, б и в случае рис. 130, в характеристикой Кос (так как трещина после страгивапия распространяется быстро). В случаях, описанных на рис. 30, д Kf Ki < [c.216]

Рис. 132. Схема пагружепня образца при расчете нестабильного развития трещины

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...