Развитие трещины нестабильное стабильное

При решении вопроса о влиянии различных факторов на диапазон изменения шага усталостных бороздок необходимо показать, от какого параметра в большей степени они зависят максимального коэффициента интенсивности напряжений или размаха коэффициента интенсивности напряжений в переменном цикле. В случае нестационарного режима нагружения за счет изменения асимметрии цикла i >0 происходит существенное изменение диапазона возможных величин AKi)i, а следовательно, и величин б . Нестационарный режим нагружения основное влияние оказывает на предельную величину шага усталостных бороздок 6 характеризующей переход в развитии трещины от стабильного к нестабильному разрушению. Граница перехода от разрушения по механизму сдвига тип II) к отрыву характеризуется аналогичной зависимостью изменения величины Л/Г], что соответствует случаю стационарного режима на-гружения (рис. 118). [c.275]

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа возникновение трещины, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. В зависимости от материала, геометрии изделия и условий нагружения продолжительность стадии медленного развития может быть различной либо совсем отсутствовать, либо быть весьма длительной. В последнем случае отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии контроля за их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. Для этого необходимо знание скорости медленного развития и критического размера трещины, свыше которого начинается ее нестабильное распространение. [c.545]

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]

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]

В большинстве случаев вязкость разрушения Ki в упругопластической среде характеризует начало локально неустойчивого (нестабильного) развития трещины. Если состояние тонкой структуры устойчиво, то развитие трещины в таких случаях будет скачкообразным (т. е. вслед за интервалом быстрого развития трещины при постоянной внешней нагрузке следует период стабильного роста трещины при увеличении внешней нагрузки и т. д.). Если число скачков достаточно велико, т. е. велик линейный размер подросшей трещины при выполнении условия тонкой структуры, то устанавливается некоторое среднее влияние предыстории, так что можно говорить о том, что коэффициенты интенсивности напряжений в момент начала нестабильного движения трещины и в момент ее остановки постоянны для данного материала (но, вообще говоря, различны, причем Ki в начале движения, очевидно, больше, чем Ki в момент остановки). [c.259]

На основе различия между медленным (стабильным) и быстрым (нестабильным) периодами развития трещины Дж. Р. Ирвин предложил методику испытаний и расчета для оценки несущей способности образца (элемента конструкции), содержащего трещину известной длины [1, 11, 16]. Эта методика получила распространение в США и отчасти в других странах при испытании металлов, пластмасс, клеевых соединений и даже стекол [1, 11, 16]. Предполагается, что поле напряжений вблизи трещины может быть охарактеризовано методами теории упругости и теории пластичности, на основе которых выведены формулы для растягиваемой пластины конечной ширины, имеющей или острый центральный надрез или симметричные острые боковые надрезы. При этом особой поправкой учитывается также локальная пластическая деформация вблизи трещины. Местные напряжения выражаются через коэффициент интенсивности напряжений К, который по Дж. Р. Ирвину достигает критической величины Кс в момент перехода от стабильного (докритического) к нестабильному (закритическому) разрушению. Величина Ке зависит от степени стеснения пластической деформации. На это указывает, в частности, уменьшение Кс с увеличением толщины листов. [c.128]

С растут и при переходе стабильного развития трещины в нестабильное принимают критические значения [c.246]

Процесс хрупкого разрушения в зависимости от характера нагружения (статическое, циклическое) может включать три этапа возникновение трещин, медленное (стабильное) их развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. Отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии, что рабочие нагрузки относительно малы и не приводят к страгиванию трещин, или в случае непрерывного контроля за их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. [c.76]

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа возникновение трещин, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. Отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии контроля за их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения. [c.154]

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Предельное состояние материала с распространяющейся в нем усталостной трещиной первоначально достигается в середине ее фронта, где стеснение пластической деформации максимально. Происходит статическое проскальзывание трещины, а затем оно реализуется уже по всему фронту, в том числе и у поверхности образца или детали. Предельное состояние отвечает началу нестабильности развития разрушения, что отражает переход через точку бифуркации, когда материал имеет высокую неустойчивость по отношению к параметрам цикла нагружения. Небольшие флуктуации в условиях нагружения порождают дискретный переход к быстрому разрушению при разном размере трещины от образца к образцу, что отражает рассеивание предельной величины КИН для этапа стабильного роста трещины. Эго также отражается в колебаниях выявляемой предельной величины шага усталостных бороздок или скорости роста трещины в момент перехода к нестабильности. [c.287]

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]

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]

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]

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]

Ниже рассмотрены методики и результаты исследования кинетики развития усталостных трещин и критических значений коэффициентов интенсивности напряжений для ряда металлов в связи с влиянием температуры, скорости деформирования и цикличности нагружения и рассмотрена модель перехода от стабильного к нестабильному развитию трещины, учитывающая неупругий характер деформирования металла в вершине трещины и дающая возможность объяснить различие критических значений коэффициентов интенсивности напряжений при статическом динамическом KiD и циклическом Kj/ нагружениях. [c.304]

А — отчетливо выраженная нестабильность Б — экспериментальная кривая для алюминиевого сплава 7075-Т6 (типа В95), по данным Дж, М. Крафта В — временная нестабильность, связанная с внезапным развитием прямого излома, с последующим изломом смешанного вида при стабильном росте трещины Г — скачкообразный рост сопротивления развитию трещины, присущий в известной степени любому реальному материалу (Дж. Сроули и У. Браун [46]) [c.198]

В общем случае переход от стабильного развития трещины к нестабильному (хрупкое разрушение) сопровождается скачками трещин, число и размер которых зависят от свойств материала и условий испытания, в свн-зп с чем следует различать вязкость разрушения при цпклическо.м пагруж -НИИ, соответствующую первому скачку и вязкость при полном разрешении К. Характе истики вязкости разрушения и могут бы ь [c.340]

В ходе изучения кинетики зарождения и развития усталостной трещины было показано, что к моменту последнего полета вертолета в лонжероне лопасти усталостная трещина протяженностью около 80 мм уже имела место при окончательной длине трещины около 110 мм и ее площади около 60 % по отнопгенню ко всему сечению лонжерона. Последний полет происходил при нестабильном развитии усталостной трещины, когда ее скорость существенно превышает указанную выше величину максимальной скорости стабильного роста трещины. Поэтому продвижение трещины было осуществлено на значительную длину, составившую около 20 мм (рис. 12.11). Причем характерно, что на относительном радиусе лопасти 0,5 процесс роста трещины шел менее интенсивно, чем на относительном радиусе лопасти 0,7. Из изменения параметров рельефа излома видно насколько близким к драматическому исходу было развитие усталостной трещины в лонжероне в последнем, коротком полете вертолета. Только в отдельных локальных зонах по сечению еще происходило устойчивое подрастание трещины. При частоте вращения лопасти 120 об/мин средняя скорость распространения усталостной трещины составила около 20/(10 X 120) = 1,6 10 м/цикл. Это на порядок больше, чем для максимальной скорости стабильного роста трещины в алюминиевых сплавах, что еще раз подтверждает драматический характер развивавшихся событий в последнем полете вертолета. [c.649]

В большинстве конструкций после старта трещины наблюдается стадия стабильного разрушения, которая обычно завершается переходом к нестабильному, а затем динамическому развитию процесса разрушения. Сопротивление конструктщи росту трещины характеризуют кривой Кл (рис. 11.4.2) либо диаграммами статического (рис. 11.4.3, а) или усталостного (рис. 11.4.3, б) разрушения. По ним определяют параметры разрушения в момент г начала стадии нестабильного роста трещины (см. рис. 11.4.2) и в момент с достижения развивающейся трещиной (рис. 11.4.3, а) некоторой 1фитической скорости, а также [c.286]

В связи с указанным является актуальным дальнейшее развитие исследований по совершенствованию методов оценки напряженно-деформированного состояния В в. ршине трещины с учетом пластичности и структурных особенностей сплава, что-особенно важно для мелких трещин, и по разработке методов учета влияния условий нагружения и других факторов на критерии стабильного и нестабильного развитие тоещии. [c.3]

Эксплуатационные и конструктивные факторы, оказывающие большое влияние на закономерности стабильного и нестабильн010 развития усталостных трещин, особенно на участке III диаграммы, такие, как температура испытаний, толщина образцов, асимметрия цикла, частота нагружения, в рассмотренных зависимостях не учитываются и их влияние на закономерности стабильного и нестабильного развития усталостных трещин может быть оценено только экспериментально. [c.31]

В литературе мало уделяется внимания третьему участку кинетической диаграммы усталостного разрушения (см. рис. 14). Обычно предполагается, что этот участок не представляет особого интереса так как в случае пластичных материалов на этом участке пластической деформацией охвачено все оставшееся сечение образца и имеет место вязкое разрушение, а в случае хрупких материалов разрушение образцов с трещиной происходит при характеристиках вязкости разрушения, близких к характеристикам, полученным при статическом монотонном нагружении. Однако исследования, выполненные в последние годы [162], показали, что для ряда материалов и условий нагружения разрушение при наличии треш,ин в условиях циклического нагружения может происходить при значениях характеристик вязкости разрушения, подсчитанных по общепринятым формулам, существенно более низких, чем при статическом нагружении, и сопровождаться скачками трещин (рис. 112). Очевидно, с практической точки зрения случай разрушения путем перехода от стабильного развития усталостной трещины к хрупкому разрушению при существенно более низких значениях характеристик вязкости разрушения является наиболее опасным и ему должно быть уделено достаточное внимание. В данной главе с использованием результатов, полученных в последние годы, рассматриваьотся нестабильное развитие усталостных трещин, условия перехода от усталостного к хрупкому разрушению и соответствующие этим условиям характеристики вязкости разрушения. [c.191]

В табл. 26 также приведены данные о склонности исследованных сталей к упрочнению или разупрочнению, определенной по результатам испытаний гладких образцов при циклическом нагружении. При отсутствии экспериментальных результатов, выполненных при циклическом нагружении гладких образцов, склонность конструкционных сплавов к упрочнению или разупрочнению определялась по соотношению aJ 3o,2 для исследованных сплавов, которые в соответствии с работами (123, 129, 182] дают возможность классифицировать материалы на циклически упрочняющиеся ojooa > 1 6), циклически стабильные (1,4 ojoofi > i,2) и циклически разупрочняющиеся 1,2). Указаны также, выполняется или нет условие плоской деформации при разрушении образцов, и данные о числе скачков при нестабильном развитии усталостных трещин перед окончательным разрушением образцов. [c.208]

Обобщение результатов исследований закономерностей стабильного и нестабильного развития усталостных трещин, характеристик вязкости разрушения конструкционных сплавов различных классов при статическом, циклическом и динамическом нагружениях при различных температурах и вариантах термической обработки образцов различных толщин, изложенных выше, позволило предложить и обосновать модель разрушения конструкционных сплавов с трещинами при циклическом нагружении fl65], которая учитывает влияние цикличности нагружения на изменение реологических свойств материала в пластически деформируемой зоне у вершины трещины и динамический характер распространения трещины после ее страгивания. Модель позволяет прогнозировать соотношения значений характеристик вязкости разрушения при различных видах нагружения и кинетику нестабильного развития усталостных трещин для материалов различных классов в зависимости от режимов циклического нагружения. [c.210]

Здесь же, оставаясь в рамках механики сплошной среды, ограничимся рассмотрением кинетики трещины в виде модели (рис. 3.40) и будем полагать, что трегцина попадает в область трансстабильного состояния (для которой принято Alts = 0) со скоростью Vg а выходит из нее с начальной скоростью нестабильного развития vq 336]. Следует также отметить, что стабильный рост трегцины может вообгце отсутствовать. Таким образом, в рамках предлагаемой модели в момент начала нестабильного роста трегцины ее начальная скорость равна Vq. [c.249]

В заключение отметим, что изложенный аналитико-эксперимен-тальный подход позволяет оценивать удельную поверхностную энергию и скорость трещины при нестабильном ее развитии с учетом перехода от стабильного к нестабильному состоянию. Нестабильный рост трещины начинается со скоростью, меньшей максимальной скорости трещины в среде. Удельная поверхностная энергия и кинетика трещины в условиях нестабильного разрушения зависит как от максимальной скорости трещины в среде, так и от начальной скорости Vq нестабильного роста трещины. Значение скорости vq в немалой степени определяется критической длиной трещины (критическими напряжениями). [c.252]

Исследование проводили на световом бинокулярном микроскопе МБС-1. На изломе в направлении развития усталостной трещины от очага разрушения к зоне нестабильного разрушения выявлены четкие усталостные макролинии (рис. 141). Усталостная трещина, зародившись у наружной поверхности детали, развивалась практически симметрично относительно очага разрушения в обе стороны. Первоначальное развитие несквозной трещины на всю толщину стенки детали произошло при ее прорастании по наружной поверхности на длину около 15 мм. На поверхности излома детали на всех этапах развития стабильной усталостной трещины отс утствуют микроскосы пластической [c.317]

Выявленная закономерность формирования морфологии макрорельефа в направлении роста трещины позволяет интерпретировать кинетику усталостного разрушения следующим образом. В процессе нестационарного нагружения в изломе формируется группа макроусталостных линий, а в период установившегося режима происходит продвижение трещины с формированием гладкой зоны излома. На этапе ускоренного и нестабильного роста усталостн ой трещины появление числа макролиний большего, чем на этапе ее равномерного развития, может быть объяснено возрастанием чувствительности материала к тем циклам нагружения, которые ранее (на этапе стабильного роста трещины) не приводили к формированию макроусталостных линий. Помимо этого в период нестабильного роста трещины возможно чередование этапов дискретного статического проскальзывания усталостной трещины и последующего ее подрастания по механизму ускоренного усталостного разрушения. В последнем случае на изломе формируются небольшие по протяженности зоны с разной шероховатостью, между которыми имеется макроскопически четкая граница, отвечающая смене механизма роста трещины. Общее число блоков нагружения при росте сквозной трещины соответствует 6. [c.318]

Источниками хрупкого разрушения сварных конструкций являются, как правило, различного рода концентраторы напряжений типа трещин. В этой связи большое значение приобретают показатели, характеризующие спос )бность материала препятствовать стабильному и нестабильному распространению трещин. В соответствии с положениями механики разрушения, развитыми на основе идей Гриффитса — Ирвина, сопротгшление хрупкому разрушению характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений К1, значение которого з зависи.мости от уровня номинальных напряжений а и длины трещины / в бесконечной пластине определяется по формуле [c.133]

При исследовании усталости металлов трещинам всегда уделялось Гюльшое внимание 244, 505, 775, 1075]. В последнее время интерес к этой проблеме особенно возрос в связи с успехами в разработке методов оценки напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и появившейся возможностью перехода от качественной оценки роли трещин в процессе усталости металлов к количественному описанию условий страгивания трещин, закономерностей их развития и окончательнм о разрушения с учетом геометрии деталей и трещин в них, условий нагружения и свойств материала. Такой подход дает возможность рассматривать предел выносли-игюти как максимальные напряжения, при которых технологические и эксплуатационные трещины или трещины, возникшие в процессе циклического нагружения, не могут развиваться. Окончательное разрушение детали определяется условиями перехода от стабильного развития усталостной трещины при циклическом нагружении к нестабильному, которое в некоторых случаях может быть хрупким. Особенно большие возможности дает такой подход для описания кинетики развития усталостных трещин и совершенствования методов оценки долговечности деталей при наличии трещин. [c.297]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...