Раскрытие вершины трещины

Тип раскрытия вершины трещины Тип I и II [c.57]

Пластическое раскрытие вершины трещины бс как мера локальной пластической деформации у вершины трещины и критерий разрушения в нелинейной механике разрушения [c.482]

В подавляющем большинстве случаев разрушения элементов авиационных конструкций реализуется нормальное раскрытие берегов трещины. В этом случае предельное состояние материала с трещиной может быть эффективно определено на основе (5г) -модели, в которой момент перехода к нестабильности разрушения определяется достижением критического (Ьг)к раскрытия вершины трещины [48]. [c.103]

Все различия в поведении материала в момент перехода к статическому проскальзыванию могут быть охарактеризованы через два параметра зону пластической деформации перед страгиванием трещины и зону вытягивания, определяющую интенсивность процесса пластического затупления вершины трещины. Зона вытягивания характеризуется двумя параметрами высотой h t и шириной dst [61, 80-91]. Оба указанных размера пропорциональны раскрытию вершины трещины, и применительно к высоте в общем случае записывают [c.110]

Оказалось, что наиболее ярко влияние второй компоненты нагружения на достижение предельного состояния выражено в размере зоны статического проскальзывания в момент перегрузки. Если в области двухосного растяжения имело место монотонное убывание зоны проскальзывания, с ее исчезновением при соотношении главных напряжений -1,0, то в области растяжения-сжатия имело место немонотонное изменение размеров указанной зоны. Сначала ее размер убывал при увеличении второго напряжения сжатия, а далее происходило вновь нарастание размера зоны статического проскальзывания. Изложенные результаты эксперимента свидетельствуют о синергетической ситуации в вершине трещины, когда в момент перехода к статическому проскальзыванию при монотонном увеличении раскрытия вершины трещины могут одновременно участвовать в процессе два фактора, оказывающих влияние друг на друга. [c.111]

Условие (2.16) учитывает одновременно изменение раскрытия вершины трещины из-за перенапряжения материала через поправку f(ku/ki) и изменение размеров зоны пластической деформации через поправку / а/г ). Предел текучести материала в уравнении (2.20) отвечает условию одноосного растяжения. [c.112]

В реальных условиях эксплуатации разрушение элемента конструкции наступает при неизвестной комбинации условий нагружения, влияющих на раскрытие вершины трещины. Поэтому практическое использование уравнения (2.21) может быть осуществлено путем введения представления об эквивалентном уровне напряжения по соотношению [c.112]

Однако в этом случае следует учитывать роль агрессивной среды. Она препятствует раскрытию трещины, что наиболее характерно для среды водорода [98, 99]. Такая ситуация была подробно исследована для сталей, и в общем случае получено выражение для раскрытия вершины трещины [99] [c.114]

Принцип подчинения означает, что применительно к силовому воздействию на элемент конструкции, например, по нескольким направлениям, их роль в развитии разрушения может быть рассмотрена через раскрытие у вершины трешины. Широкий спектр многофакторных воздействий на элементы авиационных конструкций приводит к реализации нормального раскрытия берегов усталостных трещин. При этом тот или иной фактор воздействия увеличивает или уменьшает раскрытие берегов трещины, не меняя вида или типа самого раскрытия. Следовательно, через величину нормального раскрытия вершины трещины, как параметр порядка, можно охарактеризовать широкий спектр условий внешнего воздействия на элемент конструкций при распространении в нем усталостной трещины, например, в соответствии с соотношением (2.20). [c.121]

Анализ раскрытия вершины трещины без детализации процессов, которые могут иметь место, свидетельствует, что при равенстве приращения трещины половине раскрытия ее вершины скорость роста трещины может быть получена из соотношения [4] [c.189]

Раскрытие вершины усталостной трещины определяется уровнем остаточных напряжений, возникающих в пределах зоны пластической деформации перед ее вершиной. Это служит основанием для установления корреляции между продвижением трещины в цикле нагружения и радиусом зоны пластической деформации. Возможны две ситуации упругое и пластическое раскрытие вершины трещины. В первом случае работа пластической деформации осуществляется преимущественно перед вершиной трещины и связана в основном с формированием зоны пластической деформации. Во втором случае происходит и формирование зоны, и пластическое деформирование материала, приводящее к затуплению вершины трещины. За счет возникновения остаточных напряжений в пределах зоны пластической деформации имеет место эффект закрытия трещины, который оказывает влияние на продвижение трещины в цикле нагружения. [c.244]

Правомерность практического использования соотношения (6.1) следует из многочисленных критериев, с помощью которых предлагается определять Kg [62-72]. При этом следует исходить из того, что при равенстве параметров, характеризующих напряженное состояние материала или раскрытие трещины, имеет место эквивалентность в поведении материала при распространении усталостной трещины для различного сочетания компонентов внешнего воздействия и скорость роста (или раскрытие вершины) трещины будет одной и той же. Одно и то же напряженное состояние может быть реализовано при множестве сочетаний параметров внешнего воздействия. Большинство исследований относится ко второй стадии роста трещины, и последовательность реализуемых процессов развития разрушения не рассматривается. [c.309]

Оценить количественно трещиностойкость трубных сталей в этих условиях позволяют критерии нелинейной механики разрушения. В данных исследованиях используется величина критического раскрытия вершины трещины, определяемая при испытании на трехточечный статический изгиб стандартных образцов с механическим надрезом, заканчивающимся усталостной трещиной. По измеренным в процессе испытаний перемещениям берегов дефекта Vi и соответственно на расстояниях и от его вершины находится [6] [c.282]

Определение сопротивления кольцевых сварных соединений многослойных труб инициированию трещин осуществлялось также на основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины). Образцы для испытаний сечением t X 2 t (рис. 3, б) вырезались поперек кольцевого шва. Механический надрез, заканчивающийся усталостной трещиной, располагался в металле шва. Нагружение образцов, измерение перемещений берегов трещины, а также вычисление критических зна- [c.285]

Описаны технологические особенности процесса механизированной сварки кольцевых швов многослойных труб в защитной газовой смеси Аг Oj + Oj. Приведены результаты оценки склонности металла сварных швов к хрупкому разрушению по данным определения ударной вязкости и величины критического раскрытия вершины трещины. [c.382]

Расчет долговечности или скоростей развития трещин может быть осуществлен либо на основе накапливаемого повреждения в вершине трещины с учетом максимальных деформаций в ее вершине с использованием зависимости (6.8), либо по раскрытию вершины трещины с использованием зависимости (6.6), либо по перемещению берегов трещины в процессе циклического нагружения. В последнем случае расчет оказывается наиболее простым и для его реализации используется зависимость (6.11) [c.267]

Подробно эти параметры рассматриваются ниже, однако следует отметить, что коэффициент К выражает интенсивность напряжений вблизи вершины трещины в сингулярном поле напряжений в упругом состоянии и одновременно характеризует интенсивность упругой энергии, раскрытие вершины трещины или коэффициент высвобождения энергии. [c.167]

Научное направление, основанное на использовании коэффициента интенсивности напряжений К, скорости освобождения упругой энергии при росте трещин G, раскрытия вершины трещины 6 как единственных параметров, характеризующих напряженно-деформированное состояние материала у вершины трещины и их критических значений Кс,Ос, с (поверхностная энергия), в качестве характеристик вязкости разрушения материалов при упругом нагружении тел с трещинами и хрупком характере их разрушения, получило название линейная механика разрушения . [c.8]

Существуют и расчетные методы определения раскрытия вершины трещины, но для тел и трещин сложной формы они сложны и недостаточно точны. [c.24]

Рис. 109. Зависимость раскрытия вершины трещины от коэффициента интенсивности напряжений для образцов толщиной 25 мм (/, 3) и толщиной 150 мм

При испытаниях на усталость в коррозионных средах для реализации этого механизма не обязательно наличие остаточной пластической деформации в том случае, когда толщина окисных пленок соизмерима с раскрытием вершины трещины. Поэтому этот механизм проявляется при низких припоро-1 овых скоростях трещины, когда невелико раскрытие трещины и возможно образование продуктов коррозии. При испытаниях в жидких средах и высоких частотах нагружения эффект закрытия тренцзны может быть связан с давлением среды, которая не успевает выйти из устья трещины. [c.54]

Однако, при нагружении конструкций из малоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталей, содержащих плоскостные дефекты, имеет место, как правило, развитое пластическое течение в вершине данных концентраторов (зона АВ на рис. 3.2). В общем случае это снижает опасность хрупких разрушений, так как часть энергии нагружения расходуется на образование пластических зон. В данных зонах напряжения и деформации уже не контролируются величиной коэффициентов интенсивности напряжений, а определяются из соотношений теории пластичности. Дпя некоторого упрощения описания процесса разрушения в механике разрушения вводят критерии, описывающие поведение материала за пределом упругости 5 — критическое раскрытие трещины и — критическое значение независящего от контура интегрирования некоторого интеграла. Деформационный критерий 5 основан на раскрытии берегов трещины до некоторых постоянных критических значений для рассматриваемого материала. На основе контурного Jj,-интеграла представляется возможность оценить момент разрушения конструкций с трещинами в упругопластической стадии нагружения посредством определения энергии, необходимой для начала процесса разрушения. При этом полагается, что критическое значение энергетического параметра, предшествующее разрушению, является характеристикой материала. Существуют также и другие характеристики разрушения, которые не получили широкого распространения на практике. Например, сопротивление микросколу [R ]. сопротивление отрыву, угол раскрытия вершины трещины, двухпараметрический критерий разрушения Морозова Е. М. и др. [c.81]

Важно подчеркнуть, что снижение раскрытия вершины трещины приводит не к снижению, а к возрастанию скорости роста трещины. Это происходит в результате того, что продвижение трещины не задерживает пластическая деформация, величина которой не может быть реализована в полной мере соответствующей пластическим свойствам материала. Разрушение происходит при сочетании таких двух факторов воздействия, как снижение скорости циклического нагружения, что повышает скорость роста трещины, и активизация разупрочнения материала в результате афес-сивного воздействия среды. [c.115]

Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания (пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Пластическое затупление снимает (снижает) концентрацию напряжений в вершине трещины (в вершине мезотуннеля). Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута (локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит срыв процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует. [c.177]

Переход на вторую стадию разрушения в мезотуннелях приводит к регулярному упругому раскрытию вершины трещины в каждом цикле приложения нагрузки, что сопровождается каскадом событий, связанных с формированием усталостных бороздок от дислокационных (единичных) трещин в полуцикле разгрузки материала в результате ротаций объемов материала в пределах зоны пластической деформации. Разрушение перемычек при этом может происходить путем сдвига и путем ротаций объемов материала. На начальной стадии формирования усталостных бороздок ротации в перемычках маловероятны, поскольку масштабный уровень для реализации этого процесса является еще недостаточным, чтобы возможно было формирование сферических частиц. Однако по мере продвижения трещины и нарастания скорости ее роста в результате увеличения коэффициента интенсивности напряжений возникает ситуация, когда формирование сферических частиц становится возможным. Этот переход происходит при достижении следующего масштаба параметров дефектной структуры внутри зоны, разграничивающего мезоуровни I и П. [c.180]

Экспериментально установленный факт нормального раскрытия берегов трещины при внешнем нагружении элемента конструкции по двум осям в соответствии с соотношением (6.31) позволил разработать расчетный метод определения размеров зон пластической деформации и раскрытия вершины трещины в условиях двухосного нагружения [59, 67]. На экспериментальных данных для сталей различных марок было показано, что в широком диапазоне для R = минус 1,0 0,38 и 0,55 имеется возможность получить близкие значения СРТ относительно расчетной величины AKgff (рис. 6.15). [c.312]

Принципиальной в анализе эффективности работы сигнализатора лонжерона оставалась оценка скорости стравливания давления из полости лонжерона при различном раскрытии трещины. При низкой скорости роста трещины раскрытие трещины столь мало, что стравливания воздуха и понижения давления в лонжероне может не происходить даже при значительной протяженности трещины. Это обусловлено не только малым раскрытием вершины трещины, но и малой величиной нерепада давления. [c.648]

В уравнении (12.4) безразмерные константы Сц и Сщ зависят только от коэффициента Пуассона и характеризуют влияние на развитие разрушения соответственно мод раскрытия вершины трещины и возникающих в трубчатом образце при его скручивании в плоскости трещин. Соотношение (12.1) свидетельствует о том, что при разном сочетании компонент растягивающих и сдвиговых нагрузок в условиях растяжения-скручива- ния можно использовать единую кинетическую кривую роста усталостных трещин. В этом случае эквивалентный коэффициент интенсивности напряжения представляет собой величину, зависящую только от поправки F(of) на угол скручива- ния при совместном растяжении с асимметрией и скручивании материала. Величина поправки, как и во всех случаях ее определения, может быть вы- числена для единой кинетической кривой (см. гла- ву 6) из простого соотношения [c.651]

Хан и Розенфильд [37] из условия нелинейности связи максимальной растягивающей деформации на границе пластической области размером А с раскрытием вершины трещины получили выражение для расчета Aie [c.247]

Кроме оценки механических свойств сварных соединений традиционными методами на стандартных образцах в программу механических испытаний входила также оценка стойкости металла шва против хрупкого разрушения по критериям механики разрушения. В качестве оценочного критерия использовалась величина критического раскрытия вершины трещины бс, учитывающая развитое пластическоз течение в области дефекта [4—61. ИспользОйались стандартные образцы, вырезанные из плоских сварных стыковых соединений, а также из сварных соединений натурных труб. [c.180]

Для трубных сталей в рассматриваемом диапазоне температур (выше Ti) существенно различаются значения критического раскрытия вершины трещины, соответствующие инициированию вязкого разрушения бс и переходу его в нестабильное состояние бс. При лабораторных испытаниях характеристика бе соответствует условиям достижения максимальной нагрузки и последующего полного разрушения образца. Авторы работ [7, 8] отмечают, что в вязком состоянии величина б,- зависит от типа образца, отношения его геометрических размеров и схемы нагружения. Сопротивление материалов возникновению вязкого разрушения б практически не чувствительно [8, 9] к указанным выше факторам и определяется на диаграмме нагрузка — перемещение берегов дефекта моментом первого стра-гивания трещины. В случае незначительного различия между бе и б он может быть зафиксирован на диаграмме скачком перемещения, наблюдающимся при инициировании трещины. В последнее время разрабатываются инструментальные методы установления момента возникновения вязкого разрушения, основанные на измерении электропотенциала, обработке сигналов акустической эмиссии и ультразвуковой дефектоскопии [10]. В настоящей работе величина бс определялась по результатам испытаний нескольких образцов, предварительно нагружаемых до различных уровней раскрытия вершины трещины. После разгрузки образцы охлаждались до температуры жидкого азота и окончательно разрушались. На поверхности излома измерялась величина приращения длины трещины [c.282]

Известно, что с уменьшением толщины проката сопротивление материалов инициированию разрушения повышается. Это связано с переходом в области трещины от условий плоской деформации к плоскому напряженному состоянию, С целью оценки влияния толщины материала на его трещиностойкость, определяемую величиной критического раскрытия вершины трещины б , были проведены следующие опыты. Из трубной стали 10Г2Ф толщиной 17,5 мм изготавливались основные образцы сечением t X t а длиной 80 мм. Уменьшение толщины некоторых образцов до 10 7,5 4 и 2 мм осуществлялось механическим сострагиванием. Другие размеры при этом оставлялись без изменения. Результаты испытаний, проведенных при комнатной температуре, показывают, что с уменьшением толщины пластины примерно до 6—7 мм величина б медленно повышается, а затем возрастает весьма существенно, превышая 0,57 мм при t = [c.283]

На основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины) исследовано влияние толш ины металла на его сопротивление инициированию вязкого разрушения. Показано, что тонколистовая рулонная сталь 09Г2СФ, специально созданная для многослойных труб, превосходит по трещиностойкости трубные материалы в больших толщинах, содержащие дефицитные легирующие элементы. Приведены результаты оценки трещиностойкости многослойных сварных соединений, выполненных но различным технологиям. [c.388]

На стадии развития трещин принцип суммирования повреждений также может быть применен и для зон в вершине трещин. При этом используются местные деформации раскрытия вершины трещины и перемещения ее берегов. В последнем случае принимается линейная связь между раскрытием трещины в вершине б и перемещением ее берегов и [119]. Выбор максимальных значений деформаций в вершине трещины на рассматриваемых этапах нагружения осуществляется для длин трещин, равных для статического и циклического нагружений. Предельные значения б и V принимаются на основе исгштания образцов соответствующих размеров, равных или близких размерам рассчитываемой детали. [c.252]

ТДеШшацйонн критерии М. Я, Леонов, В. В. Панасюк, Д. С. Дагдейл предложили деформационный критерий разрушения [86, 229J, предположив, что разрушение материалов с трещиной произойдет, если раскрытие вершины трещины б превысит предельную величину, обозначенную б . [c.23]

На рис. 109 для исследованных сталей 15Х2МФА (1) и 15Х2НМФА (I) представлены зависимости раскрытия вершины трещины от коэффициента интенсивности напряжений при статическом и циклическом нагружениях. На рис. ПО для образцов толщиной 150 мм показано раскрытие трещины на расстояние О—5 мм от вершины трещины, соответствующее различным фиксированным значениям коэффициента интенсивности нагружений при статическом и циклическом нагружениях. [c.185]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...