Скачок трещины

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]

В ряде случаев заключительная стадия РУТ сопровождается хрупкими скачками трещины, количество которых возрастает с понижением температуры испытания. Предполагают, что это связано с тем, что главное растягивающее напряжение при раскалывающем разрушении возникает не в вершине распространяющейся трещины, а на расстоянии 1 -2 диаметров зерна впереди нее. В этом случае в изломе появляется узкая зона, в пределах которой имеются фрактографические признаки образования микротрещин впереди магистральной трещины. [c.64]

Соотношения (2.10) и (2.11) свидетельствуют о необходимости введения корректировок в определяемую вязкость разрушения не только на геометрию образца, но и на геометрию фронта трещины. Ее длина определяется пластическими свойствами материала и различиями в напряженном состоянии материала вдоль фронта трещины. Применительно к плоскому элементу конструкции имеет место зависимость вносимой энергии в образец при его одноосном растяжении от ширины пластины (2.4). Это связано с тем, что по мере увеличения ширины пластины появляется возможность немонотонного нарушения сплошности материала в результате релаксации напряжений после страгивания трещины в условиях вязкого поведения материала. Трещина производит скачкообразное перемещение, после чего происходит релаксация напряжений в вершине переместившейся трещины и она останавливается. Для ее дальнейшего продвижения нужно повысить уровень напряжения, что сопровождается следующим скачком трещины. После каскада скачков трещины происходит окончательное разрушение пластины. [c.108]

Вдоль фронта усталостной трещины развитие разрушения связано с каскадом скачков в момент увеличения размера несплошности материала, реализуемых в разных условиях по напряженному состоянию материала. Одинаковый скачок трещины может быть на рассматриваемой длине трещины при разных условиях внешнего воздействия, как это было показано в главе 2. [c.202]

Безразмерный параметр указывает на закон формирования скачков трещины в направлении развития усталостного разрушения. Максимальное значение согласно принятым допущениям, соответствует Ро = 1. Следовательно, константа Ср = в соответствии с соотношением (4.37). [c.205]

Поддержание устойчивости прироста усталостной трещины в цикле нагружения, что отражается в сохранении постоянства величины шага усталостных бороздок, связано с высокой стабильностью системы. Даже неравномерность распределения энергии вдоль фронта распространяющейся трещины не оказывает существенного влияния на величину прироста трещины в цикле нагружения. Бо.дее того, имеет место ситуация, когда на возрастающей длине трещины происходит дискретный переход на меньший уровень шага усталостных бороздок. Фактически у кончика трещины происходит резкое снижение темпа формирования свободной поверхности в локальном объеме материала, если в соседних объемах произошло резкое проскальзывание трещины, и часть всей сообщенной материалу энергии циклического нагружения перераспределилась по зонам или участкам вдоль фронта трещины. Формирование фронта усталостной трещины имеет волнообразный характер. Это волновой процесс нарастания и убывания величин скачков трещины, когда наиболее типичной ситуацией является поддержание темпа прироста усталостной трещины в локальном объеме материала на одном уровне с нулевым ускорением. [c.211]

Развитие трещины может произойти в случае регулярного нагружения в условиях постоянства деформации и постоянства нагрузки. При постоянстве деформации сохраняется постоянство плотности энергии деформации и разрушения, когда выполняется условие первого уравнения синергетики. При постоянстве нагрузки сохраняется постоянным ускорение роста трещины в соответствии со вторым уравнением синергетики. Показатель степени при коэффициенте интенсивности напряжения в этом случае соответствует четырем. Итак, для условий нагружения с постоянной нагрузкой каскад скачков трещины при ее развитии на масштабном уровне мезо И характеризуется соотношением [c.222]

На основании соотношения (4.59) может быть проведена оценка минимальной величины прироста трещины в цикле нагружения (скачок трещины) или скорости роста трещины, которые соответствуют последовательному процессу продвижения трещины в каждом цикле нагружения. Воспользуемся для этого представлением о кванте разрушения материала, рассмотренным применительно к сталям [127]. [c.225]

Сами значения наиболее часто встречающихся величин скачков трещины для алюминиевых сплавов могут быть взяты из [87, 89, 125, 126]. [c.229]

Введение относительной деформации в какой-то мере учитывает объемность напряженного состояния в верщине трещины. Скачок трещины реализуется в цикле нагружения в тот момент, когда деформация в плоскости трещины, соответствующая поперечному сужению в процессе монотонного растяжения, не исчерпывается полностью. Применительно к исследованным материалам при частоте нагружения 1,0 Гц было получено [c.240]

Далее, в этом разделе мы проверили гипотезу о том, что распространение трещины в композитах происходит путем активации дефектов внутри критического объема в окрестности кончика трещины. Эта гипотеза была подтверждена при экспериментальном исследовании детального и общего видов распространения трещины. При растяжении наблюдались случайные скачки трещины поперек волокон, а при сдвиговом нагружении скачки поперек волокон имели определенную ориентацию. После скачка трещины на пути ее остаются стрингеры неразрушенных волокон. Влияние локальной неоднородности, вызванной наличием волокон стрингера, можно оценить при помощи введения эквивалентных условий на границе, вне которой композит считается однородным и анизотропным. Наша модель не только позволила обнаружить, что технологические дефекты способны улучшить сопротивление росту трещины в статически испытываемых композитах, но также позволила описать основной характер роста трещины под действием повторных нагружений и, таким образом, объяснить причину более высокого сопротивления усталости композитов. [c.255]

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]

Итак, изложенные здесь подходы позволяют объяснить хрупкие скачки трещины в стали 15Х2МФА—П. [c.224]

Для вывода на основе выражения (47.23) уравнения кинетической диаграммы разрушения t = f(.K) необходимо заметить сле-д> ющее. Если при данном К моменту разрушения соответствует ниспадающая ветвь кривой С — С х, t ), 0 х 8, то в качестве длины элементарного скачка трещины естественно принять А/ = = Xt = б. Если же этому моменту соответствует восходящая ветвь (рис. 47.5, б), то зона предразрушения при подрастании трещины пересечет область, достаточно насыщенную водородом, а длина элементарного скачка трещины увеличится до границы, от которой начинается резкое убывание функции С (х, t ), т. е. до = = Хт = 2б. Таким образом, в качестве длины скачка трещины следует принять Д/==х(т)б, где величина 1 х(т) < 2 учитывает характер распределения концентрации впереди вершины трещины. [c.359]

Во время проведения опыта при определенной величине нагрузки на образец часто наблюдается предкри-тическое раскрытие трещины, за которым при дальнейшем повышении нагрузки следует скачок трещины. [c.334]

Коэффициент пропорциональности f в экспериментах был близок единице при стандартном отклонении в определяемой величине вязкости разрушения в пределах от 3 до 7,5 %. Следовательно, между соотношениями (2.11) и (2.12) различия непринципиальны при проведении оценок вязкости разрушения или решении обратной задачи по определению уровня максимального напряжения в момент скачка трещины в плоском элементе конструкции. [c.108]

Комбинированное нагружение может оказывать одновременно влияние на размер зоны пластического затупления вершины трещины и на размер зоны пластической деформации. Помимо того, пластичность материала позволяет реализовать скачок трещины пос.ле ее страгивания тем меньшей величины, чем менее стеснение пластической деформации. Проверка этой гипотезы была осуществлена на крестообразных образцах из алюминиевого сплава Д16Т в условиях двухосного нагружения с соотношением главных напряжений в интервале от -1,0 до 1,0 [91]. [c.110]

Минимальная величина скачка трещины ограничена параметрами кристаллической рещетки. Она не может быть меньше расстояния между двумя соседними атомами. Обычно на кинетических кривых выделяют границу для СРТ, которая характеризует величину прироста в цикле нагружения, равного одному параметру кристаллической решетки [78, 79]. Меньшие величины осредняемо-го прироста трещины за некоторое число циклов нагружения характеризуют явление накопления повреждения материала за несколько циклов, прежде чем происходит дискретное подрастание трещины. Чем больше циклов затрачивается на накопление повреждений в материале перед скачком трещины, тем больше расхождение регистрируемого в опыте среднего прироста трещины за цикл нагружения с реальным. [c.203]

Таким образом, стадия развития усталостных трещин может быть охарактеризована последовательностью микроприращений (скачки) трещины в цикле нагружения и последовательностью соответствующих им значений КИН, являющихся также константами материала. При таком подходе оказывается возможным для любых условий внешнего воздействия на материал или, что то же, на элемент конструкции использовать универсальное соотношение между набором упорядоченных скачков трещины и эквивалентных КИН. Указанное соотношение инвариантно по отношению к условиям внешнего воздействия при сохранении неизменным механизма разрушения для варьируемых условий внешнего воздействия. [c.204]

В этом случае эквивалентный КИН характеризует ту часть энергии, которая расходуется только на подрастание трещины в микротуннеле. Соотношение (4.34) позволяет выразить скачок трещины через некоторый безразмерный параметр, учиты- [c.204]

Размер скачка трещины 8, или величина ее прироста в цикле нагружения зависит только от локального напряженного состояния и однозначно определяется степенью стеснения пластической деформации перед вершиной мезотуннеля независимо от способа и условий внешнего воздействия на материал. [c.205]

В результате исследования роста усталостных трещин в монокристаллах алюминия вьшвлен следующий ряд уровней дискретного подрастания трещины [125] 7 13 30 38 нм. При больших размерах скачков трещины происходил нестабильный процесс разрушения с формированием вытянутых элементов рельефа типа вырожденных ямок. [c.225]

Выявленные закономерности роста усталостных трещин в алюминиевых сплавах на стадии I, когда определяющую роль играют процессы продольного и поперечного скольжения при формировании псевдобороздчатого рельефа излома, позволили рассчитать последовательность скачков трещины. В частности, для диапазона приростов трещины в пределах размеров, совпадающих с размерами ступенек сброса в полосах скольжения, получена последовательность 2,3 2,77 3,5 3,34 [c.227]

По указанным выше усредненным данным для первого порогового коэффициента интенсивности напряжений, соответствующего скачку трещины 4,75 10 м, глубина поверхностной полуэллипти-ческой по форме трещины составила около 3,8 мм. Тогда с учетом геометрии трещины можно записать [c.656]

Ву [73] заметил, что в однонаправленном слоистом композите распространение трещины, хотя внешне и кажется коллинеарным с начальной трещиной, в действительности происходит микроскопически малыми скачками вдоль волокон. Скачки трещины имели случайное направление при симметричном нагружении и были преимущественно ориентированы при антисимметричном нагружении. Эти виды скачкообразного распространения трещины [c.243]

Дополнительные доказательства дают фотографии, приведенные на рис. 20. На рис. 20, а показаны случайные скачки трещины (обозначены стрелками) при растяжении на рис. 20, б видны однонаправленные скачки трещины под действием сдвига на рис. 20, в показана трещина, скачки которой меняют направление при изменении направления сдвиговых напряжений. По-видимо-му, как и предполагалось, основное направление скачков трещины действительно определяется направлением, соответствующим совпадению векторов напряжения и прочности. Кроме того, заметим, что, поскольку такие модели распространения трещины наблюдаются как в плоских пластинах композитов, полученных в результате прессования препрегов ), так и в намотанных образцах (рис. 20), мы можем предположить, что подобное поведение характерно не только для определенных композитов и данной технологии производства. [c.245]

Для процесса ЗР характерно скачкообразное продвижение трещин вплоть до перехода в лавиннообразную стадию разрушения (окончательный долом). Скачки трещин происходят по-механизму хрупкого, во многих случаях межзеренного разрушения. Каждый хрупкий скачок трещины при ЗР, по-видимому, должен подготовляться процессом накопления повреждений и поэтому отражает в общей сложности стадию медленного развития разрушения. [c.60]

Нестабильность (скачок) трещины происходит в момент исчерпания пластичности в зопе деформации впереди у ее вершины. Это означает, что при определенных условиях внешнего прикладываемого нагружения (достижение порогового значения напряжения) процесс протекает самопроизвольно и на его развитие незначительно влияют внешние факторы, В этих условиях процессы пластической деформации и разрушения обладают свойством автомодельности. Обнаружение начала нестабиль- [c.110]

Полученные результаты были объяснены на основе модели, которая предполагает, что в процессе циклического нагруягения в вершине трещины свойства материала изменяются, что приводит к скачку трещины. В случае, если при выходе трещины из повреяк-денной зоны X >. Хдс происходит окончательное разрушение, если К < Квс, то развитие тренщны тормозится и стабильно продолжается до следующего скачка. [c.12]

При коррозионной усталости трещины возникают по месту небольших язв, формирующихся у неметаллических включений на стойких полосах скольжения. Эти язвы появляются в результате локальной коррозии и со временем углубляются, некоторые из них перерождаются в трещины. По мере периодического нагружения углеродистых и низколегированных сталей в коррозионных средах происходит сдвиг значения электродного потен-вдала металла в отрицательную сторону [72]. Такое явление частично, на наш взгляд, обусловлено включением в общую поверхность металла также и поверхностей трещин, стенки которых имеют более отрицательное значение потенциала, поскольку активированы отрывом в момент механических скачков трещины. [c.53]

По месту очередного скачка трещины возникает коррозион-но-актнвная свеЖеобразованная поверхность (СОП), интенсивная коррозия которой обусловливает подкисление исходной нейтральной средь и протекание катодного процесса с водородной деполяризацией, т. е. создает условия для поступления охруп-чивающего водорода в металл. Таким образом, коррозионная активность СОП обусловливает Не только Чисто коррозионное подрастание трещины на скачкообразном этапе ее развития, но и поступление охрупчивающего водорода в металл. Следовательно, свойства СОП металла по месту его мгновегаого разрыва [c.71]

Нами была проведена работа по получению СОП в результате мгновенного разлома электроизолированного металлического образца по острому концентратору напряжений в электролите. При этом имитировалось основное условие образования СОП непосредственно в трещине — мгновенный разрыв металла по концентратору напряжений вследствие деформации нормального отрыва. Есть основание полагать, что коррозионно-электрохими-ческие свойства такой СОП будут наиболее соответствовать свойствам ООП в вершине подрастающей скачками трещины. [c.73]

Рассмотрим подробнее сущность чисто механического скачка трещины. Наибольшее напряженное состояние металла возникает не в вергшше трещины, а на некотором расстоянии от нее, т. е. очередной скачок трещины возникает именно из зоны перед вершиной трещины, где реализуется наивысший уровень трехосных растягивающих напряжений, навстречу вершине. Как уже указывалось, водород, растворенный в металле, диффундирует (стекается) в зону наибольших напряжений перед вершиной трещины. Концентрация его может существенно превышать концентрацию водорода в объеме металла, где уровень напряжений много меньше. Акт локального разрушения (скачок трещины из рассмотренной зоны) произойдет тогда, когда в данной зоне сложится критическая комбинация из концентрации там водорода и приложенных напряжений. Эта комбинация не постоянна чем выше концентрация охрупчивающего водорода, тем ниже уровень разрушающих напряжений, и наоборот [33,37,49]. [c.80]

Взяв за основу указанные выше представления, размер механического скачка трещины на величину А/м можно в первом приближении принять равнь1м расстоянию от вершины трещины до точки максимума напряжений, откуда реализуется скачок трещины. В литературе [33,37,49] это расстояние составляет [c.80]

После очередного чисто механического скачка трещины на величину Д/ в ее вершине возникает активная СОП, образующая короткозамкнутую гальванопару с берегами трещины, на которых поверхностные пленки уже сформировались. По нашим измерениям, экстремальное значение э. д. с. подобной гальванопары для углеродистых сталей в 3 %-м водном растворе Na l 80 [c.80]

Из уравнения (13) следует, что порщм водорода 0h21 поступившая в металл вследствие реализаций очередного скачка трещины с образованием СОП, пропорциональна длине механического продвижения трещины за скачок. С учетом сказанного, а также того, что площадь анодного электрода (СОП) в первом приближении будет равда произведению длины скачка трещины Л/м на удвоенную ширину трещины, получим [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...