Трещины сопротивление распространению

Таким образом, после определения силы, которая движет трещину, сопротивление распространению трещины может быть получено по измерению скорости ее роста. [c.88]

Существуют способы оценки склонности металла к возникновению хрупкого разрушения и его сопротивления распространению хрупкой трещины. Наиболее распространенным способом оценки склонности к хрупкому разрушению являются испытания серии образцов Шарпи с V-образным надрезом на ударный изгиб при различных температурах. Критерий оценки — критическая температура перехода от вязкого к хрупкому разрушению 7, или порог хладноломкости (рис. [c.545]

Основное предположение линейной механики разрушения состоит в том, что трещина распространяется тогда, когда величина коэффициента интенсивности достигает критического значения, характерного для данного материала. Совершенно эквивалентная формулировка этого предположения состоит н том, что сила G, движущая трещину, превосходит критическое значение — сопротивление распространению трещины. Формула (19.4.4) утверждает эквивалентность двух этих формулировок. Что касается механического содержания принятой гипотезы и всей теории в целом, на этот вопрос можно ответить по-разному, а в рамках формальной теории вообще его можно не ставить. Тем не менее некоторые соображения могут быть высказаны. В оригинальной работе Гриффитса предполагалось, что освобождающаяся при росте трещины упругая энергия расходуется на увеличение поверхностной энергии если есть поверхностная энергия на единицу площади, то сила сопротивления движению трещины G = Анализ Гриффитса в течение долгих лет считался безупречным, хотя в нем содержится некоторый органический дефект. Энергия поверхностного натяжения вводится в уравнения теории как нечто данное и постороннее по отношению к упругому телу. На самом деле, поверхностная энергия есть энергия поверхностного слоя, свойства которого в той или иной мере отличаются от свойств остального материала и при решении задачи теории упругости этот поверхностный слой нужно как-то моделировать. Простейшая схема будет состоять в том, чтобы рассматривать поверхностный слой как бесконечно тонкую пленку с постоянным натяжением 7. Если контур свободного отверстия имеет кривизну, то поверхностное натяжение дает нормальную составляющую силы на контуре. При переходе к разрезу, в вершине которого кривизна становится бесконечно большой, поверхностное натяжение создаст сосредоточенные силы. В результате особенность у кончика трещины оказывается более высокого порядка, а именно, вида 1/г, а не 1/У г. На это обстоятельство было обращено внимание Гудьером, однако полное решение задачи было опубликовано много позже. В связи с этим можно выразить сомнение, связанное с тем, в какой мере пригодно представление о поверхностном натяжении в твердом теле как о натянутой бесконечно тонкой пленке, а особенно в какой мере эта идеализация сохраняет смысл при переходе к пределу, когда отверстие превращается в бесконечно топкий разрез. [c.664]

При неравномерном нагреве тел с трещинами последние оказывают некоторое сопротивление распространения тепла в теле. Это сопротивление обусловлено нарушением сплошности среды, причем между противоположными поверхностями трещин не всегда имеют место идеальные условия теплообмена. Поэтому функцию температуры Т(х) в теле с трещинами можно представить в виде суммы двух составляющих [c.347]

Граничные условия, которым удовлетворяет функция Tix) на поверхности трещины, зависят от сопротивления распространению тепла в теле, которое оказывают трещины. Если же через их поверхности происходит нагрев тела (нагреваемые трещины), то на поверхностях трещин известна температура Т . Поэтому граничные условия на противоположных 5 поверхностях трещины, занимающей область S, могут быть представлены в виде [c.348]

В теории теплопроводности различают и другие граничные условия на поверхностях трещин. Математически они выражают собой условия неидеального теплового контакта между противоположными поверхностями трещин, а физически — сопротивление, которое трещины оказывают распространению тепла [78]. [c.349]

В связи с этим для мягких малоуглеродистых сталей имеет значение оценка их сопротивления распространению трещин при номинальных напряжениях, достигающих и превышающих предел текучести, т. е. при достижении предельных состояний на стадии общей пластичности. При хрупких состояниях этих сталей, для которых ак<0,8 Стт, используют приближенные выражения (2.16) и (2.19), связывающие критические напряжения и критическое раскрытие трещины для стадии инициирования быстро протекающего разрушения. Для квазихрупкого состояния, для которого критические значения номинальных напряжений приближаются к пределу текучести От, используют более полные выражения (2.20) и (2.21) с учетом ограниченной ширины пластины типа б (см. рис. 3.11), испытываемой на растяжение. Выражения (2.19) и (2.23) позволяют по раскрытию тре- [c.57]

Определение характеристик сопротивления распространению трещины (трещиностойкости) металлов при циклическом нагружении. Методические указания.— Физ.-хим. механика материалов, 1979, № 3, с. 83—97. [c.204]

Установлена также зависимость распространения усталостной трещины в титановых сплавах от структуры и состава. Пороговые значения Kff, и Kf чувствительны к структуре, содержанию примесей, особенно водорода [112 — 114]. Наиболее высокое сопротивление распространению усталостных трещин имеет игольчатая мартенситная структура по сравнению с равноосной глобулярной [115, 116]. Фрактографические исследования изломов свидетельствуют о существовании других критических параметров интенсивности напряжений, связанных со структурой, которые расположены между v К [c.147]

Коэффициент сопротивления распространению трещин х= = ( —Л т)/Л т — характеристика сопротивления росту трещин при данном уровне напряжений (Отношение живучести к общей долговечности). [c.15]

Независимо от уже имевшихся количественных оценок некоторые исследователи указывали, что свойства композитных материалов должны зависеть от того, насколько поверхности раздела отличаются по свойствам от матрицы и волокна. Купер и Келли [13], например, делят характеристики композитного материала на те, которые определяются в основном прочностью поверхности раздела при растяжении о , и те, которые определяются сдвиговой прочностью Тг. В числе характеристик, определяемых прочностью поверхности раздела при растяжении, авторы называют поперечную прочность, прочность на сжатие и сопротивление распространению трещины в процессе расслаивания при испытании на растяжение. К характеристикам, которые определяются в основном сдвиговой прочностью, относятся критическая длина волокна (длина передачи нагрузки), характер разрушения при вытягивании волокон и деформация матрицы в изломе. Теория Купера и Келли будет рассмотрена ниже. [c.19]

Рис. 5. Различные случаи сопротивления распространению трещины [45].

Рис. 6. Изменение интенсивности выделения энергии при продвижении трещины на единицу длины и сопротивления распространению трещины по мере продвижения последней [45].

Помимо снижения массы решаются и другие не менее важные задачи снижение стоимости производства, эффективное использование высокопрочных волокон и таких особенностей материалов, как высокое сопротивление распространению трещины и др. [c.468]

В этом интервале содержания частиц разрушение считается хрупким, потому что композит разрушается при напряжении ниже действительного (в инженерном представлении) предела текучести матрицы. Так как слои пластичной матрицы очень тонкие, а степень пластического стеснения высокая, поэтому предотвращается релаксация местной концентрации напряжений, что приводит к возникновению трещины. Прочность определяется сопротивлением распространению трещины в композитной структуре, которое в основном зависит от количества и распределения пластичной фазы. Можно утверждать, что увеличение среднего свободного пути в матрице приводит к повьппению прочности вследствие уменьшения степени стеснения. [c.93]

На скорость роста трещин оказывает влияние форма границ. Микроструктура с волнистыми границами, закрепленными дисперсными карбидами, и со ступенчатыми границами обладает более высоким сопротивлением распространению трещин ползучести [51, 52]. [c.65]

Известно, что излом в основном отражает ту часть жизни нагружаемых образца или детали, которая протекает с момента образования макроскопической трещины, и те свойства материала, которые проявляются при развитии разрушения, т. е. большее или меньшее сопротивление распространению трещины. Поэтому в общем случае излом характеризует лишь небольшую долю жизни образца или детали. Однако в зависимости от условий нагружения (вида нагрузки, формы и размеров образца, наличия концентраторов напряжений, характера среды, свойств материала и т. д.) относительная доля жизни образца (детали) с развивающейся трещиной резко меняется. [c.7]

Вязкость разрушения Ki позволяет количественно оценивать сопротивление распространению трещины металлов и сплавов. о настоящего времени ее опреде- [c.107]

Sn обеих модификаций не зависит от температуры в интервале от 295 до 4 К. Температура не влияет на аналогичные характеристики модификаций сплава Ti—6А1—4V разной чистоты [4]. Анализ данных, приведенных на рис. 2, показывает, что в определенном интервале АК сплав Ti— 5А1—2,5Sn по сопротивлению распространению трещины превосходит сплав Ti—6А1—4V. [c.40]

Обнаружена корреляция между кристаллической структурой и температурной зависимостью сопротивления распространению трещины титановые сплавы с г. п. у. структурой нечувствительны к изменению температуры от 295 до [c.45]

Имеются две точки зрения по вопросу о выборе материала деталей и конструкций, для которых (вследствие наличия в них остаточных напряжений) существует опасность хрупкого разрушения. Так как процесс хрупкого разрушения имеет две стадии (стадию зарождения и стадию развития хрупкой трещины), то и борьба с этим разрушением может идти двояко либо по пути предупреждения его возникновения, либо по пути задержания распространения. Первый путь сводится к созданию так называемого барьера , для преодоления которого требуется больше энергии, чем на поддержание распространения зародившейся хрупкой трещины. Следовательно, чтобы создать более высокий барьер , необходимо применять сталь, наименее чувствительную к концентрации напряжений в виде надрезов. Второй путь сводится к применению таких металлов, которые обладают необходимым сопротивлением распространению хрупкой трещины, так как здесь полагают, что полностью избежать всех концентраций нельзя и всегда найдутся случайные причины образования первой хрупкой трещины. При решении вопроса о том, какой из этих двух путей более эффективен в каждом конкретном случае (т. е. что лучше применить более дорогую сталь, не допускающую распространения хрупкой трещины, или повысить требования к изготовлению конструкции из более дешевой стали), нужно исходить из экономической стороны вопроса. [c.223]

Рассмотрим принципиальную возможность моделирования влияния пластического деформирования на 5с, исходя из увеличения сопротивления распространению микротрещины в результате эволюции структуры материала в процессе нагружения. Можно предположить, по крайней мере, две возможные причины увеличения сопротивления распространению трещин скола в деформированной структуре. Первая — это образование внут-ризеренной субструктуры, играющей роль дополнительных барьеров (помимо границ зерен), способных тормозить мнкро-трещину. Наиболее общим для широкого класса металлов структурным процессом, происходящим в материале при пластическом деформировании, является возникновение ячеистой, а затем с ростом деформации — фрагментированной структуры [211, 242, 255, 307, 320, 337, 344, 348, 357, 358]. Второй возможный механизм дополнительного торможения микротрещин — увеличение разориеитировок границ, исходно существующих взернз структурных составляющих (например, перлитных колоний). Первый механизм, по всей вероятности, может действовать в чистых ОЦК металлах с простой однофазной структурой. Второй, как можно предполагать,— в конструкционных сталях. [c.77]

В интервале значений температуры между Гкр и Т крг для конструктивных элементов, изготовленных из сплавов, обладающих хладноломкостью, возникают ква-зихрупкие состояния, достижение которых происходит после образования пластической деформации, зависящей от температуры. Квазихрупким состояниям свойственно быстрое распространение трещин при критических значениях напряжений. Сопротивление распространению таких трещин характеризуют диаграммы разрушения, 60 [c.60]

Допустимая степень взаимодействия компонентов в системах третьего класса зависит от многих других характеристик композита. Одна из важнейших характеристик — сопротивление распространению каждого конца трещины в реакционной зоне, поскольку оно определяет величину раскрытия трещины, а следовательно, и создаваемую трещинами концентрацию напряжений. Согласно всем имеющимся данным, допустимая длина трещины в системе титан — бор увеличивается с ростом предела упругости титановой матрицы. Однако если волокно не абсолютно упруго, а обладает определенной пластичностью, то критическая длина трещины может быть много больше. Значит, много больше может быть и толщина реакционной зоны. Соответствующий пример, относящийся к системе псевдопервого класса, имеется в работе Джонса [23], который исследовал композиты алюминиевый сплав 2024 — нержавеющая сталь. Хотя на большинстве образцов взаимодействия не наблюдалось, в нескольких случаях на малоугловом шлифе была обнаружена третья фаза вокруг волокон. Один из таких образцов, где хорошо видна образующаяся при реакции фаза, изображен на рис. 5. Фазу пересекают многочисленные, регулярно располо- [c.22]

Задачи конструирования не ограничиваются упомянутыми эстетическими и экономическими соображениями, они включают в себя также вопросы шумо- и теплоизоляции, сопротивляемости вандализму, негорючести и такие практические соображения, как сопротивление моющей водяной струе высокого давления, сопротивление распространению трещин и простота ремонта. [c.175]

Геометрические параметры роста трещины можно определить при помощи уравнений (49) или (50). Из уравнения (49) видно, что чем больше приращение длины трещины Аа, тем больше сопротивление дальнейшему росту трещины. Поскольку распространение трещины при повторном нагружении описывается ква-зиравновесным процессом удлинения трещины, то увеличение сопротивления росту трещины в таких композитах должно возрастать с увеличением числа циклов нагружения. Это явление можно описать при помощи модели Котерелла — Краффта роста усталостной трещины в изотропном материале. [c.250]

Представленные здесь результаты показывают существенное различие между распространением усталостной трещины в изотропных однородных металлах и в композитах. В изотропных однородных металлах изменение сопротивления трещине стабилизируется по мере распространения трещины, в то время как в композитах изменение сопротивления трепщне накапливается и с увеличением трещины сопротивление трещине возрастает. По-видимому, такое различие является основной причиной более высокого сопротивления усталости композитов. [c.255]

Если предположить, что образование нераспространяющихся усталостных трещин, по какой бы причине оно не произошло, является следствием увеличения сопротивления развитию трещины с ее ростом от поверхности в глубь детали, то можно определить максимальное значение эффективного коэффициента концентрации напряжений, а по нему установить область существования нераспространяющихся трещин. Такой феноменологический подход к явлению нераспространяющихся усталостных трещин был развит в ранних теоретических работах М. Кава-мото и К. Кимуры, идея решения в которых основана на том, что большинство факторов, приводящих к остановке усталостной трещины на некоторой глубине от поверхности, можно интерпретировать как увеличение сопротивления распространению трещины с ростом ее в глубь материала. Например, уменьшение уровня напряжений с ростом усталостной трещины может вызвать ее остановку. Однако этот эффект может быть заменен эффектом упрочнения материала с увеличением глубины трещины, так как уменьшение уровня напряжений может быть расценено и как относительное увеличение сопротивления усталости. Тем же эффектом могут быть заменены и уменьшение теоретического коэффициента концентрации напряжений (например, при кручении), и увеличение жесткости напряженного состояния, сопровождающие рост трещины. Кроме того, деформационное упрочнение материала у вершины усталостной трещины с ее ростом создает условия для действительного увеличения сопротивления материала распространению трещины. [c.43]

Алюминиевый сплав 22I9-T81. Как материал для эксплуатации при низких температурах, этот сплав обладает прекрасным комплексом свойств. При понижении температуры до 20 К пределы прочности и текучести при испытании на одноосное и двухосное растяжение, а также модуль упругости монотонно возрастают. Относительное удлинение при этом также увеличивается, за исключением испытания на двухосное растяжение 1 1. Кроме того, сплав при низких температурах обладает значительным сопротивлением распространению трещины. И наконец, в изученном интервале температур мало меняется интенсивность деформационного упрочнения. Это обусловливает неизменность отношения предела прочности к пределу текучести. [c.65]

Мартенситностареющие стали характеризуются высоким сопротивлением хрупкому разрушению и, в особенности, сопротивлению распространению трещины [97]. Так как упрочнение этих сталей при отпуске сопровождаеся уменьшением неоднородных микронапряжений (Аа/а) (рис. 49) представляет интерес оценить роль неоднородных микронапряжений в сопротивлении металла хрупкому разрушению. [c.118]

Условия распространения трещины определяются напряженно-деформированным состоянием в области перемещающейся вершины разрыва и динамическими значениями вязкости разрушения материала. В отличие от высокопрочных сталей, для трубного металла обычной и средней прочности характерно скачкообразное уменьшение сопротивления распространению разрушения при переходе от вязкого (по внешнему виду) разрушения к хрупкому. Это приводит к существенному увеличению скоростей распространения хрупких трещин по сравнению с вязкими разрывами. В результате скорость распространения хрупкого разрушения обычно превышает скорость волны декомпрессии, снижающей давление в газопроводе. Вследствие этого теоретически разрушение может распространяться неограни- [c.24]

Листы КСМ и АКМ, благодаря наличию сцепления между слоями, достигаемому в результате высокотемпературного нагрева и горячей деформации многослойных пакетов и армированных слитков при прокатке, выполняемых в соответствии с требованиями, которые обеспечивают протекание процесса автовакуумной сварки давлением (АСД) [2, 5], по внешнему виду ничем не отличаются от обычного монослойного (монолитного) материала. Они не расслаиваются при гибке или холодной вальцовке, а конструкции, сваренные из КСМ и АКМ материалов, обладают более высоким сопротивлением распространению трещин по сравнению с монослойным материалом равной толщины. [c.35]

Анализ полученных результатов (рис. 4) показал, что сопротивление тонколистовой рулонной стали 09Г2СФ инициированию вязкой трещины бс = 0,3 мм выше по сравнению с тем же материалом при толщине 17,5 мм, для которого fi = 0,18 мм. Более того, оно выше, чем у других трубных сталей (< = 12 — 17,5 мм), результаты испытаний которых рассматривались выше. На величину 6 существенно влияет направление проката. Следует учитывать, что в направлении действия максимальных (окружных) напряжений в трубопроводе трещиностойкость рулонной стали наибольшая. Уменьшение ее в других направлениях может играть даже положительную роль,, способствуя повороту и кольцеванию движущихся трещин. Совпадение результатов для сталей 09Г2СФ и 08Г2СФБ еще раз подтверждает замеченную при оценке вязкости разрушения трубных материалов в толщинах 12—17,5 мм закономерность, имеющую большое практическое значение и состоящую в том, что легирование сталей дефицитными элементами, значительно повышающее их сопротивление распространению разрушений, практически не влияет на величину трещиностойкости (сопротивлении инициированию вязких трещин). [c.284]

Как отмечалось ранее, наиболее благоприятные условия для залечивания повреждений, накопленных в процессе ползучести, создаются в случае полной фазовой перекристаллизации. Однако, принципиально возможно залечивание повреждений вследствие выделения вторичных фаз и растворения колоний вакансий и в сплавах, не претерпевающих фазового превращения. В [Л. 85] показана возможность залечивания повреждений путем восстановительной термической обработки на примере ау-стенитной стали 1Х18Н9Т и сплава на никелевой основе ЭИ437. Авторы работы В. С. Иванова и Н. А. Воробьев считают, что основную роль в залечивании повреждений играют диффузионные процессы. Они применяли для восстановления повторную аустенизацию. О восстановлении свойств и залечивания повреждений судили по восстановлению удельной электропроводности и по сопротивлению распространению трещин, которые являются [c.266]

Данные малоцикловых испытаний натурных сварных соединений и элементов металлоконструкций используются для непосредственной оценки их долговечности, для проверки критериев малоцикловой прочности, а также для назначения запасов прочности. Испытаниям сварных образцов предшествовали исследования малоцикловых свойств листового проката, которые наряду с данными, полученными на лабораторных образцах (см. 3), имеют целью установить характеристики малоцикловой прочности с учетом влияния состояния поверхности и масштабного фактора, которые при испытаниях цилиндрических лабораторных образцов не выявляются. Испытанию подвергались плоские образцы (рис. 9.16), вырезанные поперек направления прокатки и обладающие наименьшим сопротивлением распространению трещины. На рис. 9.17 приведены данные для стали 16Г2АФ, полученные при пульсирующем и симметричном циклах на цилиндрических и плоских образцах. Видно, что влиянием поверхностной окалины и масштабного фактора на малоцикловую прочность в первом приближении можно пренебречь. [c.183]

Установлено, что независимо от того, какая циклическая нагрузка прикладывается к образцу (изгибающая, растягивающая, с постоянной или ступенчато возрастающей амплитудами напряжений) сопротивление распространению трещины ) материала линейно увеличивается с ростом уровня напряжения и при напряжении, равном критическому атаг==Ок, совпадает со значением, определенном при статическом нагружении. [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...