Поврежденность материала

Настоящая монография является одной из попыток среди такого рода работ подойти к проблеме разрушения, базируясь на системном подходе, лежащем на стыке механики деформируемого твердого тела, механики разрушения и физики прочности и пластичности. В книге изложены разработанные авторами физико-механические модели хрупкого, вязкого и усталостного разрушений, позволяющие анализировать повреждение материала при сложном нагружении в условиях объемного напряженного состояния. Приведены подходы к описанию кинетики трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружениях элементов конструкций. Кроме того, в работе рассмотрены методы и алгоритмы численного решения упруговязкопластических задач при квазистатическом (длительном и циклическом) и динамическом нагружениях. [c.3]

При анализе зарождения разрушения по изложенной выше схеме обычно делается одно существенное допущение — независимость НДС от повреждения материала. Только при малом относительном объеме повреждений указанное допущение справедливо. При усталостном и хрупком разрушениях повреждение характеризуется весьма острыми микротрещинами, объединение которых (зарождение макроразрушения) происходит при относительно небольшой доле поврежденного материала. Поэтому при усталостном и хрупком разрушениях анализ НДС и накопления повреждений можно проводить независимо. Вязкое, особенно межзеренное, кавитационное разрушение обусловлено объединением большого количества растущих в процессе деформирования пор. Очевидно, что в данном случае объем повреждений может достигать значительной величины и разрыхление материала будет оказывать влияние на НДС. Следовательно, анализ вязкого разрушения материала требуется проводить посредством решения связной задачи о НДС и накоплении повреждений в элементе конструкции, что отмечено пунктирной стрелкой на рис. В.1 между блоком НДС и блоком Анализ зарождения макроразрушения . [c.7]

Как следует из вышеизложенного, анализ зарождения и развития разрушения в элементе конструкции в значительной степени зависит от универсальности тех или иных локальных критериев разрушения. При формулировке критериев эмпирическим путем — только на основе непосредственных механических испытаний — возникает опасность неадекватной оценки разрушения конструкции при нагружении, отличном от нагружения при проведенных экспериментах. Повысить степень универсальности локальных критериев можно, опираясь на физические механизмы, протекающие на микроуровне. Одним из путей решения данного вопроса является создание физико-механических моделей разрушения материала, на основании которых могут быть даны формулировки локальных критериев разрушения в терминах механики сплошной среды на базе физических и структурных процессов деформирования и повреждения материала. [c.9]

Таблица 2.6. Повреждение материала при различных типах нагружения

Подчеркнем, что в общем случае при циклическом нагружении в условиях объемного напряженного состояния (ОНС), реа-лизирующегося, например, у вершины трещины или острого концентратора в конструкции, соотношение компонент приращения напряжений при упругой разгрузке может не совпадать с идентичным соотношением напряжений в момент окончания упругопластического нагружения [66 68, 69, 72, 73]. Поэтому интенсивность приращения напряжений 5т, при которых возобновится пластическое течение при разгрузке (или, что то же самое, при реверсе нагрузки), может быть меньше, чем в одноосном случае, где циклический предел текучести 5т = 20т для идеально упругопластического тела [141, 155]. Это обстоятельство приводит к некоторым особенностям деформирования и соответственно повреждения материала в случае ОНС. Например, при одинаковом размахе полной деформации в цикле можно получить различные соотношения интенсивности размаха пластической АеР и упругой Де деформаций за счет изменения параметра 5т- [c.130]

Повреждение материала вызывает только пластическая деформация. В то же время известно, что на повреждение материала оказывает влияние упругая с макроскопических позиций [c.131]

Отход от анализа повреждения материала в материальной точке, как это принято в механике деформируемого твердого тела, и рассмотрение процессов усталостного повреждения в конечном объеме — структурном элементе — позволяет адекватно прогнозировать не только долговечность, но направление развития разрушения. Такой подход дает возможность разрешить существующее противоречие, связанное с несоответствием при смешанном нагружении по модам 1 и И направлений развития усталостной трещины и локализации максимальной повреждаемости материала трещина развивается перпендикулярно максимальным нормальным напряжениям в область, где повреждаемость материала не является максимальной. [c.149]

При вычислении долговечности гесь процесс деформирования и повреждения материала разбивается на временные этапы Ат, на которых скорость деформирования и площадь пор предполагаются постоянными. Вводится понятие о типах пор поры одного типа — это поры, зародившиеся на одном и том же временном этапе. Очевидно, что радиусы пор одного типа одинаковы, а количество типов пор равно количеству временных этапов до момента зарождения разрушения. В процессе деформирования количество пор одного типа неизменно, а меняется только их радиус. [c.172]

Таким образом, выполненные расчетные и соответствующие экспериментальные исследования дают основание полагать, что разработанная физико-механическая модель достаточно адекватно описывает деформирование и повреждение материала при ползучести в условиях различного напряженного состояния и может быть применена при анализе работоспособности конструкций с нестационарным нагружением и давлением, близким к уровню возникающих напряжений. [c.178]

Весь процесс деформирования и повреждения материала разбивается на временные этапы Ат, на которых предполагается постоянная скорость деформирования. Как и в случае расчета при стационарном нагружении, вводится понятие о типах пор поры одного типа — это поры, зародившиеся на одном и том же временном этапе. [c.179]

U и IE = 1 2 можно определить из петли, когда I2I. Если петля деформирования получена при незначительном повреждении материала (задолго до разрушения), когда шаровой компонентой пластической деформации можно пренебречь (разрыхление от пор мало), то тождественна [c.182]

Разработанная модель [66—69, 71, 72—74, 83, 85, 125, 126] устраняет имеющиеся несоответствия между расчетными результатами и экспериментальными данными. Базой модели является-анализ НДС и повреждений материала с учетом блочности строения поликристаллических материалов. Под блоком понимается структурный элемент материала, в котором механические характеристики однородны, что в большинстве случаев соответствует понятию зерна в поликристаллических материалах. [c.204]

Коллинз Дж. Повреждение материала в конструкциях. Анализ, предсказания, предотвращение,— М. Мир, 1984.— 624 с, [c.369]

Изыскание методов оценки накопления поврежденности материала и установления динамики изменения повреждаемости по мере наработки часов в процессе эксплуатации высоконапряженных ответственных элементов конструкций. [c.664]

Существенно влияют на возникновение и развитие усталостных трещин дефекты внутреннего строения материала (внутренние трещины, шлаковые включения и т. п.) и дефекты обработки поверхности детали (царапины, следы от резца или шлифовального камня и т. п.). Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а разрушение вследствие распространения усталостной трещины — усталостным разрушением. Свойство материала противостоять усталости называют сопротивлением усталости. [c.307]

Разрушение может быть частичным или полным. При частичном разрушении в теле возникают повреждения материала в виде отдельных трещин или в виде распределенной по объему дефектности материала, выражающейся в изменении (в неблагоприятную для прочности сторону) его механи- [c.111]

Метод вихретокового контроля может применяться, в частности, для эффективного поиска и обнаружения в конструкции аппарата зон с повышенным риском возникновения трещиноподобных повреждений. Получена зависимость обобщенного параметра контроля вихретокового метода диагностики р от степени поврежденности материала. Этот параметр зависит от двух структурно-чувствительных характе- [c.345]

Усталость — процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению (ГОСТ 23207—78). [c.262]

Наиболее простой вид решение имеет в случае линейной зависимости объема повреждений материала от времени экспозиции. При этом = й = Ь. Тогда [c.122]

При анализе повреждения материала вблизи края трещины возникает неопределенность в связи с тем, что для некоторой области, близко примыкающей к краю трещины, нельзя математически описать физический механизм повреждения. Для того, чтобы избежать этой неопределенности, Г.К. Си отделяет указанную область цилиндром с радиусом Го, названным радиусом ядра трещины (рисунок 4.22). [c.282]

Рассмотренный в [38] универсальный параметр инвариантности и предельная повреждаемость означают достижение бифуркационной неустойчивости системы, границы которой несут фундаментальную информацию о свойствах среды, в данном случае предельно поврежденного материала. [c.319]

Под влиянием переменных напряжений в наиболее напряженном месте детали либо там, где она имеет внутренние пороки, возникает трещина, которая постепенно разрастается, охватывая все большую часть поверхности будущего излома. Наступает такой момент, когда сечение детали в месте развития трещины оказывается настолько ослабленным, что больше не в состоянии сопротивляться действующим на деталь нагрузкам, и она разрушается. Таким образом, усталостью называют процесс постепенного накопления повреждений материала при действии повтор но-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. [c.332]

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называется усталостью. Способность же материалов воспринимать эти повторные знакопостоянные или знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью. [c.5]

Процесс постепенного накопления повреждений материала при действии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещины и разрушению, принято называть усталостью. Свойство же материала противостоять усталости называется выносливостью. [c.61]

Разрушение может быть частичным и полным. Частичное, разрушение тела характеризуется повреждением материала за счет возникновения в нем отдельных трещин или распределенных по объему дефектов, понижающих его прочностные свойства. При полном разрушении происходит разделение тела на части. Следовательно, разрушение является наиболее характерным показателем нарушения прочности твердого тела. [c.727]

Разрушение может быть частичным или полным. При частичном разрушении в теле возникают повреждения материала в виде отдельных трещин или в виде распределенных по объему дефектов материала, приводящих к изменению (в неблагоприятную для прочности сторону) механических свойств материала. При полном раз- в,в рушении происходит разделение тела на части. [c.17]

Диаграмма деформирования при знакопеременном растяжении— сжатии характеризует особенности сопротивления металла пластическим деформациям, отражая процесс повреждения материала при малоцикловом нагружении. [c.75]

Таким образом, причиной поломок деталей машин в большинстве случаев является усталость — ото процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Свойство материала противостоять усталости называется сопротивлением усталости. [c.16]

Сопротивление усталости — свойство материала противостоять процессу постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящему к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Критерием сопротивления усталости является предел ограниченной выносливости — максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее задаваемой циклической долговечности. Циклическая долговечность оценивается числом циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения. [c.222]

Повреждение материала изделия — это отклонение его контролируемых свойств от начальных, оно связано с выходными параметрами изделия определенной зависимостью (см. гл. п. 1). Не всякое повреждение влияет на выходные параметры изделия. Также и определенная степень этого повреждения может не повлиять на показатели работоспособности. [c.33]

Пусть скорость некоторого процесса повреждения материала v есть функция ряда входных параметров Zj Zgi. .. и времени причем данная зависимость получена на основе физико-химических законов [c.58]

Параметры Z характеризуют условия эксплуатации (нагрузки, скорости, температура и др.), состояние материала (твердость, прочность, качество поверхности и т. д.) и другие факторы, влияющие на протекание процесса повреждения материала. Однако при наличии только функциональной Зависимости, достаточно достоверно описывающей данное явление, нельзя еще точно пред сказать, как будет протекать данный процесс, так как сами аргу менты Zii. .. Z являются случайными величинами. [c.58]

В настоящее время возникло и другое направление, которое пытается соединить макро- и микроподходы при описании процессов повреждения материала и формулировке критериев раз- [c.50]

Существенным этапом в понимании влияния асимметрии нагружения на СРТ были исследования В. Элбера [315, 316, 373], который установил, что закрытие трещины (контакт ее берегов) происходит в растягивающей части полуцикла, трещина раскрыта только при напряженных, превышающих Оор. Очевидно, что трещина при о < Оор не работает как концентратор напряжений и деформаций и, следовательно, при указанном условии повреждение материала у вершины трещины практически отсутствует. Поскольку повреждение материала у вершины трещины связано с изменением уровня ее нагруженности за цикл, определяемым параметром АК, Элбер для учета эффекта закрытия трещины вводит эффективный размах КИН Кец = [c.190]

Здесь (Tmax (1, L), M 4 (1, L) и D (I, L)—соответственно максимальные напряжения в цикле, эффективный размах деформации и параметр, пропорциональный повреждению материала в первом структурном элементе при длине трещины L Де /п (1, L)—эффективный размах деформации в первом структурном элементе при длине трещины L, рассчитанный, когда этот элемент только попал в зону обратимой упругопластической деформации. [c.217]

В предыдущей главе на основании разработанных методов были рассмотрены подходы к оценке циклической прочности элементов сварных конструкций было показано, что технологические напряжения, обусловленные процессом сварки, в ряде случаев оказывают значительное влияние на долговечность элементов конструкций. В настоящей главе будет рассмотрено влияние технологических напряжений (несварочного происхождения) на длительную прочность конструкций. Как и в предыдущей главе, для решения такой задачи задействован комплекс методов анализа деформирования и повреждения материала, изложенный в главах 1 и 3. В качестве примера выбран коллектор парогенератора ПГВ-1000. [c.327]

На рис. 6.19 приведена кинетика деформирования и повреждения материала холодного коллектора в точках 1 я 2, которые характеризуются соответственно наибольшей и наименьшей долговечностью материала зоны недовальцовки. В точке 2 условие D = 1 достигается при т = 4000 ч, в точке 1 — при 8000 ч. Следовательно, в данном случае разрушение начинается из корня щели и развивается к поверхности, охватывая всю перемычку между трубками в районе недовальцовки. В дальнейшем происходит достаточно быстрое развитие трещины на всю толщину коллектора. Пренебрегая временем, идущим на это развитие трещины, и тем самым производя консервативную оценку, долговечность холодного коллектора, изготовленного по штатной технологии, можно принять равной 8000 ч. Реальный ресурс холодных коллекторов согласно имеющимся данным экспертизы составляет от 6000 до 50 ООО ч. Следовательно, результаты выполненного расчетного анализа достаточно хорошо согласуются с реальным ресурсом коллекторов. [c.356]

На рис. 6.25 приведена кинетика деформирования и повреждения материала холодного коллектора. Видно, что точки с наибольшей (точка /) и с наименьшей (точка 2) долговечностью материала зоны недовальцовки совпадают со случаем [c.360]

II кончике трещины после ее обнару кепия. Эффективность такого, известного практикам, приема определяется различного рода факторами устранением сингулярности напряжений и наиболоо поврежденного материала в кончике трещины появлением остаточных снгимающих напряжений в процессе холодной обработки и уменьшением чувствительности материала к концентрации на- [c.168]

Удар косой, угол атаки О < а < 90°. При углах атаки не выше угла трения на характер повреждения поверхности сильно влияет касательная составляющая импульса сопротивления материала воздействию касательных сил на поверхность. Повреждение материала происходит в результате среза, отрыва или полидеформационного разрушения с образованием коротких царапин. [c.127]

В условиях эксплуатации на поверхности разных электроизоляционных деталей, особенно при наличии загрязнений и увлажнения, возникают местные очаги искрения, причем искры не перекрывают всего промежутка между металлическими частями, находящимися под разными потенциалами. Под влиянием повышенных поверхностных токов утечки пленка влаги в отдельных местах испаряется, искры прерываются, но легко возникают в другом месте. Воздействие этих искр и сопровождающих их так называемых ползучих токов может привести к поверхностным повреждениям материала с образованием проводящих мостиков, а также к явлению эрозии. Описанный процесс может происходить при невысоких напряжениях. Поскольку он вызывает образование токопроводящих следов — треков, стойкость материала к воздействию вышеуказанных поверхностных искр и ползучих токов получила название трекин- [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...