Разрушение хрупкое при растяжении

Высокая прочность современных волокнистых композитов в направлении армирования хорошо известна и широко используется. Этого нельзя сказать об уровне понимания механизмов разрушения при растяжении и влияния на них свойств составляющих композит материалов. Однако существует ряд методов, учитывающих отдельные важные аспекты процесса разрушения, на основании которых можно создать рациональную теорию разрушения композитов при растяжении в направлении волокон. Показано, что прочность композита, состоящего из пластичных фаз, определяется из прочности волокон арматуры посредством правила смесей ). При вычислении этим методом прочности композита с хрупкими волокнами возможны ошибки, связанные со статистической природой прочности волокон и с эффектами, возникающими из-за значительного различия в модулях упругости волокон и матрицы. [c.39]

Первыми в механике макротрещин явились работы Гриффитса ), в которых делается попытка объяснить аномально низкую прочность в случае хрупкого разрушения материала при растяжении развитием при определенных условиях трещин, имевшихся в нем еще до приложения нагрузки. Позднее, примерно, с пятидесятых годов, интерес к этому подходу возрос. Появились работы как за рубежом, так и у нас, в которых первоначальные идеи получили дальнейшее развитие. Известные результаты в практическом отношении пока скромны, однако они уже сейчас. находят применение в технике. В настоящем параграфе кратко излагаются некоторые элементы теории трещин. [c.574]

Испытания на кручение часто дают более наглядную картину изменения состояния металла при деформировании, чем испытания на растяжение. При кручении форма образца почти не изменяется, что позволяет достаточно точно определять деформации и соответствующие им напряжения до момента разрушения образца включительно, тогда как при испытании на растяжение это становится невозможным после образования шейки. Хрупкие при растяжении материалы (закалённая сталь) дают при кручении значительную деформацию. По виду излома скрученных образцов легко установить характер разрушения излом, перпендикулярный оси образца, характеризует разрушение от среза, излом по винтовой линии — разрушение от отрыва. Так как при кручении шейка не образуется, то кривая кручения не имеет нисходящего участка, и крутящий момент М непрерывно возрастает вплоть до разрушения образца (фиг. 102), что упрощает определение напряжений при кручении. Неравномерность распределения напряжений при кручении не препятствует их учёту. [c.45]

Условие (3.54) справедливо для напряженных состояний, которым соответствуют круги Мора с центрами, расположенными на рис. 3.11 между точками А и С. При < О использование (3.54) не приводит к надежным результатам, так как в условиях трехосного сжатия разрушение материалов, хрупких при растяжении, сопровождается обычно заметной пластической деформацией. Ввиду невозможности экспериментально определить положение точки М, абсцисса которой соответствует прочности материала при равномерном всестороннем растяжении, условием (3.54) неправомерно пользоваться и при Стз >0. [c.143]

Известно, что напряженное состояние характеризуется в общем случае тремя главными напряжениями. Первая теория учитывает только одно из них (наибольшее) и не учитывает значения двух остальных. Иными словами, из первой теории следует, что сопротивление отрыву в одном направлении не меняется от приложения сжимающих или растягивающих напряжений в поперечных направлениях. Для случаев хрупкого разрушения (чугун при растяжении или кручении) этот вывод подтверждается опытом, и потому первая теория применима для объяснения разрушения путем отрыва. [c.295]

Испытание на кручение является одним из основных методов определения механических свойств материалов, используемых в деталях, работающих на кручение. Этим методом можно также оценивать пластичность материалов, хрупких при растяжении. Определение при испытании на кручение модуля сдвига О позволяет вычислить коэффициент Пуассона х. В отличие От растяжения при кручении форма образца практически не изменяется даже при очень больших деформациях, что облегчает оценку напряжений и деформаций в этой области. Испытания на кручение позволяют наиболее строго в сравнении с другими видами механических испытаний дифференцировать характер разрушения.. [c.40]

Из сказанного вытекают важные выводы относительно практического значения временного сопротивления разрыву как механической характеристики материала. У хрупких при растяжении металлов, при достижении максимальной нагрузки материал разрушается, следовательно, Ов в этих случаях — критерий сопротивления разрушению (обычно сопротивления отрыву, а не срезу). [c.26]

Интересно, что молибден нельзя разрушать вязко. Выше порога он только гнется и не ломается , а при растяжении сужается (рис. 48) до точки, не оставляя поверхности излома. Если образуются поверхности излома, то только в результате хрупкого разрушения. [c.531]

У хрупких материалов (например, чугунов) при сжатии наступает хрупкое разрушение, начинающееся с образования трещин н заканчивающееся раскалыванием образца. Однако для таких материалов характерна резкая анизотропия механических свойств при растяжении и сжатии. Например, предел прочности чугуна при сжатии в 2,5 — 4 раза больше, чем при растяжении. [c.127]

Диаграмма сжатия образца из хрупкого материала показана иа рис. 93, б. Основными характеристиками хрупкого материала при сжатии является предел прочности, обозначаемый и относительная остаточная деформация при разрушении Предел прочности при сжатии хрупких материалов оказывается значительно выше, чем при растяжении, т. е, хрупкие материалы сопротивляются сжатию значительно лучше, чем растяжению. [c.137]

Диаграмма сжатия хрупкого материала аналогична диаграмме его растяжения см. рис. 11.11). Разрушение происходит при незначительных деформациях. Испытание дает возможность [c.42]

Трещины начинают развиваться задолго до полного разрушения при усталостном, пластическом и даже хрупком разрушении. Например, при однократном статическом растяжении гладкого образца момент появления первой трещины частичного разрушения соответствует точке А на диаграмме растяжения (рис. 3.2), причем чем чувствительнее метод де- [c.115]

Ряд материалов, например, чугун, стекло, каменные материалы, кирпич, бетон относятся к так называемым хрупким материалам. Диаграмма растяжения таких материалов существенно отличается от диаграмм пластичных материалов. На рис. 2.94 показан примерный вид диаграммы растяжения чугуна. К характерной особенности всех хрупких материалов можно отнести разрушение образцов при ничтожно малых остаточных деформациях. На диаграмме растяжения почти не получается прямолинейного участка, искривление начинается при сравнительно небольших напряжениях, но сами деф)Ормации незначительны, так что отклонение от закона Гука невелико, поэтому в практических расчетах это отклонение не учитывается. При приближении к пределу прочности кривая быстро отклоняется вправо и происходит хрупкое разрушение образца. [c.278]

Чем больше 5 и Ч, тем пластичнее материал. Материалы, обладающие очень малой пластичностью, называют хрупкими. Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеет площадки текучести, у них при разрушении не образуется шейка. [c.195]

При сжатии образцов хрупких материалов разрушение происходит в основном по наклонным площадкам (рис. 41) и сопровождается образованием и развитием трещин. Разрушение происходит путем сдвига по этим поверхностям, при этом обнаруживается большая пластическая деформация по сравнению с испытанием на растяжение. Поскольку происходит сдвиг, то можно было бы заключить, что в условиях сжатия хрупкие материалы разрушаются вязким образом. На самом деле разрушение хрупкое, поскольку трещины могут распространяться и в поле сдвига без существен- [c.64]

При растяжении образца, изготовленного из хрупкого материала, например, из чугуна, его разрушение происходит по площадке, перпендикулярной к направлению растягивающей силы (рис. 7.2.2), а. при сжатии — по площадкам, параллельным направлению сжимающей силы (рис. 7.2.3), [c.93]

При сжатии причиной разрушения является деформация растяжения в направлении, перпендикулярном направлению сжимающей силы. Необходимо отметить, что разрушение хрупких мате- [c.93]

По-разному ведут себя пластичные и хрупкие материалы и при испытании на сжатие. Как уже упоминалось, для испытания на сжатие используют короткие цилиндрические образцы, располагаемые между параллельными плитами. Для малоуглеродистой стали диаграмма сжатия образца имеет вид кривой, показанной на рис. 1.43. Здесь, как и у диаграммы растяжения, обнаруживается площадка текучести с последующим переходом к зоне упрочнения. В дальнейшем, однако, нагрузка не падает, как при растяжении, а резко возрастает. Происходит это в результате того, что площадь поперечного сечения сжатого образца увеличивается сам образец вследствие трения на торцах принимает бочкообразную форму (рис. 1.44). Довести образец пластичного материала до разрушения практически не удается. Испытуемый цилиндр сжимается в тонкий диск (см. рис. 1.44), и дальнейшее испытание ограничивается возможностями машины. Поэтому предел прочности при сжатии для такого рода материалов найден быть не может (см. табл. 1.1). [c.87]

Предел прочности хрупкого материала при сжатии определяется так же, как и при растяжении. Разрушение образца происходит с образованием трещин по наклонным или продольным плоскостям (рис. 1.45). [c.88]

При исследовании вопросов прочности при сложном напряженном состоянии существенное значение имеет вид напряженного состояния. Большинство материалов по-разному разрушается в зависимости от того, являются ли напряжения растягивающими или сжимающими. Как показывает опыт, все материалы без исключения способны воспринимать весьма большие напряжения в условиях всестороннего сжатия, в то время как при одноосном растяжении разрушение наступает при сравнительно низких напряжениях. Имеются напряженные состояния, при которых разрушение происходит хрупко, без образования пластических деформаций, а есть такие, при которых тот же материал способен пластически деформироваться. [c.320]

Однако при растяжении с одновременным воздействием гидростатического давления предельная до разрушения деформация увеличивается достаточно значительно. а разрушающее напряжение возрастает не намного, причем хрупко разрушающиеся металлы при наложении гидростатического давления разрушаются вязко при наличии значительных деформаций. Рассматривая механизмы разрушения с позиций теории дислокаций, И. А. Одинг отмечает, что так как взаимодействуют силовые поля дислокаций, содержащие и касательные, и нормальные напряжения, то трудно говорить, какие же напряжения—растяжения, сжатия или сдвига — ответственны за разрушение . Касательные напряжения, вызывающие пластическую деформацию, приводят к увеличению дефектов кристаллической решетки, росту уровня внутренних напряжений, препятствующих внешним приложенным напряжениям, и подготавливают металл к разрушению. Нормальные напряжения растяжения ускоряют процесс разрушения, а нормальные напряжения сжатия, в частности приложенное гидростатическое давление, подавляют процесс разрушения. [c.447]

При испытании материалов статической нагрузкой на центральное растяжение и сжатие устанавливается так называемое опасное (или предельное) состояние. Оно характеризуется наступлением текучести, сопровождаемой значительными остаточными деформациями или появлением трещин, свидетельствующих о начале разрушения. Нормальные напряжения в поперечных сечениях стержней в момент наступления опасного состояния при образце из пластичного материала равны пределу текучести От, а при образце из хрупкого материала равны пределу прочности Ов (при растяжении Овр и при сжатии СТас). [c.340]

Как видно из диаграмм, разрушение хрупких материалов при сжатии так же. как при растяжении, происходит при весьма малых остаточных деформациях. Площади диаграмм растяжения и сжатия хрупких материалов значительно меньше, чем пластичных. [c.39]

Условия разрушения хрупких и малопластичных материалов (когда (j S и Xi t) при плоском и объемном напряженном состоянии описываются семейством предельных кругов Мора. На рис. 1.3 представлено такое семейство для материала, имеющего предел прочности при растяжении 20А = ар, предел прочности при сжатии 05=(Тсж, предел прочности при сдвиге ОС=Тв. Гипотеза разрушения Мора предусматривает существование огибающей этих кругов, которая и характеризует систему предельных напряженных состояний перед разрушением. Для прямолинейной огибающей с углом наклона [c.9]

При объемном сжатии касательные напряжения уменьшаются по сравнению с нормальными так же, как и при объемном растяжении. Однако напряжения сжатия способствуют увеличению пластических деформаций при разрушении -и соответствующих им предельных напряжений. Это подтверждено экспериментами Бриджмена по разрушению металлов при высоких гидростатических давлениях. Для получения хрупких разрушений, связанных с эффектом объемного растяжения, применяют образцы с надрезами. [c.12]

При растяжении образцы разрушаются по одной линии, а при сжатии разрушение их в большинстве случаев происходило по линии, перпендикулярной к направлению приложения нагрузки. В случае поперечного изгиба разрушение образцов происходит, как правило, в растянутой зоне. Следов в сжатой зоне не наблюдалось, причем для одних материалов имело место пластическое разрушение, а для других — хрупкое. Такое явление, очевидно, обусловлено технологическим ре.жимом их изготовления. [c.187]

При растяжении элемента конструкции вся расходуемая энергия затрачивается на упругое деформирование материала и формирование поверхности разрушения. Момент страгивания отвечает точке бифуркации, когда качественно меняется поведение элемента конструкции — он теряет устойчивость. В области хрупкого разрушения материала с усталостной трещиной уровень энергии, необходимый на страгивание трещины, не зависит от того, каким образом было реализовано внешнее воздействие, если при этом условие нормального раскрытия берегов трещины сохраняется. Такую ситуацию принято называть автомодельным поведением материала. [c.104]

Из приведенных примеров становится очевидным, что качество адгезионного соединения на паверх1Ности раздела определяет характер поверхности разрушения композита при растяжении его вдоль оси волокон. Если композит нагружают в попереч 01М направлении, то характер разрушения, как правило, хрупкий и поверхность разрушения пересекает матрицу, границу раздела и некоторые волокна. [c.54]

СОПРОТИВЛЕНИЕ ОТРЫВУ — среднее растягивающее напряжение в момент разрушения путем отрыва. Хотя одновременный отрыв по всему сечению соответствует бесконечной скорости развития трещины и потому никогда не осуществляется, С. о. является полезной хар-кой кон-струкц. материалов. При прочих равных условиях с ростом С. о. склонность к хрупкости падает, а конструктивная прочность растет. С. о. для хрупких при растяжении материалов совпадает с обычным пределом прочности. Для оценки С. о. материалов, пластичных при растяжении, необходимо воздействие охрупчивающих факторов понижение темп-ры или увеличение скорости нагружения введение надрезов или трещин переход к двухосному растяжению. В этих случаях оценка С. о. не всегда является бесспорной. С. о. большей частью сильно повышается с измельчением структуры. Многие факторы различно, иногда противоположно, влияют на С. о., и сопротивление пластич. деформации, напр., с повышением содержания углерода в низко-отпущенных сталях С. о. падает, а твердость растет (см. Отрыв, Излом отрыва). [c.180]

Диаграмма на рис. 7.8, будучи типичной для закаленных инструментальных, шарикоподшипниковых и т. п. сталей, показывает, что переход от растяжения и изгиба к кручению, а для более хрупких сталей — к сжатию и вдавливанию, позволяет количественно оценить пластичность этих материалов, которая может проявляться при мягких условиях нагружения при сжатии, смятии и т. п. Так, например, И. В. Кудрявцеву удалось выявить пластичность стали ШХ15 только при испытании на кручение ввиду преждевременного разрушения образцов при растяжении. [c.266]

По данным Пэримэна [1], в Англии проведены исследования механических свойств оловянистых бронз, обнаружившие резкое падение пластичности с повышением температуры. Они показали, что разрушение образцов при растяжении при повышенной температуре носит межкристаллический характер это не связано с присутствием легкоплавких или хрупких примесей, так как наблюдается и в бронзах, изготовленных из металлов высокой чистоты. [c.84]

Разрушение образцов при растяжении начинается со слоев нена-греваемой поверхности, причем разрушение всех продольных слоев йатериала имеет вид хрупкого разрыва. [c.50]

Анализ характера разрушения образцов при растяжении показывает, что в большинстве случаев оно проходит либо непосредственно по зоне сплавления, либо по хрупкому науглерожен-ному участку шва вблизи от нее. При развитых диффузионных прослойках большой протяженности разрушение может идти также и по малопрочной обезуглероженной полосе. [c.182]

Прочность при низких температурах. Хрупкое разрушение стальных конструкций наблюдается особенно часто при низких температурах. Упомянутые выше случаи разрушения резервуаров а судов происходили при температурах ниже нуля. В условиях крайнего севера, где металлические конструкции и механизмы работаюг зачастую при температурах —40° и —50°, хрупкие разрушения, особенно часты, и проектирование сооружений, работающих в этих, условиях, требует особого внимания. Явление хрупкости стали при низких температурах получило название хладноломкости. Схематическое объяснение хладноломкости может быть следующее (А. Ф. Иоффе,. 1924 г.). Пластические свойства металла в сильной степени зависят от температуры, предел текучести с понижением температуры повышается. В то же время сопротивление отрыву практически не зависит от температуры. Поэтому при низких температурах условия перехода от хрупкого разрушения к пластическому меняются и отрыв становится возможным прежде, чем наступит пластическое состояние. В частности, и при растяжении может случиться, что образец разорвется прежде, чем появятся пластические деформации. Не у всех металлов оказывается возможным получить хрупкое разрушение при растяжении за счет понижения температуры металлы с гранецеитри-рованной решеткой сохраняют пластические свойства при весьма низких температурах, среднеуглеродистая сталь, весьма пластичная в обычных условиях, становится хрупкой при растяжении лишь при температуре жидкого водорода. При динамическом деформировании, предел текучести оказывается выше, чем при статическом, поэтому критическая температура хладноломкости, то есть температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому, повышается, В опытах Давиденкова Н. Н. (1936 г.), который испытывал на ударное растяжение цилиндрические образцы из среднеуглеродистой стали, критическая температура получилась —95° для крупнозернистой структуры и — 160° для мелкозернистой. При сложном напряженном состоянии, например в месте концентрации напряжений, условия перехода от пластического разрушения к хрупкому будут другими и критическая температура, определенная в этих условиях, отличается от критической температуры, найденной путем испытания гладких образцов иа растяжение. В настоящее время не существует теории, которая позволяла бы надежным образом производить расчеты на прочность в условиях низких температур с тем, чтобы предусматри вать возможность хрупкого разрушения, однако надлежащий выбор, материалов и соблюдение некоторых конструктивных и технологических предосторожностей позволяют избежать хладноломкости. [c.411]

Иначе ведут себя при испытании на сжатие хрупкие материалы. Диаграмма сжатия этих материалоп сохраняет качественные особенности диаграммы растяжения (см. рис. 57). Предел прочности хрупкого материала при сжатии определяется так же, как и при растяжении. Разрушение образца происходит с образованием трещин по наклонным или продольным плоскостям (рис. 60). [c.66]

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среда разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме- [c.119]

Между материалами хрупкими, с одной стороны, и материалами пластичными, с другой, можно вставить промежуточную группу — материалы ограниченной пластичности. Типичным примером таких материалов служат низколегированные, термически обработанные стали с высоким пределом текучести порядка 1500 МПа и выше. При растяжении стержневых образцов в этом случае наблюдается шейка, однако в зоне собственно разрушения нет поверхностей среза, характерных для пластичных материбшов, см. текст к рис. 2.4. Возникают лишь поперечные и продольные трещины. [c.57]

Общие соображения относительно полной энергии системы были использованы А. Гриффитсом при развитии его теории разрушения хрупких материалов 2). Известно, что материалы всегда проявляют намного меньшую прочность, чем можно было бы ожидать на основе анализа молекулярных сил. Для одного из видов стекла Гриффитс обнаружил теоретическую прочность на растя>кение порядка 2QQQ кГ/см-, тогда как опыты на растяжение со сток- [c.263]

Изменение скорости деформации при растяжении от 10- до 10- с-, как правило, не оказывает заметного влияния на характер вязкого разрушения. Вне отмеченных диапазонов деформирования при скоростях ползучести (е<10" с- ) и динамическом деформировании, (е>10 с ) проявляются специфические эффекты, изменяющие характер вязкого разрушения и довольно часто приводящие к хрупкому разрунгению. [c.434]

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

Условия распространения трещины эллиптической формы длиной 21 при равномерном растяжении пластинки напряжением а формулируются по А. Гриффитсу. Нестабильное состояние трещины (хрупкое разрушение) возникает при условии равенства изменения энергии напряженного состояния (приходящейся на единицу длины растущей трещины) naH JE изменению энергии на образование свободной поверхности трещины 4/у. При этом величина у является энергией, приходящейся на единицу длины трещины при единичной толщине пластины (т. е. на единицу поверхности), и представляет собой характеристику материала. [c.23]

Характер разрушения. Композиционные материалы, изготовленные на основе внекеризованпых волокон, при испытании на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг не обнаруживают расслоения, свойственного обычным стекло-, угле- н боропласти-кам. Растяжение образцов из этих материалов не сопровождается акустической эмиссией, характерной дли испытания композиционных материалов, образованных системой двух и трех нитей разрушение образцов при всех указанных видах нагружения происходит мгновенно. Это свидетельствует о том, что несущие способности матрицы, укрепленной нитевидными кристаллами, и волокон исчерпываются одновременно. Для этих материалов характерен хрупкий вид разрушения как при испытаниях их на растяжение, сжатие, так п при изгибе и сдвиге. [c.216]

Этот феномен подробно исследован на процессе замедленного хрупкого разрушения сталей [ИЗ]. Только после определенного уровня снижения когезивной прочности наблюдается чувствительность границ зерен к растяжению с низкой скоростью, и трещина распространяется по границам зерен квазихрупко. Низкая скорость деформации при растяжении является методом выявления существующей чувствительности границ к условиям нагружения, а не фактором или условием, вызывающим эту чувствительность. При этом такие механические характеристики, как пределы прочности и текучести, удлинение и сужение у сталей, проявляющих и не проявляющих чувствительности к низкой скорости деформации, не имеют принципиального различия. [c.373]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...