Орована теория разрушения

Линейная механика разрушения, созданная Ирвином и Оро-ваном как обобщение теории Гриффитса на случай разрушения металла, дала импульс для проведения огромного числа работ [c.16]

В случае простого растяжения стз = Оз = О и из (4.5) следует, что Ер = Ор/Е (где Ор — временное сопротивление). Используя это соотношение и еще раз соотношение (4.5) видим, что условие 81 = Ер (условие разрушения по второй теории прочности) сводится к условию [c.121]

С точки зрения научной классификации, магистральные трубопроводы (МТ) - это большие геотехнические нелинейные восстанавливаемые человеко-машинные системы. Это обстоятельство требует - при оценке возобновляемого остаточного ресурса (ОР) -использования высокоточных моделей деформирования тонких несовершенных оболочек, механики разрушения, теории надежности с учетом влияния человеческого фактора, как при проведении ремонтно-восстановительных работ, так и при принятии интеллектуальных решений. [c.3]

Примерами композитов такого типа являются спеченные сплавы УС — Со промышленных составов, располагающиеся на левых, т. е. восходящих, частях кривых на рис. 15—17, где прочность увеличивается с увеличением содержания кобальта, размера частиц W или среднего свободного пути в матрице. Несколько теорий разрушения [26, 38, 53, 65] основаны на критерии Гриффитса — Орована в них делается попытка связать критическое разрушающее напряжение сГр с удельной работой разрушения ур [c.93]

Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежиему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрупкого разрушения Е. О. Орована и Дж. Р. Ирвина, которая явилась крупным вкладом в механику разрушения и позволила перейти от идеального материала в схеме Гриффитса к реальным металлическим материалам. Благотворность этой концепции объясняется тем, что разрушение реальных конструкций практически всегда происходит квазихрупким образом, т. е. макрохрупкий излом содержит значительные остаточные деформации вблизи поверхности разрушения. Таким образом был открыт путь применения теории разрушения Гриффитса к решению инженерных проблем. [c.89]

Слабым местом аргументации Орована является отсутствие различия между локальной и общей текучестью в образце с надрезом. Поэтому модель недостаточно гибка и не учитывает возможного зарождения трещины скола на полосах скольжения или двойниках даже в макроскопически хрупком образце. Однако она подчеркивает важность влияния растягивающих напряжений на развитие хрупкого разрушения. Эта точка зрения была подтверждена экспериментами Гендриксона, Вуда и Кларка [6], но зачастую игнорируется современными дислокационными теориями разрушения, предсказывающими, что общее поведение образца определяется локализацией напряжений в вершине дислокационных скоплений. Дислокационная модель разрушения сколом Коттрелла [7] учи- [c.170]

Таким образом, применение вариационного принципа теории трещин может расширить постановку и возможности получения решений различных задач механики разрушения, а приведенные примеры дают физически более естественные результаты, чем в случае применения концепции Гриффитса — Орована — Ирвина. [c.148]

Теория Гриффитса в оригинальной форме удобна для хрупких тел. В случае пластичных металлов размер готовых трещин, удовлетворяющих критерию Гриффитса (5.2), должен достигать нескольких миллиметров, что на практике редко встречается. А. В. Степанов [377] предположил, что такие трещины в металлах зарождаются в процессе пластической деформации, предшествующей разрушению Оро-ван [378] и Ирвин [379] модифицировали теорию Гриффитса для случая разрушения более пластичных материалов и показали, что соотношение (5.2) будет справедливо, если в нем параметр поверхностной энергии Уо заменить на параметр эффективной поверхностной энергии Уэф, который учитывает пластическую деформацию, предшествующую разрушению. В последующих работах [380] было показано, что эффективная поверхностная энергия является температурнозависимой характеристикой, в интервале температур хрупко-пластичного перехода изменяется на 2—3 порядка и имеет единую с пределом текучести термоактивационную природу. [c.188]

Зависимости о от К, данные которых были представлены вначале, являются наиболее удачным выражением кинетических особенностей растрескивания и зависимости растрескивания от напряжения. Использование коэффициента интенсивности напряжения, несомненно, удовлетворяет тех, кто рассматривает линейную упругую механику разрушения в качестве основного средства решений всех проблем разрушения, но не удовлетворяет тех, кто считает, что такие зависимости не дают достаточной информации о КР. Вероятно, истина находится между этими двумя крайностями. Достижение механики разрушения (для металлических материалов) базируется на теории Гриффитса [199] разрушения упругих твердых тел. Согласно анализу Орована — Ирвина для металлических материалов [200, 201] в процессе разрушения совершается работа пластической деформации дополнительно к работе упругой деформации, необходимой для образования новых поверхностей. Таким образом, уравнение Гриффитса изменяется и для плосконапряженного состояния принимает вид От = = (2 E -fs+yp)In ) h. [c.389]

Изменение предела прочности углеродных материалов в зависимости от температуры их обработки, т. е. по мере повышения стецени упорядочения их кристаллической структуры так же как и модуля упругости, немонотонно. В интервале температуры 2100—2300° С наблюдается экстремум. БылО показано [60, с. 152], что для материалов, обработанных при темлературе >2300° С, усилие разрушения при сжатии а прямо пропорционально определенному . методами рентгеновской дифракции диаметру кристаллитов La в степени —1/2. Иными словами, разрушение графита объяснялось, в соответствии с теорией Гриффитса — Орована, спонтанным распространением трещин но кристаллиту. Справедливо соотношение [c.56]

При помощи традиционного метода расчета по напряжениям устанавливают опасные сечения и опасную точку с расчетным напряжением Ор. Далее определяют коэффициент запаса прочности п по сГд (или сгд 2). Для этого используют ту или иную теорию прочности в зависимости от состояния детали (хрупкое или пластичное). Предположим, что в опасной точке возникла трещина. Если при данном Стр она достигнет критической длины то произойдет разрушение, т.е. такую трещину допускать нельзя. Однако в конструкции могут появляться трещины некоторой длины. При наличии трещины длиной /о номинальное разрушающее напряжение будет меньше (или даже Стод) и равно Ос (рис. 3.4.2). Запас прочности о при этом станет меньше запаса п, и если задать степень падения запаса я ( 20 %), то это может быть условием для определения допустимой длины трещины /о, а, следовательно, и запаса по пределу трещиностойкости т с помощью расчетного уравнения [c.167]

Результаты исследований Гриффитса, Ирвина и Орована значительно способствовали установлению соответствия между теорией и экспериментом и пониманию поведения металлов под нагрузкой. Итогом этих исследований явилась разработка двух основных используемых в технике теорий, а именно теории дислокаций и механики разрушения. Были предложены также и другие теории, использующие понятия дефектов, вакансий и блочных дефектов. Однако ни одна из них не могла полностью объяснить несоответствия между теоретическими и экспериментальными значениями прочности без многих сомнительных предположений, пока не была создана теория дислокаций. [c.47]

Благодаря развитию теории дислокаций достигнуты заметные успехи в объяснении механизмов деформирования и разрушения технических материалов на атомистическом уровне. Однако эта теория не дает в распоряжение инженеров средств, позволяющих производить количественные оценки критических условий нагружения, размеров и форм конструкции, а также свойств материалов. В связи с этим наряду с проведением исследований на микроскопическом уровне по построению и развитию теории дислокаций проводились исследования на макроскопическом уровне с целью создания моделей разрушения элементов машин и конструкций, т. е. в области, известной ныне под названием механики разрушения. Начиная с появления работ Гриффитса, Орована и Ирвина, исследования в области механики разрушения в значительной степени были стимулированы разрушениями 1289 (из них 233 случая [c.60]

Гриффитса Ирвина — Оровано критерий 47 Гриффитса теория 45, 46 Губера — Мизеса — Генки гипотеза см Формоизменения удельной энергии, ги-потеза разрушения Гудмана диаграмма см. Смита диаграмма [c.615]

Таким образом, необходимым условием начала разрушения в теории Гриффитса является упомянутое выше условие равенства (баланса) энергий, модифицированное в работах Ирвина и Орована (см. [26]). Поскольку данная теория использует глобальное условие энергетического баланса в разрушающемся упругом теле, то очевидно, что попытка предсказать типы возможного разрушения в рамках данного подхода может натолкнуться на весьма серьезные трудности, в частности так произойдет в задаче о росте малых дефектов в теле большой протяженности. Для решения этой проблемы Ирвин [10] предложил рассматривать вместо величины скорости подвода полной энергии локальную скорость высвобождения энергии в окрестности вершины движущейся трещины. [c.15]

Скорость диссипации энергии на пластических деформациях, являющуюся в соответствии с теорией Гриффитса — Ирвина — Орована константой материала, можно теперь заменить другой материальной константой, равной критической скорости высвобождения энергии деформаций S в момент страгивания трещины. Поскольку коэффициент интенсивности напряжений Ki выражается через величину I , по формуле (10), то теорию Гриффитса — Ирвина — Орована можно переформулировать с использованием понятия коэффициента интенсивности напряжений К, который, таким образом, сравнивается с характеристикой материала К с по страгиванию трещины. Данное критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Кю называют вязкостью разрущения размерность вязкости разрушения равна [напряжение X (длина) /2]. [c.21]

Анализ деформирования и разрушения композитов включает в себя описание изменения деформационных свойств и накопления повреждений в компонентах композитов, предшествующих макроразрушению. В настоящей главе рассмотрены определяющие соотношения, описывающие деформирование анизотропных, в частных случаях, ор-тотропных, трансверсально-изотропных и изотропных сред, построенные с использованием тензора поврежденности четвертого ранга. Использована теория пластичности анизотропных сред, предложенная Б.Е. Победрей [203, 204]. Рассмотрено применение совокупности критериев для моделирования актов разрушения по различным механизмам. Предложено использование в задачах механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред граничных условий контактного типа, козффициенты которых могут трактоваться как интегральные жесткостные характеристики механических систем, передающих нагрузки деформируемым телам, но непосредственно не включаемых в постановки краевых задач. Это позволяет более адекватно описать реальные условия нагружения и учесть факторы, играющие, как будет показано в дальнейшем, определяющую роль в формировании условий макроразрушения. [c.101]

Концепция о постоянстве y при А1- оо переходит в концепцию квазихрупкого разрушения,. а при AZ->0 — в концепцию Гриффитса для хрупких тел. Таким образом, концепция Гриффитса и концепция Ирвина — Орована представляются различными предельными случаями данной теории. [c.173]

Шую роль в создании теоретических основ механики разрушения. Долгое время считалось, что разрушение многих материалов происходит непосредственно по механизму, предложейному Гриффитсом. Однако в последнее время появилось мнение, что истинная хрупкость явление более редкое, чем предполагалось ранее. Н. Петч [3, Т. Hi например, дает обоснование того. Что лишь алмаз, кварц и каменная сх>ль при очень низких температурах обладают истинной хрупкостью и что истинно хрупкое разрушение может наблюдаться в некоторых плоскостях при аномально слабых связях атомов (например, у слюды). Поэтому особое значение приобретает концепция Е. Орована [41, который обобщил теорию Гриффитса для квази-хрупкого растрескивания, характеризуемого тем, что при нем имеют место незначительные пластические деформации, а размеры объемов материала, захваченных пластическим деформированием, по сравнению с длиной трещины малы. При этом затраты энергии на образование новых поверхностей трещины ОpoBafi соотносил с работой пластической деформации в тонкой области у берегов трещины. Это дало возможность исследовать поведение металлических материалов с помощью теории Гриффитга. [c.53]

Можно было бы привести и другие примеры качественного соответствия второй теории действительности в тех случаях, когда разрушение не сопровождается заметной пластической деформацией (имеет хрупкий характер). В количественном отношении эти выводы часто неудовлетворительны. Известно, например, что значение ц для реальных материалов лежит обычно в интервале 0,15—0,35 (см. таблицу 2 в 1 главы 2). Для хрупких материалов значение ц часто бывает близко к левому концу этого интервала, но лишь в исключительных случаях ц < 0,15. Поэтому согласно (4.7) значение Ор тоже должно быть, как правило, больше 0,15ос. Однако для многих хрупких материалов временное сопротивление растяжению составляет менее 0,100с. [c.122]

Теория распространения трещин в хрупких упругих телах развита Гриффитом [1, 2]. Распространение концепций Гриффита на ква-зихрупкое разрушение дано в работах Ирвина [3] и Орована [4]. Дальнейшее развитие теории связано с именами Ирвина [5], Бюкнера [6], Сандерса [7] и других исследователей. Изложение теории можно найти в обстоятельных статьях Ирвина [8, 9], а также в обзорах Дональдсона и Андерсона [10], Париса и Си [11] и др. [c.362]

По существу, после работ Ирвина, Орована, исследований Бюкнера и др. теория квазихрупкого разрушения в 1957-1958 гг. получила законченную формулировку для основных случаев деформирования. К этому времени она нашла также обстоятельную экспериментальную проверку. [c.398]

В последние годы значительное внимание привлекли к себе задачи теории трещин, связанные с математической теорией хрупкого разрушения. Теория хрупкого разрушения, предполагающая, что тело сохраняет свойство линейной упругости (т. е. подчиняется обобщенному закону Гука) вплоть до разрушения, берет свое начало от работ Гриффитса (Griffith [1, 2]). Длительное время считалось, что область применимости этой теории ограничена немногими материалами типа стекла вследствие наличия в разрушающихся телах значительных областей пластических деформаций. Интенсивное развитие теории хрупкого разрушения началось после работ Ирвина (Irwin [Ц) и Орована (Orowan [1]), показавших, что в большом числе практически важных случаев разрушение происходит квазихрупким образом, т. е. так, что пластическая область хотя и существует, но имеет очень малые размеры и сосредоточивается в непосредственной близости поверхности трещин. 3ta важная идея открыла возможность применять теорию хрупкого разрушения во многих практических задачах. [c.608]

Принципы механического подхода к изучению внутренних явлений, протекающих в нагруженном материале, наиболее полно выражены в теории трещин, объясняющей низкую прочность реальных тел наличием в материале мельчайших трещин. Начало исследований в области трещин было полошено 50 лет назад С. Е. Инглисом [565], решившим методами теории упругости задачу о равновесии тела с изолированной эллиптической полостью при однородном поле напряжений. Задача о критических напряжениях при однородном плоском напряженном состоянии с учетом молекулярных сил сцепления, действующих у края трещин, впервые была решена Гриффитсом [559]. Механизм разрушения пластичных материалов при наличии трещин исследован Оро-ваном и Ирвином [566, 609]. [c.65]

Еще В. Фойхт, проведя серию экспериментов с хрупкими материалами, пришел к отрицательному заключению относительно возможности применения критериев прочности. П. Бриджмен обнаружил в 1931 г. явление <шинч-эффекта , которое невозможно объяснить с позиций теорий прочности (объяснение этого явления дано Г. П. Черепановым, 1965). В известной работе А. Ф. Иоффе с сотрудниками (1924) была поставлена серия опытов по изучению прочности кристаллов каменной соли при различных состояниях поверхности образца. Было обнаружено, что прочность кристалла с растворенным в горячей воде поверхностным слоем во много раз превышает его техническую прочность, достигая в отдельных случаях значения теоретической прочности. Обнаруженный эффект, а также многочисленные случаи разрушения металлических конструкций при напряжениях, меньших условного предела текучести Оо, 2, и многие другие явления разрушения, принципиально необъяснимые с точки зрения теорий прочности, заставили некоторых исследователей отказаться от галилеева представления о прочности как о некоторой константе материала (разумеется, при фиксированных внешних условиях). Это направление, берущее начало от работ А. А. Гриффита, Дж. И. Тейлора, Э. О. Орована, Дж. Р. Ирвина и др., опирается на изучение самого процесса разрушения. [c.373]

Механич. теория, исходящая из условия (1), описывает конечную стадию разрушения, па к-рой основную роль играет внешнее напряжепие, а тепловое движение может быть формально учтено темп-рной зависимостью поверхностной энергии а + Ор. Закономерности предшествующих стадий, когда зарождение трещин и их подрастание до критич. размеров определяется в основном ие внешними, а виутр. напряжениями и темп-рой, значительно глубже связаны с кинетикой разрушения и требуют для своего объяснения иного подхода. [c.236]

Важным этапом для теории трещин явились работы Ир вина [5] и Орована [6], в которых была развита концепция квазихрупкого разрушения. Ирвин и Ороваи обратили внимание на то, что ряд материалов, проявляющих себя как весьма пластичные при стандартных иапытаниях на растяжение, при испытании с трещиной разрушаютсяпо квазихрупкому механизму, т. е. пластическая деформация сосредоточивается в очень узком слое вблизи ловерхности трещины. Ими показано, что для таких материалов можно воспользоваться уравнениями Гриффитса, вводя вместо поверхностной энергии работу пластической деформации у поверхности трещины, которая может быть на несколько порядков больше поверхностной энергии. [c.73]

После Дж. Ирвина [492, 493] и Е. Орована [532] многие исследовали закономерности разрушения твердых тел с учетом пластических свойств материала. Полученные результаты изложены в [297, 399, 453 и др.]. Закономерности разрушения вязко-упругих тел изучались в [152,274Т. 1]. Процессы разрушения с учетом воздействия температурных и электромагнитных полей описаны в [168—171, 238 Т. 1, 296, 297]. При наличии в твердых телах начальных напряжений развитие трещин в них имеет специфические особенности. Основы теории [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...