Трещины кривая сопротивления росту

Рис. 4. Кривая сопротивления росту трещины ( -кривая, сплошная линия) и кривые сил, движущих трещину

Рис. 4. Кривые сопротивления росту трещины для криогенных ста лей при 103 К (по результатам удвоенного количества испытаний)

Испытания на вязкость разрушения. Испытания на вязкость разрушения проводили при контролируемой скорости перемещения траверсы, равной 0,008 мм/с. Кривые зависимости нагрузки Р от величины смещения б были нелинейными из-за пластичности материала и стабильного роста трещины. Поэтому для построения кривых сопротивления росту трещины J и получения значений /ю был использован метод /-интеграла [6]. [c.222]

Кривые сопротивления росту трещины усталости для образцов основного металла ориентировки ПД при трех температурах испытания приведены на рис. 3. Значения /i уменьшаются с 255 до 120 и 50 кДж/м по мере снижения температуры с 295 до 76 и 4 К соответственно. Наклон кривых также постепенно уменьшается при снижении температуры. Следовательно, как для зарождения, так и для [c.224]

Для твердых тел в пластичном состоянии характерен медленный устойчивый рост трещины, выражающийся в увеличении параметров механики разрушения с ростом трещины, например коэффициента интенсивности напряжений, раскрытия в вершине трещины, J-интеграла. Докритический рост трещины принято отражать с помощью так называемой R-кривой. Кривая сопротивления росту трещины — jR-кривая, по предположению, является функцией приращения длины трещины и иногда — независящей от начальной длины трещины. Кривая сопротивления материала росту трещины описывает медленный докритический рост трещины и является весьма информативной, отображающей различные стадии процесса разрушения. Например, величина Jj отображается (реперной) точкой на этой кривой и соответствует началу быстрого роста трещины. [c.88]

Прогноз субкритического развития трещины при вязком разрушении во многих случаях, как известно, проводится на основании концепции /д-кривых. Данная концепция весьма формальна и не отражает физической сущности рассматриваемого явления. Так, увеличение сопротивления росту трещины по мере ее развития, выраженное зависимостью Jr AL), связано с неоднозначностью описания НДС у вершины движущейся трещины с помощью /-интеграла реально сопротивление разрушению материала у вершины растущей трещины (критическая деформация е/) остается постоянным. Кроме того, Уд-кривые не инвариантны к схеме нагружения и типу образца, что ставит под сомнение их использование для анализа предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.266]

Сварной шов. R-кривые для металла шва указывают на очень высокое сопротивление росту трещины при всех ис- [c.217]

Следует подчеркнуть, что подход с использованием так называемого модуля разрыва имеет следующие ограничения (1) приращения длины трещины должны быть, как отмечалось выше, малыми и удовлетворять неравенствам (31), (32) (2) кривая /-сопротивления (т. е. зависимость JRf от приращения Да) обычно получается в опытах на малых образцах при монотонном нагружении (с задаваемыми перемещениями). Однако в реальных задачах не только параметр Т состояния материала в окрестности вершины трещины может сильно отличаться от характеристики дальнего поля If (по этому поводу см. работу [79], а также гл. 5 настоящей книги), но и история нагружения в процессе устойчивого роста трещины может оказаться, вообще [c.76]

На ранних стадиях кривые сопротивления близки к кривым роста толщины губ среза. Авторы работы [2] предположили, что продолжающийся рост сопротивления распространению трещины при полностью развитых губах среза связан с изменением угла сдвига, но вероятнее всего обусловлен релаксацией испытательной машины в этих конкретных экспериментах, так как результаты, приведенные на рис. 54, показывают, что нестабильность может наступить при G p = R 100 кДж/м при прямом нагружении образцов той же толщины. [c.121]

Изменение нагрузки свидетельствует о том, что после страгивания происходит некоторый стабильный рост трещины, поэтому необходимо учесть как увеличение длины трещины, так и увеличение сопротивления развитию трещины за счет роста губ среза перед тем, как рассчитать значение Кю- Такие испытания следует рассматривать как испытания образцов промежуточной толщины и подвергать полному анализу с помощью -кривых (гл. V, раздел 8). [c.137]

За исключением уравнения (36), все остальные схемы расчета указывают на рост с увеличением длины трещины. Метод изме рения площади обнаруживает постоянство или снижение G . при длинах трещины свыше 76,2 мм. Такое изменение Gj с ростом длины трещины свидетельствует о реакции типа кривой сопротивления. Подобное поведение подробно обсуждается в разд. 4.4.6. [c.232]

Как отмечалось ранее, начало фактического разрушения целесообразно связывать с абсолютной величиной статического подроста трещины Д/, которая в стандарте была установлена равной 0,3 мм на образцах толщиной г не более 30 мм или 0,01 t при толщине образцов более 30 мм. Поскольку разрушению образцов, имеющих диаграмму IV типа, предшествовал устойчивый рост трещины, то критическую величину J-интеграла можно также определить по кривым сопротивления разрушению (J -кривые). Поочередно нагружая до различных последовательно снижающихся уровней серию одинаковых образцов, получаем диаграммы Р— V или P—f, по которым для каждого испытанного образца выделяли пластическую часть (см. рис. 29, г) и вычисляли работу А ., соответствующую пластической части под диаграммой, ограниченной точкой разгрузки. Значение J / для каждого образца вычисляют по формуле [c.102]

Такой рост продолжается до подкритического цикла, когда длина трещины станет 2an-i- В последнем предельном цикле трещина вырастает до величины 2ап, когда тангенс угла наклона кривой сопротивления [c.87]

Последние результаты использовали для построения /—Л-кри-вых, о—Л-кривых — кривых сопротивления материала росту трещины и определения по ним /с — интефала и критического раскрытия вершины трещины. [c.150]

Сопротивление таких кривых, полученных при испытании металла на воздухе и в коррозионной среде (например, воде, паре), дает информацию по влиянию Коррозионной среды на предел выносливости. Однако не всегда такое сопротивление может быть успешно использовано для оценки стойкости металла к коррозионной усталости. Это объясняется тем, что для некоторых металлов определяющую роль в усталостном разрушении играет скорость распределения трещины, а не возникновение первоначального дефекта, из которого она начинает свой рост. Целесообразно в этой связи исследовать развитие усталостной трещины на образцах с предварительно нанесенным надрезом, а данные о влиянии коррозионной усталости представлять в виде зависимостей роста усталостной трещины от интенсивности напряжений. [c.184]

На рекристаллизованном сплаве высокой чистоты, как это показано на рис. 39, получены два участка с постоянной скоростью роста трещины (два плато скорости) и соответственно два участка зависимости скорости от максимальных значений коэффициента интенсивности напряжений. Новый участок на кривой о—К еще не наблюдался для промышленных высокопрочных алюминиевых сплавов, рассмотренных выше, хотя и является обычным для других сочетаний среда — материал. Поскольку это является аномальным явлением и поскольку рост трещины в сухом аргоне является исключением, для практического использования данный факт не играет большой роли и представляет только академический интерес, так как речь идет о сплаве высокой чистоты с ре кристаллизованной структурой и равноосным зерном. Промышленные алюминиевые сплавы высокой прочности обладают в этой среде очень высоким сопротивлением КР даже в наиболее чувствительном высотном направлении полуфабриката. [c.193]

Такие сплавы имеются в распоряжении или находятся в стадии разработки, как будет отмечено ниже (см. Разработка новых сплавов ). Согласно данным последних исследований в этом направлении характеристики сопротивления КР, разрабатываемых в настоящее время сплавов, должны включать не только пороговый уровень напряжений, полученный на гладких образцах, но и кривые, выражающие зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений. [c.256]

Построение зависимости З-интеграла от приращения трещины А/ по результатам испытаний нескольких образцов требует тщательных измерений подроста трещины А/. Для этого обычно используют метод температурного окрашивания [8, 14, 15]. Данные зависимости 3 — А/ , представленные на рис. 2.10, характеризуют сопротивление материала росту трещины и носят название 3 -кривых. Для определения момента инициации трещины, которая обычно происходит при нагрузке меньше максимальной на диаграмме Р — Г , проводят прямую линию [c.37]

Испытания по определению сопротивления распространению усталостных трещин в биметалле № 1 (табл. 5.1) проводили по схеме трехточечного изгиба на образцах с боковой плакировкой (см. рис. 5.6). На рис. 5.25 представлены зависимости скорости роста трещины от амплитуды КИН для образцов толщиной 10, 20 и 40 мм с коэффициентом плакирования, равным 0,4, 0,2 и 0,12 соответственно. Результаты экспериментальных данных аппроксимированы прямыми линиями с точкой перелома примерно при df/dN = 10 мм/цикл. Плакированный материал имеет повышенное сопротивление разрушению при циклическом нагружении по сравнению с материалом основы, так как кривая для биметалла смещена в область более высоких значении АК в среднем на 8...20 %. Использование зависимостей (5.2) и (5.3) позволило получить диаграммы циклического разрушения отдельно для составляющих композиции (см. рис. 5.25, а, б). Кривая для плакирующего слоя (см. рис. 5.25, а) смещена вправо по оси АК в среднем на 40 %, чем и следует объяснить повышение трещиностойкости данного материала с наплавкой. Для образцов толщиной 20 мм (П = 0,2) данный эффект проявляется менее значительно (см. рис. 5.25, б) и при толщине 40 мм (П = 0,12) практически отсутствует (см. рис. 5.25, в). [c.142]

В модели Краффта [37] трещина становится неустойчивой, когда наклон кривой сопротивления R совпадает с касательной к силе продвижения трещины Так как значения и /if отличаются лишь постоянным множителем, который зависит от упругих констант материала, то характер зависимостей R от и R от ki один и тот же (рис. 22). При первом цикле нагружения критическому состоянию трещины соответствует значение (/ )i. Во втором цикле, вследствие приращения длины трещины Да , сопротивление росту трещины достигает величины R , которой соот- [c.250]

Чтобы модифицировать применительно к нашему классу композитов модель распространения усталостной трещины Котерел-ла [91, необходимо предположить, что форма кривой сопротивления росту трещины единственна, т. е. на величину Я не влияет длина трещины, но Д зависит от вида приложенной внешней нагрузки Р (0) (где 0 — угол между вектором нагрузки и трещиной), приращения трещины Аа, времени Т и температуры 0, т. е. [c.251]

Последовательное построение кривой сопротивления росту трещины R (рис. 23) для одного вида нагружения (0 = onst) позволяет получить модель распространения трещины при повторных нагружениях. При повторных нагружениях с постоянной амплитудой рост трещины начальной длины происходит по соответствующей Д-кривой до длины %, а затем нагрузка снимается. Во втором цикле трещина следует Д-кривой более высокого сопротивления (более высокого вследствие приращения — а ) и увеличивается до длины Пг. Аналогично в третьем цикле трещина будет следовать Д-кривой еще более высокого сопротивления [c.251]

Рис. 26. Кривые сопротивления росту трещины при растяжении 1) и сдвиге (2) (однонаправленный Скотч-плай 1002).

Метод R-кривых. Идея использования кривых сопротивления росту трещины (R-кривых) для определения критического коэффициента интенсивности напряжений (Кс) относительно нова. Разработан стандартный метод построения R-кривых [И]. Методика испытания и обработки данных для построения кривых дана в работах [12, 13]. Брунер и Сарно [2] разработали методику обработки R-кривых в упругой и пластической области. Метод построения R-кривых исходит из условия, что движущей силе для роста трещины, возрастающей по мере нагружения во время испытания, противодействует сопротивление росту трещины в материале (при медленном стабильном росте трещины). Зависимость между сопротивлением росту трещины и раскрытием трещины для данного материала выражена в виде R-кривой. Сопротивление росту трещины обозначается Кв и имеет ту же размерность, что и коэффициент интенсивности напряжений Кя определяют на образцах, нагружаемых по линии трещины. При этом виде испытания трещина создается в образце путем медленного расклинивания до тех пор, пока Кн не достигает максимального значения или [c.212]

Рис. 5. Кривые сопротивления росту трещины в зоне термического влияния сварных соединений криогенных сталей при 103 К (по результатам удвоенного количества испытаний) а — сталь с 9% Ni. присадочная проволока сплава In onel 625.

Определение вязкости разрушения проводили при вне-центренном растяжении на компактных образцах толщиной 12,7 мм, а скорости роста трещины усталости —на компактных образцах с боковым надрезом. Надрез на всех сварных образцах наносили по центру сварного шва в направлении ПД. Наведение предварительной усталостной трещины осуществляли при комнатной температуре и меньших нагрузках, чем в процессе последующих усталостных испытаний. Вязкость разрушения определяли методом /-интеграла [8, 9], используя методику обработки кривых сопротивления росту трещины [10]. В условиях плоской деформации вязкость разрушения Ki подсчитывали, исходя из значений Jj , по зависимости [c.240]

Кривые сопротивления, или -кривые, позволяют охарактеризовать сопротивление материала разрушению во время медленного установившегося движения трещины под действием увеличивающихся внешних нагрузок. В условиях плоского деформированного состояния вязкость разрушения К,с материала зависит только от двух переменных температуры и скорости деформации. В противоположность этому в условиях плоского напряженного состояния вязкость разрушения Кс зависит не только от температуры и скорости деформации, но также и от толщины материала в районе трещины и от ее размеров. / -кривая полностью описывает изменение величины Кс в зависимости от изменения размера трещины. Таким образом, / -кривая представляет собой зависимость сопротивления росту трещины /Сд от изменения размера трещины при заданных значениях температуры, скорости нагружения и толщины материала. Современные методы экспериментального определения / -кривых описаны в специальной публикации ASTM [25]. [c.79]

Для ситуации, о которой выше шла речь, — процесса устойчивого роста трещины, управляемого параметром Jf, — Парис, Тада, Захор и Эрнст [80] ввели концепцию модуля разрыва и /f-кривые сопротивления с целью анализа устойчивости данного процесса. Эта концепция грубо приводит к следующему. Пусть сопротивление материала определяется найденной в опыте зависимостью параметра Jf (обозначаемого здесь через У/ /), характеризующего дальнее поле, от приращения длины трещины Аа. Кривая зависимости Jpf от Да называется J-кривой сопротивления. Пусть в рассматриваемой задаче параметр У, характеризующий дальнее поле, равняется Jf. Тогда на протяжении всего устойчивого процесса роста трещины в исследуемой проблеме Jf Аа) = JRf (Аа). Потеря устойчивости происходит тогда, когда dJf/dAa > dJRf/dAa. [c.76]

С другой стороны, значительная часть роста трещины в податливых материалах по необходимости сопровождается существенной непропорциональной пластической деформацией, которая делает непригодной деформационную теорию пластичности. Таким образом, при отмеченных обстоятельствах правомерность использования / в качестве контурного интеграла, определенного Эшелби [4] и Райсом [46], представляется сомнительной. Что касается ограниченного роста трещины, то Хатчинсон и Парис [53] утверждают, что /, взятый по дальнему контуру и обозначенный в гл. 3 как Jj, по-прежнему остается управляющим параметром. Для ситуаций, связанных с ростом трещин, контролируемых /f, Парис и др. [54] ввели понятие модуля разрыва и // -кривую сопротивления разрушению, которые помогают анализировать устойчивость подобного роста. Пользуясь приведен ными выше понятиями, а также понятием СТОА (угол раскрытия трещины), Кумар и др. [55] и Каннинен и др. [56] разработали инженерный подход к анализу упругопластического разрушения. [c.160]

При описании докритического роста дефекта используется также подход Дж. Р. Ирвина [194], состоящий в рассмотрении зависимости работы разрушения R от длины трещины как характеристики сопротивления росту треицшы. Если в рамках феноменологического подхода под работой разрушения понимать диссипацию энергии, связанную с процессом накопления повреждений, то она может быть вычислена с использованием диаграммы деформирования на любом интервале деформаций. Получаемая таким образом графическая зависимость работы разрушения от деформации носит характер, аналогичный известным в механике разрушения / -кривым. [c.23]

Кроме классических образцов в виде двойной консольной балки в работе [31] для изучения влияния геометрии образца на энергию разрушения была использована усиленная двойная консольная балка. Схема такого образца показана на рис. 4.30. Он представляет собой образец в виде двойной консольной балки, к наружным поверхностям которого после изготовления приклеивают алюминиевые пластины, используя связующее холодного отверждения. Чтобы избежать пластической деформации перед фронтом инициирующей трещины, которая обусловлена наличием полимерного кармана у обреза вкладыша, формирующего эту трещину, перед проведением испытания искусственно вызывают рост инициирующей трещины. На рис. 4.31 и 4.32 представлены результаты, полученные на образцах графито-эпоксидного (As-4/3502) и графито-полиэфирэфиркетонного (АРС-2/РЕЕК) однонаправленных композитов. Отметим наличие поведения типа кривой сопротивления, которое связано с возрастанием при увеличении длины трещины. Исследование поверхности разрушения обнаруживает, однако, наличие большого количества мостиков из волокон, которые и обусловливают рост G, . Данные, обозначенные зачерненными значками на рис. 4.31 и 4.32, получены с помощью эмпирического балочного подхода [уравнение (49)], тогда как обозначенные светлыми значками — методом измерения площади [уравнение (54)]. Хотя длина трещины, при которой G, перестает изменяться, зависит от геометрии образца, условие начала разрушения (величина G, , соответствующая началу роста трещины) не зависит от геометрии образца. Это пороговое значение и представляет, по-видимому, искомую характеристику материала. Как показано в разд. 4.4.7, полученные пороговые значения Gj оказываются равными величинам, измеренным на образцах с тонким адгезионным слоем из чистого связующего. [c.234]

А — отчетливо выраженная нестабильность Б — экспериментальная кривая для алюминиевого сплава 7075-Т6 (типа В95), по данным Дж, М. Крафта В — временная нестабильность, связанная с внезапным развитием прямого излома, с последующим изломом смешанного вида при стабильном росте трещины Г — скачкообразный рост сопротивления развитию трещины, присущий в известной степени любому реальному материалу (Дж. Сроули и У. Браун [46]) [c.198]

В настоящее время для анализа устойчивости квазистати-ческого подрастания трещины обычно используют концепцию Уд-кривых и модуля разрыва [33, 219, 339, 426]. Суть /д-подхода заключается в допущении, что процесс разрушения, происходящий у вершины субкритически развивающейся трещины, контролируется двумя параметрами приращением длины трещины AL и /-интегралом Черепанова—Райса, введенным для нелинейно-упругого тела. Иными словами, предполагается, что зависимость J (AL) однозначно определяет сопротивление субкри-тическому росту трещины независимо от вида приложенной нагрузки (при условии монотонного характера нагружения) и геометрии образца. В то же время во многих работах указывается на уязвимость этого подхода, в частности на неинвариант-ность /н-кривых к типу нагружения и геометрии образцов. Поэтому не случайно появление в последние годы большого количества работ, посвященных модификации /д-подхода путем введения различного вида энергетических интегралов [33, 276, 287, 288]. Наиболее значительные результаты получены при использовании интеграла Т [33, 287, 288]. В то же время методичес- [c.253]

На рис. 6.11 схематически показана типичная ситуация для бесконечной пластины со сквозной трещиной. Понятие R можно использовать как меру роста повреждений в композите, связывая податливость или перемещение от раскрытия трещины, распространяющейся нелинейно, с величиной а. Как отмечено в гл. 3, в настоящее время проявляется интерес к применению этого метода для предсказания устойчивого роста повреждений в композитах. Это значит, что увеличение сопротивления разрушению в композите с ростом нагрузки будет аналогичным увеличению сопротивления разрушению пластинок конечной толщины при изменении вида разрушения от плоского к косому. Если -кривая не зависит от о, то рассматриваемый метод не отличается от подхода, использующего концепцию гипотетической трещины. Однако можно предполагать, что это не совсем так, поскольку метод -кривых еще находится в стадии исследования. Возможно, использование подобного метода позволит довольно просто предсказывать развитие поврел<деннй в конструкциях из слоистых композитов. [c.242]

Диаграммы усталостного разрушения, показывающие зависимость скорости роста усталостной трещины у от наибольшего значения Кщ1х или размаха АК коэффициента интенсивности напряжений, содержат большой объем информации о сопротивлении материала усталостному разрушению и играют роль, аналогичную диаграммам растяжения при изучении процессов деформации [1]. Полная типичная диаграмма (рис. 1) в логарифмической шкале (lg V — lg Ктях) представляет собой монотонно возрастающую З-об-разную кривую, ограниченную пороговым коэффициентом интенсивности напряжений Кщ, ниже которого трещина не растет, и критическим его значением К с, при достижении которого наступает долом образца. Диаграмма состоит из трех участков двух крайних криволинейных и среднего, аппроксимируемого прямой. Для хрупких материалов имеется тенденция к понижению верхней границы среднего участка, как это видно из результатов работы [3], [c.214]

R-кривые. Эти кривые были предложены [28] для оценки увеличения сопротивления разрушению в процессе медленного роста трещины, предшествующего самопроизволь- [c.19]

Принципиальным ограничением расширения сферы использования обоих критериев бс и Лс является их применимость только в условиях, когда не происходит роста трещины. Значительное повышение сопротивления разрушению, сопровождающее медленный рост трещины, характеризует лишь / -кривая. При проектировании оборудования для работы при низких температурах обсуждаемые характеристики (смещение при раскрытии трещины, /-интеграл и 7 -кривая) использую7 ся только для оценки вязкости разрушения материалов. [c.20]

Скорость роста трещины в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины во влажном газообразном водороде (относительная влажность 100%) показана на рис. 37 для тех же четырех высокопрочных алюминиевых сплавов. Следует отметить, что кривые о—К имеют ту же, что на рис. 36, форму (зависимость от напряжений при низких значениях коэффициента интенсивности напряжений в области / и независимость от уровня напряжений при высоких уровнях коэффициента интенсивности напряжений в области 11). Области плато скорости (область II) четырех сплавов довольно похожи и близки к уровнкг скорости 7-10- см/с. Характерно, что область / кривой v—К для сплавов 7079 и 7039 с низким содержанием меди указывает на более низкие значения интенсивности напряжений, чем область I для сплавов 7075 и 7178, содержащих большее количество меди. Таким образом, последние два сплава могут рассматриваться как сплавы с более высоким сопротивлением развитию субкритического роста трещины во влажном водороде. Металлографический [c.191]

На рис. 114 приведены количественные данные, иллюстрирующие скорость роста трещины сплавов 7075 и 7178 в зависимости от времени перестаривания после предварительной обработки по режиму Т651. Следует отметить, что перестаривание по режиму выдержка при 160°С в течение 25 ч понижает значение скорости роста трещины приблизительно на три порядка. Эта степень перестаривания вызывает уменьшение прочности только на 14% (рис. 115) при заметном увеличении вязкости разрушения в высотном направлении (см. рис. 114). Те же режимы старения также значительно улучшают сопротивление расслаивающей коррозии. На рис. 116 показано влияние перестаривания на скорость роста коррозионной трещины в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений сплава 7178. Увеличение перестаривания уменьшает скорость роста в области II, как это показано на рис. 114. Очень медленная скорость роста трещины в перестаренных материалах требует предельно длинного времени испытаний для определения полной кривой V—К. Поэтому результаты, полученные за данное время испытаний, не позволяют судить о том, влияет ли перестаривание только на область независимости скорости роста трещины от напряжений (область II) или будет также влиять и на об- [c.258]

В большинстве конструкций после старта трещины наблюдается стадия стабильного разрушения, которая обычно завершается переходом к нестабильному, а затем динамическому развитию процесса разрушения. Сопротивление конструктщи росту трещины характеризуют кривой Кл (рис. 11.4.2) либо диаграммами статического (рис. 11.4.3, а) или усталостного (рис. 11.4.3, б) разрушения. По ним определяют параметры разрушения в момент г начала стадии нестабильного роста трещины (см. рис. 11.4.2) и в момент с достижения развивающейся трещиной (рис. 11.4.3, а) некоторой 1фитической скорости, а также [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...