Коэффициент интенсивности критический 243 — Определение

Критические значения коэффициентов интенсивности напряжений определяют экспериментально. Методика их определения регламентируется соответствующими стандартами. [c.734]

Для определения Ki по стадии остановки трещины используют образцы (см. рис. 3.11,ж) с уменьшенной толщиной сечения Hi в направлении развития трещины при соотношении размеров Ll = 2Я Li=H L = 0,8H-, В = = 1,ЗЯ Hi = 0,75H. Критическое значение коэффициента интенсивности напряжений в этом случае равно [c.54]

Для более легированных и менее хладноломких сталей повышенной прочности крутизна температурных зависимостей коэффициентов интенсивности напряжений, определяемая коэффициентом р в уравнении (3.4), ослабевает, как это следует из рис. 3.4 и 3.13. В этом случае запасы прочности в закритической области можно установить в зависимости от температуры. Принимаемый при этом коэффициент запаса должен отражать достоверность определения критической и эксплуатационной температуры. [c.64]

Испытание образцов показывает, что при указанной толщине возникает хрупкое состояние, и поэтому определение запаса прочности можно проводить, используя основные уравнения линейной механики разрушения. Критическое значение коэффициента интенсивности на- [c.68]

На рис. 14, а, б приведены примеры экспериментального определения критических коэффициентов интенсивности напряжений при действии комбинированного нагружения. Заметим, что линейное расположение экспериментальных данных в пространстве координат log Ос, log Ос с наклоном —1/2 фактически есть экспериментальное доказательство того, что коэффициенты интенсивности напряжений, определяемые уравнением (28), действительно постоянны. Далее, приведенные данные показывают, что при заданном условии нагружения упругое решение (уравнение (37)) применимо к нашему композиту и что характерный объем разрушения Гс суш ествует. Однако постоянство Гс при одном виде комбинированного нагружения можно интерпретировать только как необходимое условие проверки гипотезы, что разрушение имеет место внутри постоянного объема впереди кончика трещины. Для подтверждения достаточности проверки значение Гс должно быть постоянным при любых условиях комбинированного нагружения. [c.237]

Циклическая вязкость разрушения, или критический коэффициент интенсивности напряжения, рассчитана по результатам феррозондового метода определения нестабильного роста усталостной трещины для ряда сталей бурильных труб групп прочности Д , К , Е , Ем . На рис. 2 показана зависимость критического размера усталостной трещины от величины приложенного напряжения испытания при постоянной для каждой группы прочности циклической вязкости разрущения. Построен- [c.113]

Последней величиной, определение которой необходимо для получения пороговых значений амплитуды коэффициента интенсивности напряжений, является р — размер критически напряженного элемента у вершины трещины. Харрис на основе анализа зоны у вершины усталостной треш,ины установил, что размер критически напряженного элемента должен быть от 100 до 400 атомных расстояний данного материала. В работах Лю также было показано, что размер элемента структуры, который может характеризовать неоднородность свойств материала, должен быть от 0,025 до 0,1 мкм. Такой же размер критически напряженного объема получен прн анализе средней плотности дислокаций у вершины усталостной треш,ины. Постоянная, фигурирующая в теории Нейбера как элемент, по-которому усредняется действующее в вершине трещины напряжение, также имеет порядок, близкий к приведенным размерам критически напряженного объема. Таким образом, размер критически напряженного объема у вершины усталостной трещины можно принять равным 0,02—0,1 мкм. Однако из условия минимума порогового значения амплитуды коэффициента интенсивности напряжений целесообразно выбрать значение р, близкое к нижней границе. В этом случае погрешность в определении пороговых условий пойдет в запас прочности. [c.127]

Ki J)— критический коэффициент интенсивности напряжений (вязкость разрушения) в условиях плоской деформации, определенный методом /-интеграла [c.10]

Во время эксплуатации многие высокопрочные алюминиевые сплавы при определенных условиях могут разрушаться при напряжениях значительно более низких, чем предел текучести, в результате КР (коррозионного растрескивания). Большие потенциальные потери несущей способности конструкций из-за КР могут быть оценены по данным, приведенным в табл. 4 (см. значения порогового уровня напряжений при КР). Так как такое растрескивание часто имеет место при напряжениях ниже уровня предела текучести, для анализа этого процесса могут быть применены основные положения линейной механики вязкого разрушения. Основным в механике разрушения является положение, согласно которому быстрое распространение механической трещины происходит при условии, что коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины будет равным или несколько превышать критическое значение Ки, характеризующее вязкость разрушения материала. [c.151]

В соответствии с этим положением может быть дано определение КР высокопрочных алюминиевых сплавов как субкритического роста трещины в условиях коррозионной среды в результате постоянного действия растягивающих напряжений. При этом не рассматривается чистое механическое растрескивание при коэффициентах интенсивности напряжений выше критических. [c.151]

Предложены способы экспериментального определения величин J , Уи и Ьс, однако расчет этими способами элементов конструкций пока затруднителен из-за сложности решения соответствующих краевых упругопластических задач с учетом упрочнения. Зависимость критических деформаций 6k, e/ii и показателя упрочнения материала т от основных факторов — температур (, скоростей деформирования е, исходных свойств металла т, ekt позволяет связать критические напряжения Qh для элемента конструкции с размером дефекта I с помощью критического значения коэффициента интенсивности деформаций Ки - [c.21]

Анализ кривых показывает, что подсос воздуха способствует увеличению кратности циркуляции, причем интенсивность ее роста по достижении коэффициентом подачи воздуха определенного значения снижается. При последующем увеличении о замедляется, а по достижении критического значения прекращается рост кратности циркуляции. [c.171]

Согласно экспериментам область определения функции v = = у(ДЛ[) ограничена слева пороговым значением размаха коэффициента интенсивности d Kth = /а(1 R), а справа — размахом некоторого критического коэффициента интенсивности напряжений Д/(/с = Kf (i - R)- Величина Kf несколько меньше Кс (или К/с) вследствие развития в материале усталостных повреждений. Саму же область определения функции v обычно считают состоящей из трех подобластей первая соответствует замедленному росту усталостной трещины, вторая — устойчивому росту, третья — циклическому долому (рис. 24.7а). [c.436]

Значения критического коэффициента интенсивности напряжений К1 и предела текучести, определенные при комнатной температуре (Г = 293 К) [c.42]

Слева в выражении (3.3.2) стоит коэффициент интенсивности напряжений К, который следует знать в виде функции нагрузки, размеров детали и трещины, а справа он же, но определенный из опыта и играющий роль механической характеристики материала, оценивающей его трещиностойкость, т.е. сопротивление материала росту в нем трещины . Величина К . - критический коэффициент интенсивности напряжений для плоского образца данной толщины 1 (более кратко - вязкость разрушения , или просто трещиностойкость) - определяется из эксперимента. (Подробнее о методах экспериментального получения статических характеристик трещи-ностойкости см. п. 3.3.3.) [c.144]

Сопоставьте основные положения методологии предсказания разрушения вследствие текучести и вследствие быстрого распространения трещины. В ходе пояснений дайте четкие и полные определения терминов коэффициент интенсивности напряжений, критическая интенсивность напряжений и вязкость разрушения. [c.83]

В разд. 3.7 показано, как механика линейно-упругого разрушения может использоваться для оценки размера трещины в некоторой конструкции, которая при определенных условиях нагружения самопроизвольно распространяется до разрушения. Этот критический размер трещины находится по критическому коэффициенту интенсивности напряжений, определяемому, например, условием (3.39). Можно ожидать, что усталостная трещина, возникшая при циклическом нагружении, или любой другой начальный дефект конструкции будут расти при дальнейшем циклическом нагружении до тех пор, пока они не достигнут критического размера, после [c.286]

В методических указаниях РД 50-260-81 и ГОСТ 25.506-85 [3, 9], посвященных характеристикам трещиностойкости при статическом нагружении, рекомендуется определение силовых, деформационных и энергетических критериев разрушения. К силовым критериям разрушения относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений К ,, К,(., К . , пределы трещиностойкости и критические напряжения а к деформационным — критическое раскрытие трещин 5 . и коэффициенты интенсивности деформаций К . к энергетическим — удельная энергия (работа) разрушения а ., удельная энергия продвижения трещины на единицу площади О и критическое значение З-интеграла 2с- В качестве основных рекомендуются К1(. и К(.. [c.16]

Основополагающими для разработки методов экспериментального определения указанных характеристик упругопластического разрушения послужили испытания по определению критических значений коэффициентов интенсивности напряжений в условиях плоской деформации К] [3, 20]. Условия плоской деформации считаются выполненными, если размер пластической зоны у вершины трещины не превышает 1/50 любого характерного размера образца (элемента конструкции), а именно толщины образца Г, размера нетто-се-чения (В - /) или длины трещины /, что достигается выполнением соотношения [c.20]

Для цилиндрических образцов расчет производился по рассмотренной выше методике с использованием формул (VI.35) и (VI.38). Согласно полученным результатам (рис. 213) значения критического коэффициента интенсивности напряжений, определенные по предлагаемой методике, хорошо согласуются со значениями этой величины, полученными при испытаниях на внецентренное растяжение [270]. Заметного влияния размера трещины на величину iKi при этом не обнаруживается. [c.310]

Поверхностные дефекты могут оказывать влияние на водородное или сульфидное растрескивание умеренно- или высокопрочных сталей в пластовых водах, содержащих сероводород. Заметная склонность к растрескиванию в этих средах вынуждает значительно понижать допустимый уровень напряжений, чтобы избежать опасности разрушения. Так как прочность стали связана с ее твердостью, эмпирически определенная максимально допустимая твердость по Роквеллу Нц = 22, что отвечает пределу текучести примерно 1,37 МПа [631. Критические значения коэффициента интенсивности напряжения для стали в водных растворах HjS свидетельствуют, что указанный уровень твердости соответствует критической глубине поверхностных дефектов около 0,5 мм [64]. При такой или большей глубине дефекты дают начало быстрому развитию трещин. Поскольку избежать дефектов такого размера практически очень трудно, в нефтяной промышленности, имеющей [c.153]

В настоящее время для качественной оценки способности материала тормозить развитие магистральной трещины существует достаточно больпюй набор экспериментальных методов и соответствующих характеристик материала (точнее, образца из пего). Здесь будут рассмотрены несколько таких характеристик, представляющих не только качественный (для сравнения и выбора материалов и технологий), но и расчетный интерес. Последнее означает, что но такой характеристике возможно, на основании соответствующих критериев разрушения, вести расчеты па прочность с определением требуемых коэффициентов запаса. Эти характеристики (называемые характеристиками трещиностой-костп) Кс, Ки — критические коэффициенты интенсивности на-пря/кений при плоском напряженном состоянии и объемном рас-тя кении (в случае плоской деформации) бс — критическое раскрытие трещины в вершине (разрушающее смещение) Лс — упругопластическая вязкость разрушения h — предел трещино-стойкости. [c.123]

Однако, при нагружении конструкций из малоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталей, содержащих плоскостные дефекты, имеет место, как правило, развитое пластическое течение в вершине данных концентраторов (зона АВ на рис. 3.2). В общем случае это снижает опасность хрупких разрушений, так как часть энергии нагружения расходуется на образование пластических зон. В данных зонах напряжения и деформации уже не контролируются величиной коэффициентов интенсивности напряжений, а определяются из соотношений теории пластичности. Дпя некоторого упрощения описания процесса разрушения в механике разрушения вводят критерии, описывающие поведение материала за пределом упругости 5 — критическое раскрытие трещины и — критическое значение независящего от контура интегрирования некоторого интеграла. Деформационный критерий 5 основан на раскрытии берегов трещины до некоторых постоянных критических значений для рассматриваемого материала. На основе контурного Jj,-интеграла представляется возможность оценить момент разрушения конструкций с трещинами в упругопластической стадии нагружения посредством определения энергии, необходимой для начала процесса разрушения. При этом полагается, что критическое значение энергетического параметра, предшествующее разрушению, является характеристикой материала. Существуют также и другие характеристики разрушения, которые не получили широкого распространения на практике. Например, сопротивление микросколу [R ]. сопротивление отрыву, угол раскрытия вершины трещины, двухпараметрический критерий разрушения Морозова Е. М. и др. [c.81]

При исследовании сварных соединений необходимо ориентироваться на испытание образцов, в которых воспроизведены условия сварки и эксплуатации конструкций. Необходимо также учитывать особенности дефектов сварки, которые имеют остроту концентратов, существенно отличную от остроты трещины. Например, радиус в вершине непро-вара или несплавления может изменяться от 0,001 до 2 мм. Этот онцентратор может работать как трещина и в то же время иметь значительные отличия от нее с увеличением радиуса в вершине. Поэтому формс1льный подход при оценке трещиностойкости сварных конструкций может привести к серьезным ошибкам. В связи с этим представляется весьма важным моментом прежде всего определение влияния начального радиуса концентратора на ei о критическое раскрытие 6 . Для этой цели воспользуемся результатами работы /27/, где для оценки сопротивляемости сварных соединений квазихрупким разрушениям был предложен критерий — критический коэффициент интенсивности деформаций, учитьгаающий изменение механических свойств метал га в зоне концентратора в процессе термопластического цикла сварки и величину радиуса в его вершине. При этом [c.82]

На рис. 20.7.3 приведена фотография разорванного образца из однонаправленного углепластика. Видно, что короткие поперечные разрывы разделяются длинными продольными трещинами и схема пучка, описанная в 20.4, может быть применена лишь с большой натяжкой. Таким образом, прочность однонаправленного композита даже при растяжении в значительной мере определяется сдвиговой прочностью матрицы и прочностью адгезии, которую в свою очередь можно характеризовать критическим коэффициентом интенсивности Кц с- Определение прочности матрицы на сдвиг обычно производят путем опыта на изгиб [c.704]

Для учета влияния на критические напряжения в хрупком состоянии размеров трещины по отношению к размерам элементов конструкций используют поправочные функцйи из табл. 2.1. При определении по уравнению (4.1) запасов прочности в хрупком состоянии следует иметь в виду возможность сильной температурной зависимости Ki или бк (см., например, рис. 4.1) для мягкой углеродистой стали. При столь резком падении Ki со снижением температуры следует основываться на минимальных значениях коэффициентов интенсивности напряжений K i , соответствующих закритической области (см. рис. 3.4). [c.64]

Для сталей высокой прочности, алюминиевых и титановых сплавов в широком интервале температуры критические значения коэффициентов интенсивности напряжений мало зависят от температуры. Поэтому оценку сопротивления хрупкому разрушению элементов конструкций из таких материалов следует проводить по минимальным значениям / i . Как показано в 3, при определении по уравнениям (3.13) критических значений температуры элементов конструкций имеет существенное значение учет роли размеров напряженных сечений, остаточной напряженности, деформационного старения и охрупчивания в условиях эксплуатации. Эти факторы принимаются во внимание путем введения соответствующих экспериментально устанавливаемых температурных сдвигов А нр, и АГкрг (см. рис. 3.8). [c.64]

Для соответствующих предельных состояний (хрупкого и квазихрупкого) по данным о критических напряжениях ак для образцов с надрезом (кривая 2) производят вычисление критических напряжений для элемента конструкции. В области А при вычислениях в качестве критерия разрушения используют критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ки или раскрытия трещины бк- Определение для температуры Т = — Тэ величин Стк при известном Ki проводится по уравнениям (2.9) линейной механики разрушения (ЛМР) и температурным зависимостям Ki типа (3.4). В области Б (нелинейная механика разрушения — НЛМР) в качестве критерия разрушения используют критическое напряжение Стк, зависящее от температуры Т [по уравнению (3.6)], размеров сечения [по уравнению (3.7)] и размеров трещины [по уравнению (3.8)]. Величины КгеП [c.66]

Несколько иной подход к определению критического значения коэффициента интенсивности напряжений, ограничивающего область нераспространяющихся усталостных трещин, был развит на основании допущения, что трещина продвигается за каждый цикл на расстояние, на котором в зоне перед трещиной номинальные напряжения или деформации превышают критические значения [34]. Эта модель содержит пороговые условия распространения трещины в неявном виде. Если обозначить критические значения напряжения и деформации у вершиньг трещины 0кр и Ёкр соответственно, то выражение для скорости роста трещины примет вид [c.125]

Анализ интенсивностей напряжений (по Ирвину Ki = = EGIn) показывает, что разрушение наступит в момент достижения критического распределения напряжений, которое устанавливается уравнениями линейной теории упругости. Введенное Ирвином понятие критического коэффициента интенсивности напряжений (Kid Кпс Km ) является в настоящее время одним из критериев сопротивления металлических материалов хрупкому разрушению. В зависимости от формы и размеров тела и трещины, а также от способа нагружения тела этот коэффициент имеет различные значения. При этом рещение целого ряда краевых задач, которые представляют собой самостоятельную область теории упругости, сводится к определению коэффициента интенсивности напряжений. [c.25]

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]

Результаты испытаний на скорость распространения трещин обычно представляют в виде кривых зависимости скорости роста трещины v от коэффициента интенсивности напряжений к (рис. 2). Существование трех областей (/—III) на кривой соответствует трем стадиям процесса. Впервые это было отмечено Видерхорном [4]. Критические значения К для быстрого разрушения (обозначаемые Kq, Kix или при определенных условиях Кп) могут быть таковы, что получить полную кривую с тремя характерными областями не удается, но отдельные части такой кривой наблюдаются для многих материалов. [c.50]

Влияние температуры. В работе [81] показано, что критический коэффициент интенсивности напряжений для зарождения трещины Kikp в нейтральном растворе 3,5% Na l для сплава Ti—8 Al—1 Mo—IV не изменяется с температурой (рис. 27). В интервале температур от —1°С до -f93° значения величин Кхкр и Ki находятся в пределах экспериментального разброса, соответственно 15,4—20,2 и 68,3—74,1 МПа-м . В противоположность этому скорость растрескивания имеет явно выраженную температурную зависимость. В этих исследованиях использована предельная скорость роста трещины (соответствующая областям II и Па) в Графической зависимости Аррениуса для определения энергии активации, равной Q = 13,4 Дж/моль. Однако в более поздней работе этих авторов [ПО] сообщалось о величине, равной Q = 23,5 кДж/моль. Эти результаты подобны ранее полученным для сплава Ti—8Al—1 Mo—IV (DA), испытанного в растворе 0,6 М КС1 в потенциостатических условиях с использованием усредненной скорости V в графической зависимости Аррениуса. Полученная величина энергии активации составила Q=I4,7 кДж/моль [c.330]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

Заметим, что влияние масштабного фактора на стадии диссеминированных повреждений коррозионной усталости следует учитывать не через объем или площадь сечения, а через площадь поверхности конструкции, омываемой агрессивной средой. В стадии развития магистральной трещины эффект размеров (и формы) детали учитывается косвенно при определении коэффициента интенсивности напряжений. При этом стадия развития трещины от некоторого начального до критического размера может оказаться при больших размерах деталей более продолжительной, чем при меньших размерах деталей. [c.172]

Для определения величины щ введем коэффициент снижения прочности <х=Ос/о , где сГс - критическое напряжение при наличии трещины допускаемой длины /д (см. рис. 3.4.2). При разрушающем напряжении, равном сГс, допустимая длина трещины становится критической, поэтовяу запасы прочности будут п=а, т=1. Коэффициент интенсивности напряжений К обратно пропорционален числу п п=а а), поэтому линия ОА (рис. 3.4.4) есть зависимость К от 1/я при неизменной длине трещины, в частности, при /=/д=сопв1. Отсюда следует показанный ка рис. 3.4.4 графический прием для установления коэффициента а. Очевидно, что о в/а=ас=СТвко/к- Отсюда. получаем искомый запас прочности по критическому напряжению Яд=я/а, (яд < я). (3.4.8) [c.167]

В случаях, когда есть основания считать возможное разрушение хрупким, то обычно, предполагая справедливость положений линейной механики разрушения, расчет ведут по критерию разрушения (3.3.2). Вычисление стоящего слева коэффициента интенсивности напряжений К при современном развитии вършслительных методов и техники и наличии справочников, как правило, не вызывает затруднений. Гораздо труднее экспериментальное определение правой части критерия (3.3.2), а именно критического коэффициента интенсивности напряжений К , называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объемов материала в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически проде-формированных областей как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих условий нагружения и размеров рассматриваемого объекта и образца, служащего для определения характеристики трещино-стойкости. Поэтому постановке эксперимента по определению значений (или, что в некотором смысле более просто, Къ) следует уделять много внимания, проводя эксперимент с ориентацией на данную конструкцию. [c.169]

Изменение критических значений коэффициентов интенсивности напряжений Kq и К в зависимости от относительной длины трещины d/D (рис. 7.19, 7.20) имеет вид куполообразных кривых. Кривые Kq - d/D и К -d/D достигают максимума в диапазоне значений d / D = 0,5...0,7, который считается наиболее оптимальным для определения величин К, [1, 21]. Границы максимальных значений Kq и К с увеличением D сокращаются, причем для более хрупкого сплава В95пч при средних значениях d/D = 0,45...0,8 наблюдается постоянство величин К. С уменьшением наибольшего диаметра D значения Kq и К уменьшаются (рис. 7.21) как для равных d/D (геометрически подобные образцы), так и для равных абсо- [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...