Модель усталостного разрушения

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.136]

Рассмотрим сначала модели усталостного разрушения. [c.460]

Подход, принятый в этом обзоре, состоит в том, чтобы обсудить механизмы разрушения с точки зрения классической последовательности усталостных явлений упрочнения — разупрочнения, зарождения трещин и роста трещин. Преимущество данного подхода в том, что при его помощи внимание сосредоточивается на полезном сопоставлении поведения композитов с металлической матрицей и металлов при разрушении. Несмотря на то что неизбежны некоторые повторения, вопрос о поверхностях раздела и их роли в сопротивлении композитов усталостному разрушению вследствие своего уникального значения для композитов анализируется отдельно. В общих чертах изложены некоторые результаты воздействия окружающей среды, дана модель усталостного разрушения, сделан обзор критериев проектирования композитов для работы в условиях усталости и поставлены задачи для дальнейших исследований. [c.395]

МОДЕЛИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СЛОЖНОМ НАГРУЖЕНИИ [c.74]

Ниже мы используем макроскопический подход к построению модели усталостного разрушения поверхности, который, как известно (см. [70, 83]), состоит в построении положительной неубывающей во времени функции Q M, t), характеризующей меру повреждения материала в точке М и зависящей от амплитудных значений напряжений в данной точке. Разрушение наступает в момент времени t, когда эта функция достигнет заданного порогового значения. Такой подход применим к исследованию как поверхностного разрушения, так и разрушения внутри тела. Кроме того, в [91] показано, что параметры объёмного и поверхностного усталостного разрушения для ряда материалов (например, для некоторых видов резин) совпадают. [c.323]

К первым из них относятся задачи механики дискретного контакта (глава 1) и моделирования взаимодействия поверхностей с учётом адгезии (глава 2) задачи о скольжении единичного (глава 3) и периодического (глава 5) инденторов по границе упругого или вязкоупругого основания, а также упругого основания с покрытием модели усталостного разрушения поверхностей, имеющего вид отслаивания или отделения частиц износа (глава 6) модель изнашивания дискретного контакта (глава 8). [c.450]

Модели усталостного разрушения. Усталостные разрушения происходят при многократном повторении- циклов нагружений и обычно связаны с динамическими напряжениями при различного рода колебаниях. [c.187]

Основная детерминированная модель усталостного разрушения может быть принята состоящей из двух участков (рис. 6.2), на стыке которых скачкообразно изменяются параметры [c.188]

Во втором частном случае в детерминированной модели усталостного разрушения отсутствует точка перелома (рис. 6.3,6). Модель характеризуется параметрами m и С, постоянными для,всех. значений Ga. Такие модели отражают поведение жаропрочных сплавов при высоких температурах. Они применяются и для приближенных расчетов, так как дают оценки в запас прочности . [c.189]

Модели усталостного разрушения. Наибольшее практическое значение имеет модель, учитывающая рассеяние напряжений при постоянном числе циклов. [c.199]

При построении общей модели усталостного разрушения предполагают, что случайными являются действующие напряжение Оа и число циклов нагружения JV. Считая параметры нагружения к прочности независимыми случайными величинами, можно определить вероятность разрушения, преобразовав соотношение, (6,24) [c.200]

МОДЕЛЬ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ [c.145]

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

Каждый из трех разделов настоящей главы предваряется критическим анализом современных подходов к формулировке критериев разрушения. Результатом такого анализа является вывод о необходимости развития и модификации критериев разрушения, Разработка физико-механических моделей хрупкого, вязкого и усталостного разрушений и формулировка на их основе модифицированных критериев разрушения является предметом исследований, представленных в данном главе. Прежде чем перейти к их изложению, остановимся на следующем замечании. [c.50]

Большинство моделей развития усталостных трещин [11, 12, 141, 336, 349, 351, 430] основываются на рассмотрении элементарных актов разрушения в бесконечно малых объемах материала (математических точках). При этом процесс развития разрушения представляется как непрерывный ряд последовательного разрушения точек, образующих траекторию трещины. Как указывалось в гл. 2, подобное моделирование процесса усталостного разрушения не позволяет объяснить имеющиеся экспериментальные результаты., [c.204]

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Модели усталостного и малоциклового разрушения [c.460]

Усталость — это полная потеря свойств (или разрушение) элемента конструкции, наступившая после действия на него переменной нагрузки, максимальная амплитуда которой по величине меньше статической, монотонно прикладываемой нагрузки, вызывающей разрушение этого элемента. Процесс разрушения и усталости металлов зависит от состава, особенностей металлургического процесса, геометрии образца (элемента конструкции), вида нагрузки, времени и условий внешней среды. Для композитов число влияющих параметров необходимо увеличить по крайней мере вдвое из-за наличия в материале двух фаз. Более того, необходимо также учесть и влияние поверхности раздела, что приведет к еще большему усложнению задачи. Конечно, ни одна приемлемая модель для предсказания процесса разрушения не мол<ет одновременно включить все вышеупомянутые параметры. Действительно, невозможно себе представить систему черного ящика , у которого на входе — весь комплекс переменных параметров, а на выходе — только скорость роста разрушения и время достижения предельного состояния. Поэтому не существует единого подхода для определения усталостного разрушения для металлов (которые по крайней мере при макроскопическом подходе рассматриваются как однородные). Для композитов проблема тем более усложняется вследствие присущей им неоднородности. Усталости композитов посвящены многочисленные работы. Достижения и современные тенденции в этой области обобщены в работах [49, 50]. [c.84]

Модели усталостного разрушения при одноосном напряженном состоянии. Модель усталостного разрушения принимается и пиде услоиия [c.461]

Модели усталостного разрушения при многоосном (многокомпонентном) напряженном состоянии. Рассмот )нм многоосное папрн- [c.462]

Модель усталостного разрушения при многокомнонептном напряженном состоянии и асимметричном цикле действующих панря-жений является обобщением условия (80) и может быть представлена в виде [c.463]

Во многих случая-х нестационарного нагружения относительная длительность режимов остается постоянной. Модель усталостного разрушения основыпается на принципе линейного суммирования [c.464]

Модели усталостного разрушения при сложном нагружении / Захарова Т. П.— В ки. Механическая усталость металлов Материалы VI Мвждунар. коллоквиума. Киев Наук, думка, 1983, с. 74—81. [c.423]

Разработка гипотезы прочности слабого звена позволила В. Вейбуллу [76] построить теорию хрупкого разрушения однородной неоднородно напряженных тел в вероятностном аспекте. Эта способствовало решению вопросов теории усталостного разрушения, как тесно связанного с неоднородно напрягаемыми объемами металла. Н. Н. Афанасьевым [3] разработана статистическая модель усталостного разрушения, позволившая описать эффект влияния концентрации напряжений и абсолютных размеров тел. В. Вейбулл [77] распространил свою теорию хрупкого разрушения в квазистатической трактовке, на усталостные разрушения, используя распределение экстремальных значений для описания рассеяния разрушающего числа циклов и построения семейства кривых усталости по параметру вероятности разрушения. В. Мощинский [67] в Польше на основе [c.255]

Первая попытка совместного рассмотрения инкубациоиной стадии и процесса развития макроскопических трещин была предпринята, по-видимому, автором (1959 г.), который предложил двухстадийную модель усталостного разрушения. Эта модель основана на введении двух мер повреждения, одна из которых характеризует разрыхление (степень подготовки материала к образованию усталостной трещины), вторая —размер магистральной усталостной трещины. Этот подход был предложен для объяснения и описания отклонений от линейного закона суммирования повреждений при изменении порядка приложения нагрузок различной интенсивности. В статьях [7, 14 ] концепция двух стадий разрушения получила дальнейшее развитие и доведена до соотношений, позволяющих прогнозировать показатели долговечности в условиях длительного и циклического нагружения. Основой для объединенной теории послужила модель зарождения макроскопических трещин, которая позволяет сформулировать начальные условия для второй стадии разрушения. Вторая стадия состоит в развитии макроскопической трещины либо до критического размера при котором трещина становится неустойчивой, -либо до предельно допустимого значения, после достижения которого данный элемент конструкции или деталь машины условно рассматриваются как разрушенные. Общее соотношение для размера I (длины краевой трещины, полудлины центральной трещины, радиуса дисковой трещины и т. п.) имеет вид [c.115]

Большой интерес представляет построение моделей усталостного разрушения поверхностей произвольной геометрии, в которых не закладывается изначально предположение о форме отделяюш ихся фрагментов. Одна из таких моделей [142], поз-воляюш ая исследовать эволюцию микрогеометрии поверхности при изнашивании и размеров отделяюш ихся частиц, описана ниже. [c.342]

В соответствир с формулой (1.65) предполагается, что общее разрушение образца будет иметь место, если хотя бы в одной из плоскостей, перпендикулярных главным напряжениям, будет трещина критических размеров, т. е. предполагается, что возникновение трещины в каждой из плоскостей является независимым в вероятностном смысле событием [144]. Последнее предположение накладывает некоторые ограничения на сформу лированную модель усталостного разрушения, но в то же время дает возможность более четко выявить основные закономерности влияния сложного напряженного состояния. [c.61]

В этой группе следует различать методы, которые основываются на формальном использовании известных эмпирических уравнений кривых усталости путем нахождения параметров этих уравнений по экспериментальным данным, полученным при малых долговечностях, и аналитической экстраполяции результатов в область долговечностей, соответствующих пределу выносливости, а также методы, которые позволяют определить предел выносливости по начальному участку кривой усталости на основе физически обоснованных моделей усталостного разрушения. Естественно, что второй подход более перспективен, поскольку он дает больше воз-можршстей для правильного выбора параметров и учета влияния на них различных факторов. Некоторые эмпирические уравнения кривых усталости (1.4) — (1.7) были приведены выше. Определение коэффициентов этих уравнений дает возможность выполнить аналитическую экстраполяцию кривых усталости в область больших долговечностей. [c.220]

Последние соотношения можно исцользокать для-приближенной замены логарифмически нормального распределения нормальным.-Другая статистическая модель усталостного разрушения оценивает вероятноеть разрушения при постоянной амплитуде переменного напряжения (Та = onst в связи с рассеянием чисяа цт клов до разрушения. [c.200]

Расчетно-экспериментальная оценка предела выносливости базируется iifir.i4Ho на уравнении кривой усталости, в которое входит как параметр для определения его коэффициентов требуется построение начального участии кривой усталости. В этой группе следует различать методы, которые основываются на формальном использовании известных эмпирических уравнений Кривых усталости, а также методы, которые позволяют определить предел выносливости по начальному участку кривой усталости на основе нзически обоснованных моделей усталостного разрушения. [c.127]

Один из наиболее трудных и наименее разработанных вопросов механики материалов — прогнозирование типа разрушения (внутризеренного или межзеренного) и условий перехода от внутризеренного, менее опасного разрушения, к межзерен-ному, приводящему к снижению критической деформации и долговечности материала. В настоящей главе предложен подход к анализу типа разрушения в зависимости от условий испытаний. Суть подхода заключается в параллельном анализе накоплений повреждений в теле зерна и по его границам тип разрушения будет определяться тем процессом, который дает меньшие значения параметров предельных состояний материала Nf и е/). Такой анализ может проводиться на основании физико-механических моделей кавитационного внутризеренного или усталостного разрушения, рассмотренных в гл. 2, и модели кавитационного межзеренного разрушения, представленной в данной главе. [c.187]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

В области, в которой усталость описывается упругими макродеформациями йае, проявляются отклонения от абсолютной упругости и наблюдается гистерезис, порождаемый микропластическими деформациями. Эти деформации связаны с неоднородностью строения поли-кристаллического конгломерата и упрочнением, возникающим в пластически деформированных элементах структуры. Роль структурной неоднородности для процесса усталостного разрушения была охарактеризована еще В. Л. Кнрпичевым. Пластически деформируемые элементы занимают лишь незначительную часть упруго деформируемого объема (матрицы). Это позволяет описать процесс деформирования структурно-неоднородной среды простой механической моделью, предложенной Е. Орованом и представленной на рис. 6.2. За- [c.105]

Некоторая феноменологическая модель, описывающая четыре стадии процесса усталостного разрушения современных бороалюминиевых композитов в условиях циклического растяжения, может быть описана следующим образом. [c.435]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...