Разрушение Описание

Определив из критерия разрушения (описанных в разделах 3.3.1 и 3.3,2) критическую длину (или полудлину) трещины при известной расчетной нагрузке на элемент конструкции, следует найти линейный размер трещи- [c.169]

АЗ.3.4. Сопротивление термической усталости. Термической усталости подвержены детали, испытывающие теплосмены. Этот тип разрушения описан еще Д. К. Черновым (1912 г.), который исследовал причины растрескивания внутренних поверхностей орудийных стволов. По существу термоусталость представляет собой малоцикловую усталость в неизотермических условиях нагружения, поэтому характеристики могут быть определены из соответствующих испытаний при независимых (но надлежащим образом синхронизированных — синфазных) циклических силовом и тепловом воздействиях. Такую независимость технически наиболее просто обеспечить при циклическом кручении в случае растяжения-сжатия необходимо применение специальной автоматики, следящей за изменением усилия в образце и исключающей влияние температуры на его изменение [25]. Возможности таких установок при их надлежащем оснащении весьма широки. [c.119]

На рис. 22.4,6 показана картина течения при Р1/Р0, определяемом величиной 10%. Структура скачков здесь уже существенно иная. Произошло разрушение описанного ранее прямого скачка уплотнения и образовалась система пересекающихся косых скачков. На этом рисунке дополнительно введено обозначение 8 для отклоненной результирующей струи. [c.240]

Все разрушения, описанные выше, можно объяснить с точки зрения отражения расходящегося импульса давления от свободных поверхностей образца. Распространение импульса аналогично тому, которое описывается в геометрической оптике при изучении света. Однако, когда импульс распространяется вдоль оси конического образца, амплитуда его возрастает и форма изменяется при движении в направлении к вершине. Теория распространения продольного упругого импульса вдоль конуса, когда размер поперечного сечения мал по сравнению с длиной импульса, рассмотрена в гл. III. Там было показано, что если имеет место импульс сжатия, то постепенно развивается хвост растягивающих напряй ений длина области ежа- [c.175]

Описанный механизм характеризует так называемое хрупкое разрушение. Хрупкому разрушению предшествует пластическая деформация до достижения трещины критического размера и затем хрупкое бездислокационное разрушение. [c.72]

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]

В теории деформирования и разрушения материалов существуют, как известно, два основных направления, до недавнего времени развивавшихся практически независимо друг от друга. Одно из них базируется на основных концепциях механики твердого деформируемого тела и не учитывает особенностей структуры материала. Во втором основное внимание уделяется процессам, происходящим на микроуровне, что принципиально позволяет учесть особенности структуры материала, однако во многих случаях не дает возможности перейти к описанию процессов макроразрушения. [c.50]

ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОМУ ОПИСАНИЮ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.56]

Го, где пластическая деформация существенно больше деформации, отвечающей пределу текучести От, вполне оправданно допущение О — ао о, — От, что значительно облегчает количественное описание условий зарождения хрупкого разрушения (2.7). [c.71]

Довольно успешное применение предложенного подхода для описания хрупкого разрушения позволяет сделать вывод, что формулировка критерия зарождения микротрещины в терминах эффективных напряжений для а > От является весьма продуктивной. [c.109]

В настоящем разделе представлена модель вязкого разрушения материала, рассматривающая процесс непрерывного образования и роста пор [76, 80]. Модель базируется на введенном понятии пластической неустойчивости структурного элемента материала как состоянии, контролирующем критическую деформацию е/ при вязком разрушении, что позволяет отойти от описания процесса непосредственного слияния пор. [c.116]

Приведенные оценки и сопоставления позволяют считать, что разработанная модель дает достаточно адекватное описание процессов, контролирующих вязкое разрушение. [c.124]

Отметим, что уравнения (2.107) можно использовать также при описании зарождения усталостного макроразрушения — образования макротрещины размером, равным поверхностному слою металла с пониженным сопротивлением пластическому деформированию [26, 27] (размер слоя порядка нескольких диаметров зерен). Такой вывод следует из достаточно однородного деформирования зерен в поверхностном слое, что приводит к практически одновременному разрушению большинства зерен этого слоя и образованию макротрещины. [c.142]

Причина различной скоростной зависимости критических параметров при внутри- и межзеренном разрушении заключается в разной природе физических процессов, приводящих к накоплению меж- и внутризеренных повреждений. Как уже отмечалось, межзеренное разрушение в рассматриваемых условиях связано с зарождением, ростом и объединением пор по границам зерен. Следует подчеркнуть, что во многих работах [199, 256] разрушение по границам зерен связывается с ростом микротрещин, зародившихся в стыках трех зерен. Однако выполненные в последнее время фрактографические исследования [256] достаточно убедительно показали, что указанные механизмы не являются альтернативными в обоих случаях процесс развития повреждений является кавитационным [256, 326]. Более легкое зарождение пор в тройных стыках приводит к неоднородному развитию повреждений и формированию клиновидных микротрещин, которые в процессе роста поглощают мелкие поры, зарождающиеся по всей поверхности границ зерен [256]. Таким образом, указанная дифференциация межзеренных повреждений является достаточна условной и при описании процессов накопления повреждений на границах зерен целесообразно исходить из моделирования их кавитационными механизмами. [c.154]

Таким образом, параметры механики- разрушения в общем представляют собой коэффициенты подобия, и преимущество ее использования как раз и состоит в том, что, определив коэффициенты подобия полей напряжений и деформаций, без рассмотрения и детального описания тонких процессов деформирования и разрушения материала у вершины трещины, можно прогнозировать развитие макроразрушения. Отказ от анализа процессов разрушения у вершины трещины привел к необходимости экспериментального получения большого количества эмпирических зависимостей, так как подобие НДС можно было обеспечить при весьма узком диапазоне изменения уровня и характера нагружения. Но это приемлемо только при оценке относительно просто нагружаемых конструкций, в случае же ответственных высоконагруженных конструкций прямое использование механики разрушения может не дать достаточно надежных результатов, что заставляет вернуться к подробному [c.188]

Направление развития трещины при хрупком разрушении так же, как и при усталостном, перпендикулярно ориентации максимальных нормальных напряжений, приложенных к зерну поликристаллического материала, примыкающего к вершине трещины (см. подраздел 2.3.2). В этом случае, как показано в подразделе 4.1.2, наиболее адекватное описание траектории развития трещины дает критерий Иоффе — критерий максимальных напряжений [435]. В работе [435] продемонстрировано весьма удовлетворительное совпадение результатов расчета по критерию Иоффе с экспериментальными данными по анализу закритического роста трещин. [c.244]

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]

Теория долговечности, строящая выводы на статистических данны.х. в сущности приложима к изделиям массового производства и в гораздо меньшей степени — к изделиям мелкосерийного и тем более единичного выпуска. В описанной выше трактовке теория долговечности исходит с феноменологических позиций, оперируя цифрами достигнутой долговечности. Гораздо большее значение имеет разработка методов повышения долговечности. Здесь на первый план выдвигается за/гача изучения физических закономерностей разрушения, износа и повреждения деталей (в зависимости от вида нагружения, свойств материала, состояния поверхностен и т. д.). Задачи эти настолько дифференцированы и специфичны, что вложить их в рамки общей теории долговечности едва ли возможно. Они решаются методами теории прочности, теории износа, а главным образом целенаправленной конструкторской и технологической работой над повышением долговечности. [c.28]

В процессе внутреннего взаимодействия между слоями волокон может происходить расслоение [23]. В композитах с матами из случайно расположенных волокон нарушение связи может произойти в местах пересечения волокон и таким образом механически устранится взаимопроникание волокон. Для таких композитов, как бумага, которая также попадает под эту категорию, требуется построение специальной статистической геометрии, которая была рассмотрена Каллмесом, Кортом и их соавт. (библиографию можно найти в [6]). Предпринимались некоторые слабые попытки описать статистику процессов разрушения таких матов (см., например, [9]), но пока еще она недостаточно изучена, чтобы можно было понять изменчивость и масштабный эффект прочности, если последний существует для этих материалов. Вследствие неполного понимания развития процессов разрушения в таких материалах часто лучше всего вести рассмотрение на основе подхода механики разрушения, описанного Тетеяьманом [35], и исследовать статистические эффекты докритического роста трещины феноменологически, как было рассмотрено выше в данном разделе. [c.180]

Если соотношение для скорости роста трещины, приведенное в задаче 14, в равной степени применимо и к растягиваемому элементу, описанному в задаче 12, и если достаточно точным ответом навопрос 12(b) является 0,050 дюйма, определите полную долговечность в циклах до разрушения описанного в задаче 12 растягиваемого элемента, начиная с первого цикла приложения нагрузки. [c.309]

Во-первых, следует помнить, что элементы хрупкого статического разрушения, описанного в предыдущем разделе, не имеют места в тонких образцах, так как гидростатическое напряженное состояние, необходимое для развития высоких напряжений или деформаций у вершины трещины (см. гл. VH, раздел 4 и гл. VIII, раздел 6), подавляется деформацией по толщине образца (гл. II, раздел 11), когда размер пластической зоны становится сравнимым с толщиной пластины. Если статическая компонента разрушения вносит свой вклад в скорость роста усталостной трещины в толстых образцах, то эти скорости в тонких образцах снижаются. [c.241]

Теперь обратимся к рассмотрению межфрагментного разрушения, описанного в гл. 3. Оно развивается по такой схеме. Сначала в процессе деформации образуются фрагменты с разориентациями, близкими к 5— 10°, и размерами в доли микрометра. Продолжаюш аяся деформация совершенствует эту структуру постепенно исчезают дислокации внутри фрагментов, границы раздела становятся тоньше, [c.67]

Многие исследователи экспериментально показали, что критерий Гриффитса справедлив для материалов, разрушающихся путем скалывания, например, таких как стекло. Для многих материалов, включая больщинство металлов, теория Гриффитса дает завышенные значения напряжений разрушения. Это расхождение особенно заметно при трещинах малой длины. Орован и Ирвин, независимо друг от друга, внесли некоторые поправки в теорию Гриффитса. В основном эта поправка касалась передачи энергии поля напряжений, обеспечивающей быстрое разрушение. Процесс разрушения, описанный авторами, можно представить как пластично-хрупкий, поскольку он предусматривает небольшую пластичную зону, непосредственно примыкающую к концам трещины. Распространение трещины проявляется в движении пластичной зоны. [c.19]

Сделаем оценку возможности разрушения описанным в предыдущем параграфе способом. Условие де рмирования без разрушения имеет вид [c.197]

Разрушения описанного типа почти всегда характеризуются динамическим характером развития. При изучении таких разрушений необходимо исследовать условия возникновения трещины и развития ее в процессе внезапного хрупкого разрушения. Испытания показывают, что досгагочно глубокий надрез может служить очагол возникновения трещины даже в случае нормальной температуры и статической нагрузки, в частности, при достаточно больших размерах детали, при которых энергия упругой деформации, освобождаемая при образовании трещины, превосходит энергию, необходимую для преодоления сил сцепления у края развивающейся трещины. Эти энергетические соотношения играют важную роль в развитии хрупкого разрушения. [c.272]

Важным, даже основмым моментом описанного выше мехалнзма х рупко-го разрушения металлов, является достижение в устье трещины напряжения, равного теоретической прочности. Это условие будет выполнено, если по мере развития трещины последняя будет острой. Если трещина будет раскрываться и радиус в ее вершине увеличивается, т. е. не только I, но и г будет расти, то для ее движения будет требоваться все большее и большее напряжение (если дробь /// будет уменьшаться). В этом случае трещина так и не достигнет критического размера, хотя может распространиться на асе сечение. Такое разрушение является вязким. [c.72]

Механизм сухой атмосферной коррозии металлов аналогичен химическому процессу образования и роста на металлах пленок продуктов коррозии, описанному в ч. I. Процесс сухой атмосферной коррозии металлов сначала протекает быстро, но с большим торможением во времени так, что через некоторое время, порядка нес <ольких или десятков минут, устанавливается практически постоянная и очень незначительная скорость (рис. 263), что обусловлено невысокими температурами атмосферного воздуха. Так образуются на металлах в кислороде или сухом воздухе тонкие окисные пленки, и поверхность металлов тускнеет. Если в воздухе содержатся другие газы, например сернистые соединения, защитные свойства пленки образующихся продуктов коррозии могут снизиться, а скорость коррозии в связи с этим несколько возрасти. Однако, как правило, сухая атмосферная коррозия не приводит к существенному коррозионному разрушению металлических конструкций. [c.373]

Рассмотрены процессы повреждения и разрушения материалов и элементов конструкций и формулировки критериев разрушения на основе подхода, включаюшего механику деформируемого твердого тела, механику разрушения и физику прочности и пластичности. Приведены подходы к описанию кинетики трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружениях элементов конструкций. Рассмотрены методы и алгоритмы численного решения упруговязкопластических задач при квазистатическом (длительном и циклическом) и динамическом нагружениях. Основу книги составили результаты, полученные авторами. [c.2]

В настоящее время имеется большое количество работ, посвященных анализу прочности и долговечности материалов и элементов конструкций. В ряде публикаций проблема прочности и разрушения рассматривается с феноменологических позиций— на базе концепций механики деформируемого твердого тела. К другому направлению относятся работы по развитию физики прочности и пластичности материалов, в которых анализ рузрушения проводится на атомарном и дислокационном уровнях, т. е. на микроуровне. В этих исследованиях весьма затруднительно включение в параметры, управляющие разрушением, таких основных понятий механики, как, например, тензоры деформаций и напряжений или жесткость напряженного состояния. Поэтому в последнее время интенсивное развитие получило направление, которое пытается соединить макро- и микроподходы при описании процессов повреждения и разрушения материала и формулировке критериев разрушения. [c.3]

Применение локальных критериев к анализу разрушения в материальной точке также наталкивается на ряд противоречий. В частности, при таком подходе практически невозможно прогнозировать разрушение тела с трещинами или острыми концентраторами, в котором реализуется высокий градиент напряжений и деформаций. Трудности описания разрушения в высокоградиентных полях напряжений и деформаций в первую очередь связаны с тем фактом, что для зарождения разрушения необходима реализация тех или иных физических процессов в некотором конечном объеме материала, а не в материальной точке. Поэтому даже при выполнении условия зарождения разрушения в материальной точке реально разрушение не происходит до тех пор, пока критическое состояние не возникает в некотором объеме материала. [c.6]

Однако такие феноменологические модели малопригодны для экстраполяции результатов относительно кратковременных лабораторных опытов на реальные длительные сроки эксплуатации, а также для описания разрушения в условиях ОНС при сложных программах нагружения. В этой связи многие исследователи обращаются к анализу физических механизмов и моделей накопления повреждений при разрушениях, зависящих от времени. Выполненный во многих работах [240, 256, 306, 318, 324, 342, 392, 433] металлографический и фрактографиче-ский анализ показал, что снижение долговечности при уменьшении скорости деформирования при различных схемах нагру- [c.152]

Следует отметить, что в общем случае многоосного и сложного нагружений концепция обобщенной кривой циклического деформирования не применима [72, 73, 155]. Наиболее распространенным описанием деформирования при циклическом нагружении и объемном напряженном состоянии является схема трансляционного упрочнения, модификация которой использована при формулировке модели кавитационного разрушения в разделе 3.3. В случае одноосного циклического нагружения схема трансляционного упрочнения сводится к допущению, что 5ф(ёР)/ЭёР = = onst. С целью анализа применимости данной схемы параллельно с представленными выше расчетами были проведены вычисления долговечности при =(ф(ДеР) — [c.185]

Закономерности разрушения материала при длительном нагружении достаточно хорошо могут быть описаны с помощью разработанной физико-механической модели межзеренного разрушения, которая базируется на математическом описании процессов зарождения и роста пор, обусловленного как пластическим деформированием, так и диффузией вакансий, а также на введенном в гл. 2 при анализе внутризеренного вязкого разрушения понятии — потере микропластической устойчивости. Модель позволяет прогнозировать долговечность при статическом и циклическом длительном нагружениях элементов конструкций в условиях объемного напряженного состояния и переменной скорости деформирования. В частности, с помощью указанной модели могут быть описаны процессы залечивания межзе-ренных повреждений при сжатии и рассчитана долговечность в условиях циклического нагружения при различной скорости деформирования в полуциклах растяжения и сжатия. [c.186]

Выполненный обзор литературы позволяет сделать вывод, что для описания влияния коррозионной среды можно использовать подходы, основанные на применении линейной механики разрушения. На наш взгляд, для проведения расчетных исследований кинетики усталостной трещины в коррозионной среде наиболее приемлем метод, изложенный в работе [168], с помощью которого можно рассчитать скорость развития трещин в коррозионной среде при различной частоте нагружения на основании данных о скорости их развития на воздухе. В случае, если КИН при соответствующей длине трещины в элементе конструкции будет больше, чем Ks , количество циклов, необходимое для роста трещины при этом условии, можно считать нулевым. Такое допущение дает консервативную оценку долговечности элемента конструкции, что в инженерной практике вполне допустимо. [c.200]

Для ответа на поставленные вопросы, а также с целью анализа применимости Г -интеграла к описанию субкритического роста трещины при монотонном нагружении нами были проведены следующие численные расчеты [130, 133]. Решалась с помощью МКЭ упругопластическая задача о развитии трещины в условиях плоской деформации. Размеры образца с центральной трещиной (рис. 4.24, в) и меха-нические свойства материала, соответствующие стали 15Х2МФА при 7 = 20°С, используемые при расчете 5 = 400 мм 2Я = 200 мм 21о=ЮО мм Е = 2Х Х10= МПа ц = 0,3 /ie=162 Н/мм. Диаграмма деформирования материала описывалась зависимостью ст, = 520 + + 596(sf) °МПа. Предполагалось, что элементарный акт продвижения трещины происходит прц выполнении критерия ло- кального разрушения у ее вершины, сфор- [c.256]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...