Раскрытие трещины — Определение

Метод критического раскрытия трещины. Метод определения критического раскрытия трещины, основанный на принципах общей текучести в механике разрушения [8, 10], применяют уже более 10 лет. Испытание для определения критического раскрытия трещины [10] представляет собой изгиб образца при трехточечном нагружении. Расстояние, на которое перемещаются берега трещины при разрушении, используется как мера пластичности, предшествующей разрушению, и по нему вычисляют раскрытие у кончи- [c.211]

Рисунок 4.18 - К обоснованию определения предельной плотности энергии деформации W у края трещины (надреза) по данным стандартных испытаний образцов на растяжение При наличии надреза W зависит от коэффициента концентрации напряжений, но не зависит от размера образца. Как показали исследования, при наличии надреза (или трещины) плотность энергии предельной деформации может быть выражена через критическое значение J - интеграла (или раскрытие трещины) в виде

Рис. 3.18. Образец для определения критического раскрытия трещины

При расчете по второму и третьему предельным состояниям определение деформаций и величин раскрытия трещин производится от нормативных нагрузок (без использования коэффициентов перегрузки). [c.602]

Задача об определении температурных напряжений в теле с трещинами также может быть сведена к интегральным уравнениям, из которых определяются функции, характеризующие раскрытие трещин. С этой целью ограничимся первоначально случаем, когда в теле имеется лишь одна к-я трещина [80]. В /Ь-й локальной системе координат представим решение задачи термоупругости в виде суммы решений (43.11) и (43.12), т. е. [c.354]

Рис. 3.14. Схема определения раскрытия трещины при растяжении (а) и изгибе (б)

Распространенным и более простым способом определения критического раскрытия трещины является испытание на изгиб плоских образцов типа в (см. рис. 3.11), толщина которых равна толщине листа, а высота В принимается равной 2Я. [c.58]

Для определения критических напряжений привлекаются также характеристики раскрытия трещин, экспери- [c.63]

Для оценки трещиностойкости пластичных материалов в некоторых случаях применяется критерий бс — критическое раскрытие в вершине трещины. Этот критерий определяет способность металла к пластической деформации в зоне трещины. Измерение критического раскрытия трещины (КРТ) проводится с использованием специальных приспособлений и характеризуется определенными методическими трудностями. Кроме того, в отличие от величины являющейся основной и постоянной характеристикой материала, б лишь сравнительная характеристика. Поэтому б< дает меньше информации о трещиностойкости материала. [c.137]

Рис. 8.11. Схема установки на образец датчика смещения при определении критического раскрытия трещины.

Для определения критического раскрытия трещины 6д применяется датчик смещения, схема установки которого на образец показана на рис. 8.11. В соответствии с методическими указаниями [2281 рекомендуется устанавливать два подобных датчика на различных расстояниях от вершины трещины. Возможно определение бд с помощью одного датчика, расположенного на расстоянии а от вершины трещины. При этом критическое раскрытие треп ины определяют по формуле [c.144]

В элементе конструкции выполняют отверстия по одной прямой и по обе стороны от трещины, после чего удаляют перемычки между ними. Оставляют перемычки между отверстиями, лежащими в плоскости, проходящей через верщину трещины. Отверстия используются для последующего растяжения детали. После определения усилия раскрытия берегов трещины производят увеличение нагрузки до такой величины, которая превышает в три раза усилие раскрытия трещины, и фиксируют остаточную деформацию. Если деформации нет, то производят повторное плавное растяжение и добавляют к уже реализованной нагрузке еще 30 % от ее первоначальной величины. После фиксации остаточной деформации выполняют прямолинейные канавки с обеих сторон элемента конструкции и по обе стороны от трещины в направлении образованных следов пластической деформации перед вершиной трещины (рис. 8.33). У окончания канавок просверливают дополнительные отверстия, устанавливают в них и в фигурные пазы с фигурной втулкой крепежные элементы (рис. 8.32). Перед затяжкой крепежа необходимо его стянуть, расположив стяжные элемен- [c.454]

В качестве еще одного способа оценки установившегося процесса разрушения в области кончика трещины используется метод сопротивлений [34]. Поскольку этот метод не предполагает, что трещина распространяется линейно, ее эффективную длину можно выразить через податливость, определение которой основано, например, на перемещениях, связанных с раскрытием трещины. Это предположение будет действительно, если кривая сопротивления Кя а ) (или Сц а )), где а —эффективный прирост половины длины тре- [c.131]

Приведенные результаты показывают, что для поверхностно-наклепанных деталей актуальной становится задача не столько определения момента появления усталостной трещины, сколько определение ее критической длины. Установление такой предельной длины нераспространяющейся трещины необходимо и для возможности контроля безопасности дальнейшей эксплуатации-детали. Определение размеров нераспространяющихся усталостных трещин в поверхностно-наклепанных деталях проводили на образцах из углеродистой стали в состоянии поставки (0,57 % С 0,61 % Мп 0,23 7о Si 0,019 %Р и 0,016% S Ов = 702,5 МПа о-г = 397 МПа 6 = 20,5% и г 5 = 38,4%). Образцы диаметром 24 мм имели концентраторы одинаковой глубины 6 мм с различными радиусом при вершине и углом раскрытия (табл. 35). [c.158]

Дальнейшие исследования по разработке новых подходов к механике разрушения направлены на установление определенной корреляции между характерными критическими размерами пластической зоны с такими параметрами, измерение которых не представляет трудностей. Такой подход особенно важен для конструкционных материалов, способных образовывать значительную пластическую зону в вершине концентратора. С этих позиций были созданы предпосылки [26, 27] для измерения критического раскрытия в вершине трещины. Практическая ценность измерения величины раскрытия трещины состоит в том, что указанная величина может быть установлена на образцах с толщинами, применяемыми на реальных элементах конструкций. В этом случае анализ напряженного состояния в условиях развитой пластической деформации дает зависимость раскрытия трещины от приложенного напряжения и длины трещины в виде [c.28]

Рис. П. Определение критического раскрытия трещины по диаграмме нагрузка — смещение.

Роль данного критерия как оценки эксплуатационной способности материала отмечена в рекомендациях СЭВ P 3642—78. Металлы. Методы испытаний. Определение вязкости разрушения Ki при статическом нагружении и P 4450—74 Металлы. Методы испытаний. Определение раскрытия трещины S при статическом изгибе . [c.16]

Несмотря на эти недостатки, метод оценки смещения при раскрытии трещины находит широкое распространение, особенно в Великобритании. Использование этой характеристики имеет значительные преимущества перед другими методами линейной упругой механики в пластической области. Получено несколько полезных эмпирических соотношений, связывающих для данного материала смещение с длиной трещины и приложенным напряжением [18]. Методы определения б стандартизированы [19]. Их целесообразно использовать для сравнительной оценки вязкости разрушения материала. [c.17]

Рис. 2. Типы диаграмм нагрузка — смещение при определении критического раскрытия трещины

Определение критического раскрытия трещины [c.214]

Установка, предназначенная для проведения испытаний на трехточечный изгиб, показана на рис. 4.4. Для определения перемещения раскрытия трещины (зазора трещины) использован датчик ползучести. Появление начальной трещины, которое предшествует неустойчивому разрушению, при испытании композитов может быть установлено методом акустической эмиссии или замерено по месту резкого падения нагрузки. [c.81]

Для металлов при определении коэффициента раскрытия трещины OD используют понятие центра поворота. Чтобы ознакомиться с этим понятием, следует рассмотреть рис. 4.19. [c.95]

Значительное количество ненапряженной арматуры в стенах защитной оболочки в определенной степени обусловлено необходимостью воспринять температурные моменты при допустимом раскрытии трещин. В целях снижения температурных моментов защитная оболочка с внутренней стороны может быть облицована теплоизоляционными плитами из легкого бетона или другого материала. Такие плиты могут быть прикреплены к внутренней газоплотной металлической облицовке. Устройство внутренней теплоизоляции позволит снизить количество ненапрягаемой арматуры и в определенной степени защитить внутреннюю металлическую облицовку от ударных воздействий при аварийных ситуациях. [c.53]

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]

Очевидно, что на точность получаемых результатов будут влиять такие факторы, как схема интегрирования, величина шага интегрирования Ат,-, количество КЭ в проскоке, число подынтервалов времени k, на которые разбит интервал Атс. Из рис. 4.20 видно, что при использовании уравнения (1.47) при k = 4 11 18 (кривые 1, 2, 3, 4) отличие результатов расчета от приближенной аналитической зависимости (4.79) составляет соответственно 0,19 0,14 0,08 0,01G (0) (при v = r). Таким образом, использование условия < 10 приводит к существенной погрешности расчетной схемы, что, в свою очередь, в задаче об определении СРТ приводит к необоснованному завышению скорости трещины, особенно в области ее высоких значений (o r). Следует отметить, что значению k = при v = r соответствует шаг интегрирования Ат, равный времени прохождения волны расширения через наименьший КЭ в вершине трещины. Попытки более адекватного описания зависимости G (y) с помощью более точного моделирования раскрытия трещины путем увеличения количества КЭ в проскоке не дали существенного изменения зависимости G (o) (кривая 6). При использовании уравнения (1.41) зависимость G v) отличается от аналитической (4.79) менее чем на 1 % (кривая 5). В то же время следует отметить, что ограничение на шаг интегрирования, обусловленное устойчивостью решения уравнения (1.41), делает применение данной схемы при и < Сд неэффективным, поскольку резко возрастает количество шагов Ат (при v = r /г = 18 при v = rI2 fe = 36 и т. д.). [c.250]

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]

Во время проведения опыта при определенной величине нагрузки на образец часто наблюдается предкри-тическое раскрытие трещины, за которым при дальнейшем повышении нагрузки следует скачок трещины. [c.334]

Таким образом, изменение состава коррозионной среды в результате процессов электрохимического растворения титана и накопления продуктов коррозии может в определенных условиях активизировать анодный процесс. Если в результате пластической деформации в коррозионной среде создается активная поверхность металла с достаточно большой плотностью анодного тока, а геометрические размеры щели таковы, что отсутствует обмен внутрищелевого раствора с основной средой, могут сложиться условия, когда процесс коррозионного растрескивания будет спонтанно развиваться. Поэтому возможность конвекционного обмена внутрищелевого раствора с окружающей средой в значительной степени зависит от степени раскрытия трещины, которая определяется величиной ядра упруго-пластической де формации в вершине трещины и пропорциональна отношению Ку а ) . Так как раскрытие трещины является макро-характеристикой, косвенно отражающей локальные пластические деформации в ее вершине, у материала с большой предельной пластичностью наблюдается и большее раскрытие краев дефекта до образования трещины в вершине. [c.63]

У поверхности влияние параметров внещнего воздействия на поведение материала удобно рассматривать с позиций эффекта закрытия или раскрытия берегов трещины, установленного Элбе-ром [1]. Как уже было указано в предыдущих разделах, развитие трещины у поверхности происходит в условиях двухосного напряженного состояния материала при сочетании продольного сдвига и отрыва с формированием скосов от пластической деформации. Эта ситуация остается неизменной на протяжении всех этапов роста трещины вплоть до перехода к окончательному разр тпению. Поэтому определение условий раскрытия трещины по поверхности образца путем оценки только растягивающей компоненты не в полной мере отражает процессы деформации и разрушения материала в вершине трещины. Тем не менее, определяемая величина раскры- [c.285]

Асимметрия цикла нагружения оказывает влияние не только на величину шага усталостных бороздок, но и на высоту усталостной бороздки [23]. Это позволило предложить методику определения асимметрии цикла нагружения по соотношению между высотой и шагом усталостных бороздок. Испытания были выполнены на компактных образцах, изготовленных по стандарту ASTM Е-399 из алюминиевого сплава 2024-Т4 толщиной 15 мм. Одновременно с этим определялось раскрытие трещины по поверхности образца во всем диапазоне изменения асимметрии цикла от минус 1 до 0,8. При максимальной асимметрии цикла усталостные бороздки достигали 3 10 . [c.294]

Рис. 6.15. Сопоставление (а) размеров пластической деформации в вершине усталостной трещины Б случае разного соотношения главных напряжений при раскрытии трещины п (б) при раскрытии и закрытии трещины. Представлены также (в) экспериментальные данные по скорости роста усталостной трещины в случае двухосного нагружения крестообразных образцов из стали HY100 относительно и (г) относительно расчетной величины A Q нa основе определения размеров зон пластической деформации по данным [67]

Допустимая степень взаимодействия компонентов в системах третьего класса зависит от многих других характеристик композита. Одна из важнейших характеристик — сопротивление распространению каждого конца трещины в реакционной зоне, поскольку оно определяет величину раскрытия трещины, а следовательно, и создаваемую трещинами концентрацию напряжений. Согласно всем имеющимся данным, допустимая длина трещины в системе титан — бор увеличивается с ростом предела упругости титановой матрицы. Однако если волокно не абсолютно упруго, а обладает определенной пластичностью, то критическая длина трещины может быть много больше. Значит, много больше может быть и толщина реакционной зоны. Соответствующий пример, относящийся к системе псевдопервого класса, имеется в работе Джонса [23], который исследовал композиты алюминиевый сплав 2024 — нержавеющая сталь. Хотя на большинстве образцов взаимодействия не наблюдалось, в нескольких случаях на малоугловом шлифе была обнаружена третья фаза вокруг волокон. Один из таких образцов, где хорошо видна образующаяся при реакции фаза, изображен на рис. 5. Фазу пересекают многочисленные, регулярно располо- [c.22]

Начальная зона изломов однократного разрушения образцов с надрезом или с заранее созданной усталостной трещиной (для определения К с, ту) [И7, 121] имеет строение, отличное от остальной поверхности излома. На ее поверхности часто наблюдаются волнообразный рельеф или вытянутые ямки, напоминающие ямки при внецентрениом растяжении. Наиболее четко волнообразный рельеф в переходной зоне выражен у алюминиевых сплавов (рис. 3). Эта зона образуется под действием касательных напряжений при расщеплении по плоскостям скольжения, подготовленным предшествующей деформацией [134], а размер зоны соответствует области локальной деформации в вершине трещины, образующейся при нагружении перед страгиванием трещины [119]. Размер зоны увеличивается с увеличением вязкости разрушения и хорошо коррелирует с величиной раскрытия трещины [89, 119]. В связи с последним наблюдением было бы правильнее называть эту зону зоной пластического прироста трещины. Размер этой зоны зависит от условий образования предварительной усталостной трещины увеличение числа циклов с 1 400 до 463 000 для образования трещины определенной длины в сплаве Д1 при определении Ки привело к уменьшению ширины зоны с 12 до 8 мкм, [c.13]

В Институте физико-технических проблем Севера ЯФ СО АН СССР для определения критерия раскрытия трещины применяется метод [35], основанный на использовании потока рентгеновского излучения. Через образец со сквозным надрезом перпендикулярно плоскости образца пропускается поток рентгеновских лучей интенсивностью /о. При этом подбирается такая величина /о, которая полностью поглощается исследуемым материалом заданной толщины, т. е. образец пропускает рентгеновское излучение только через сквозной надрез. Интенсивность рентгеновского излучения за образцом / регистрируется с помощью соответствующего датчика. Величина /к зависит от начальной интенсивности /о, площади надреза Р и региструющей площади датчика со. Если используется для этой цели сцинтилляцион-ный датчик со временем восстановления [c.32]

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]

Исходя из требований к минимальным значениям характеристик и результатов испытаний описанными выше методами, все исследованные стали могут считаться пригодными для работы при криогенной температуре эксплуатации (111 К). Однако только у нержавеющей стали 13Сг—19Мп обнаружены существенно более высокие характеристики основного металла, металла сварного шва и зоны термического влияния при определении критического раскрытия трещины и при построении R-кривых. [c.219]

Чтобы проводить испытания по КР на образцах данного типа, нагружающие болты вращаются до тех пор, пока не появится трещина, которая распространяется механически вдоль специальной канавки. При этом измеряют раскрытие трещины (смещение берегов) (между точками В и С на рис. 16) и длину таким образом механически нанесенной трещины. Эти значения могут быть использованы в уравнении (5) для определения Кы- Нагруженные таким образом образцы затем испытываются в коррозионной среде, где длину трещины измеряют с двух сторон образца в функции времени. Скорость трещины определяется по наклону кривой, выражающей зависимость длины трещины от времени испытаний. Интенсивность напряжений, соответствующая каждому значению скорости, может быть вычислена с помощью уравнения (5), если известны значения а и б. Длина трещины, при которой ее рост приостанавливается (если это имеет место), используется тогда для определения Кгкр. Эта методика схематически показана на рис. 19. [c.172]

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]

Подлясек, дйбер. Определение температуры перехода для трубопровода из стали с высокой вязкостью и низкой температурой перехода по данным испытаний на раскрытие трещины.— Тр. АОИМ. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов, 1974, № 4, с. 95—99. [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...