Вероятность хрупкого разрушения

Все вышеперечисленные методы дают качественную оценку технического состояния оборудования. При их проведении обнаруживаются объемные опасные дефекты, такие как трещины, подрезы, непровары, поры. Однако необходимо отметить, что появление таких дефектов является лишь заключительной стадией процессов, происходящих на микроуровне и сопровождающихся изменением характеристик прочности, пластичности и трещиностойкости. Одним из таких процессов является охрупчивание (деформационное упрочнение) материала, вызывающее повышение временного сопротивления Св, предела текучести Пг и снижение запаса пластичности, ударной вязкости и трещиностойкости. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность хрупкого разрушения даже при температурах выше предела хладноломкости. [c.337]

Результаты статистической обработки всех обследованных материалов показали, что коэффициент при параметре т Л имеет знак минус (Я > 0). Проанализируем, имеет ли это какой-то физический смысл. Числитель формулы (4.4) представляет величину, пропорциональную среднему напряжению, которое вызывает только изменение объема без изменения формы [72]. Если рассматривать этот эффект на микроуровне, то можно предположить, что среднее напряжение может влиять на межатомные силы связи и как следствие — на энергию активации процесса разрушения. Когда среднее напряжение больше нуля т] > 0), происходит ослабление межатомных сил связи когда преобладают напряжения сжатия ( <0), возможно увеличение энергии активации процесса разрушения. С увеличением жесткости напряженного состояния (0) растет величина rJ, и при положительном среднем напряжении вероятность хрупких разрушений повышается, в области сжимающих напряжений увеличение жесткости снижает вероятность разрушения. При всестороннем равном сжатии разрушение невозможно — энергия активации процесса разрушения безгранично растет. Таким образом, уравнение типа (4.16) позволяет раскрыть физическую суть параметра т и показывает, что изменение вида напряженного состояния приводит к изменению исходных свойств исследуемого материала, т.е. при каждом виде напряженного состояния исследователь имеет дело с измененным объектом исследования. В таких условиях теряется смысл оценки состоятельности критерия прочности на основании результатов анализа предельной поверхности предполагаемого неизменным материала [89]. [c.155]

При стационарных режимах работы напряжения малы, а вязкость разрушения при повышенных температурах имеет достаточно большую величину — хрупкое разрушение маловероятно. Вероятность хрупкого разрушения существенно выше при пусках из неостывшего или холодного состояния, когда напряжения достигают величины [c.230]

Надежность работы стали в условиях повышенных температур и сложного напряженного состояния определяется прежде всего вероятностью хрупкого разрушения. Поэтому важно изучить связь характеристик сопротивления хрупкому разрушению со структурой и составом стали. [c.203]

В работе [2] условия усталостного разрушения материала в зонах концентрации напряжений были найдены в результате исследования зависимости вероятности от напряжений и объема, полученной для хрупкого разрушения материала. При равномерном распределении напряжений вероятность хрупкого разрушения равна [3] [c.77]

Вследствие радиационного облучения у металлов и сплавов понижаются вязкость, пластичность, сопротивление отрыву, а прочность и электросопротивление повышаются, т. е. растет вероятность хрупких разрушений. [c.145]

Предлагаемая книга, построенная на основе исследований, выполненных автором в ЦКТИ, а также данных отечественного и зарубежного опыта, посвящена комплексному рассмотрению проблемы жаропрочности сварных соединений. В ней изложены основные положения теории жаропрочности сварных соединений и методы ее оценки в лабораторных и стендовых условиях. Основное внимание уделено эксплуатации сварных соединений в стационарных установках, где условия работы наиболее сложны. С особой полнотой оценивается вероятность хрупких разрушений сварных конструкций при высоких температурах, являющихся основной причиной их преждевременного выхода из строя. Даны основные положения выбора материала для высокотемпературных сварных конструкций и изложены требования к их расчету. [c.4]

Другой особенностью сварного соединения является большая, чем в основном металле, вероятность появления различных конструктивных и технологических концентраторов напряжений. Расположение сварных швов вблизи участков изменения сечения или направления силового потока, резкие переходы в корне шва у подкладного кольца, а также на наружной поверхности создают условия для концентрации напряжений в районе сварного соединения и тем самым обусловливают большую вероятность хрупкого разрушения. Существенно снижают надежность сварной конструкции и различного рода технологические, концентраторы типа шлаковых включений, непроваров и особенно трещин. [c.70]

При установлении номенклатуры и объема лабораторных испытаний для оценки жаропрочности сварных соединений необходимо учитывать опыт их эксплуатации и в первую очередь вероятность хрупких разрушений изделия. Использование для оценки сварных соединений лишь классических методов оценки жаропрочности материалов, без учета особенностей работы изделия с развитой неоднородностью свойств отдельных его участков, привело, например, к тому, что разрушения сварных стыков аустенитных паропроводов, выявившиеся при эксплуатации первых паросиловых установок сверхвысоких параметров оказались неожиданными [33, 53]. Лишь дополнительная разработка ряда методик лабораторных испытаний с учетом особенностей деформирования сварных соединений при высоких температурах позволила выявить механизм обнаруженных в эксплуатации локальных трещин и наметить радикальные меры борьбы с ними. [c.105]

При разработке методик испытания образцов особое внимание должно быть уделено выявлению склонности соединений к хрупким разрушениям, являющимся основной причиной снижения их эксплуатационной надежности. Лишь получение с помощью выбранных методов испытаний уверенных данных об этой характеристике позволяет рекомендовать их для оценки работоспособности сварных высокотемпературных конструкций. Все это требует, кроме применения классических методов испытаний, предназначенных в первую очередь для определения характеристик прочности материалов и сварных соединений, вводить и ряд новых методов, предназначенных специально для определения длительной пластичности и вероятности хрупких разрушений. Наиболее перспективным в этих случаях является использование методик, деформирование в которых осуществляется изгибом. [c.108]

Вероятность хрупких разрушений в зоне сплавления зависит от температуры испытания. Можно считать, что их появление или отсутствие связано с тем, превзойдут ли раньше максимальные [c.254]

При переходе к другим видам нагружения, отличным от растяжения, длительная прочность комбинированных сварных соединений и вероятность хрупких разрушений в зоне сплавления зависят при прочих равных условиях в первую очередь от доли нормальных напряжений, направленных поперек шва. Чем они больше, тем более вероятны при высоких температурах хрупкие разрушения в зоне сплавления со снижением уровня прочности. [c.258]

При работе комбинированных стыков под внутренним давлением, когда осевые напряжения в два раза меньше окружных, вероятность хрупких разрушений в зоне сплавления сравнительно невелика. Поэтому комбинированные стыки относительно тонкостенных элементов, обладающих высокой гибкостью, как, например, стыки пароперегревательных труб котлов, находясь в благоприятных условиях работы, показывают высокую надежность. В стыках же толстостенных паропроводных труб, жесткость которых велика, могут действовать значительные напряжения изгиба, являющиеся поперечными по отношению к шву и вызывающие вследствие этого опасность появления преждевременных изломов. [c.258]

Существенное внимание вопросам циклического и хрупкого разрушения элементов конструкций и деталей машин, как указывалось выше, стало уделяться в связи с освоением районов Сибири и Крайнего Севера. К настоящему времени накоплен достаточно полный материал, в том числе и статистического характера, показывающий отчетливую связь между вероятностью хрупкого разрушения деталей строительных и дорожных машин, с одной стороны, и температурой и сроком эксплуатации - с другой. Увеличение степени накопленного циклического повреждения, связанное с образованием новых и развитием имевшихся после изготовления трещин, вызывает резкое снижение сопротивления хрупкому разрушению при температурах от -20 до -50°С. Трещины от циклического нагружения и хрупкие возникали преимущественно в зонах концентрации (а = 1,7-3,5) и сварных швов. [c.73]

Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. Хрупкие разрушения обычно связывают с наличием дефектов. Они могут быть внутренними, поверхностными и служат источниками концентрации напряжений. Дефекты могут быть в виде пор, шлаковых включений, горячих и холодных трещин, микротрещин, непроваров и т.п. Необходимо их контролировать и принимать соответствующие меры. С увеличением остроты и размеров дефектов склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор). Хрупкое разрушение материала происходит при высоких и низких (ниже предела текучести материала) напряжениях, а в ряде случаев [c.88]

Чаще всего эти напряжения нежелательны. Они могут вызвать деформацию деталей при обработке резанием или в процессе эксплуатации, а суммируясь с напряжениями от внешних нагрузок, привести к преждевременному разрушению или короблению конструкции увеличивая запас упругой энергии (например, сварной конструкции), остаточные напряжения повышают вероятность хрупкого разрушения. Во многих сплавах [c.154]

Резкое увеличение за последние два десятилетия размеров вращающихся деталей машин и нагрузок сопровождалось соответствующим ростом напряжений в них. Во многих случаях для ограничения отношения действующего напряжения к пределу прочности применяли материалы с более высоким пределом прочности. Такие материалы, как правило, обладают более низкой вязкостью разрушения, или сопротивлением хрупкому разрушению, особенно когда они содержат дефекты. Как показали лабораторные испытания образцов, при увеличении напряжений и применении высокопрочных материалов с пониженной пластичностью повышается вероятность хрупкого разрушения при более низких напряжениях относительно номинального предела прочности материала. Это подтверждается хрупкими разрушениями вращающихся деталей машин, происшедшими за последнее десятилетие. Некоторые из этих случаев рассмотрены в разделе II. [c.70]

Цель настоящей работы дать представление о средствах, которые может применить конструктор для оценки и последующего уменьшения вероятности хрупкого разрушения вращающихся деталей машин. [c.70]

При оценке вероятности хрупкого разрушения необходимо учитывать три основных фактора 1) значение напряжений 2) характеристики материала 3) размер, ориентацию и местоположение дефектов. [c.70]

Температурные напряжения при хрупком разрушении. Теория хрупкого разрушения или хрупкого распространения трещины связывает критический размер трещины со свойствами материала и полем напряжений. При этом различаются поля механических и температурных напряжений. Поэтому в тех деталях, в которых значительную часть от общего напряжения составляют температурные напряжения, их следует учитывать. В таких случаях при оценке вероятности хрупкого разрушения необходимо определить температурные напряжения и просуммировать их с механическими для получения общего значения напряжений. Например, в роторах паровых и газовых турбин температурные напряжения могут достигать (или даже превышать) значений напряжений от центробежных сил. [c.95]

Уравнения (30) и (31) показывают, что температурные напряжения на поверхности или в центральном отверстии цилиндрического тела, например цилиндра и диска, пропорциональны разности между температурой поверхности или центрального отверстия и средней температурой цилиндра или диска. Эта зависимость позволяет быстро и легко определять температурные напряжения при резких изменениях температуры. Например, температура поверхности быстро изменяется, принимая новое значение, вследствие быстрого изменения температуры окружающей среды и высокого коэффициента теплопередачи поверхности (т. е. средняя температура не успевает существенно измениться). Тогда температурные напряжения на поверхности равны произведению начальной и средней температуры минус новая температура поверхности и Еа или Еа (1 — v), в зависимости от того, что имеется тонкий диск или длинный цилиндр. Напряжения в другом месте, не на поверхности или в центральном отверстии рассчитывают по уравнениям (28) или (29), так как внутренние температурные напряжения в любой точке радиуса г не пропорциональны разности между температурой в этой точке радиуса и средней температурой. Однако это может быть использовано для оценки вероятности хрупкого разрушения вследствие наличия дефектов в тех зонах, которые не относятся к поверхности или центральному отверстию ротора. [c.98]

Установлено, что механическое снятие напряжения и снятие напряжения термообработкой уменьшают вероятность хрупкого разрушения . [c.199]

Для уменьшения вероятности хрупкого разрушения конструкция должна быть спроектирована таким образом, чтобы до минимума сократить концентрацию напряжений, возникающих либо в результате конструктивных особенностей деталей, либо из-за случайных дефектов. В последнем случае рекомендуется проектировать узлы, которые могут быть изготовлены с минимальным риском образования трещин и обеспечением последующего удобного осмотра для обнаружения любых дефектов. [c.245]

В некоторых случаях при применении материала, обладающего излишне высокой прочностью, и наличии концентраторов напряжений увеличивалась вероятность хрупкого разрушения. Примером этого могут служить два взрыва небольших баллонов, используемых в аккумуляторной системе управляемой ракеты, которые произошли в 1960 г. На рис. 15 показана типичная картина хрупкого разрушения. Исследование осколков взорвавшихся баллонов и дополнительные испытания таких же баллонов с приложением [c.285]

Основным профилактическим средством предупреждения хрупкого разрушения являлось применение высококачественного вязкого материала. Если вероятность хрупкого разрушения уменьшают таким образом, то вязкое или усталостное разрушение можно предотвратить путем усиления отдельных слабых мест, когда они известны, или путем увеличения коэффициента запаса. Обеспечение качества материала, так же как и его вязкости, посредством тш,ательного соблюдения технических условий и проведения испытаний дает уверенность в том, что материал обладает достаточно высоким качеством и не имеет опасных дефектов. Такой подход гарантирует однородность материала и сужает разброс результатов испытаний, таким образом делая эффективными небольшие изменения коэффициента запаса. Металлургические методы и технология не обсуждаются в данной работе. Однако успешная деятельность металлургов по созданию вязких материалов, избирательное применение их в конструкции и тш ательный контроль материала в процессе обработки остаются наиболее важными факторами в борьбе против хрупкого разрушения деталей артиллерийского орудия, работаюш их в критических условиях. Благодаря успешному применению и накоплению богатого опыта этот метод стал стандартным, надежным и подходяш им для постепенной разработки близких видов оружия с умеренным уровнем напряжений, изготовляемого из однотипных материалов. [c.299]

Вероятность хрупкого разрушения [c.452]

С ростом подачи увеличивается вероятность хрупкого разрушения покрытия. [c.137]

В соответствии с теорией Вейбулла, зависимость вероятности хрупкого разрушения образца при напряжении, большем или равном а, от объема образца в общем случае может быть записана в виде [c.143]

При увеличении масштаба образца и наличии в нем надрезов или каких-либо концентраторов напряжений наблюдается тенденция к возрастанию вероятности хрупкого разрушения. Поэтому первый вопрос заключается в том, как сравнивать пластический и хрупкий характер разрушения материалов (как определять сопротивление отрыву и склонность мате- [c.394]

Металлоконструкции, находящиеся длительное время в эксплуатации, значительно корродируют, особенно при отсутствии надлежащего ухода. Коррозия уменьшает площадь сечения металла, снижает способность его противостоять динамическим нагрузкам, повышает вероятность хрупкого разрушения конструкции. [c.12]

При обработке твердых и прочных материалов силы на режущей кромке оказываются столь значительными, что обусловливают выкрашивание режущей кромки. При подогреве обрабатываемый материал размягчается, уменьшаются силы, действующие на режущую кромку, и, соответственно, вероятность выкрашивания понижается. Наряду с этим, контактный слой обрабатываемого материала становится более вязким и обволакивает режущую кромку, за счет чего создаются условия всестороннего неравномерного сжатия. При этом также уменьшается вероятность хрупкого разрушения. С другой стороны, склонность к хрупкому разрушению материала инструмента уменьшается за счет его нагрева и повышения пластичности в процессе работы. Таким образом, подогрев снимаемого слоя может значительно уменьшить или устранить выкрашивание режущей кромки. [c.334]

Понижение температуры практически не изменяет сопротивления отрт.шу 5от (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации о.,. (предел текучести). Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разруи1аться хрупко. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях меньших, чем предел текучести. Точка / пересечения кривых и а,., соответству-юп ан температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому, получила название критической температуры хрупкости или порога хладноломкости (/п. х)- Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. С увеличением остроты и глубины надреза склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор). [c.53]

Два главных показателя конструктивной прочности — предел текучести, или сопротивление пластическому деформированию,, и вязкость разрушения, или трещиностойкость,— неоднозначно изменяются при различных упрочняющих обработках (механических,, термических, термомеханических) или варьировании химического состава сплава. Создание различных структурных препятствий движущимся дислокациям или увеличение легированности сплава повышают предел текучести, но одновременно снижают трещиностойкость. Иными словами, увеличение прочности, твердости и износостойкости металла сопровождается повышением вероятности хрупкого разрушения. Частичное преодоление этого противоречия возможно при конструировании композиционного материала (детали), сочетающего прочную, износостойкую, твердую поверхность нанесенного покрытия с пластичной, вязкой, трещиностойкой основой. [c.3]

В условиях работы при постоянной температуре композиция аустенитнога металла шва (на железной или никелевой основе) не оказывает влияния на характер разрушения разнородных сварных соединений. В то же время испытания последних при циклически изменяющихся температурах показывают преимущества электродов на никелевой основе с точки зрения уменьшения вероятности хрупких разрушений в зоне сплавления. Поэтому для сварных соединений из разнородных сталей, имеющих в процессе эксплуатации большое количество пусков и остановок и работающих при температуре выше 400—550°, наиболее целесообразным является применение аустенитных электродов на никелевой основе. [c.50]

Многие металлы (Ре, Мо, 2п и др.), имеющие ОЦК и ГПУ кристаллические решетки, в зависимости от температуры могут разрушаться как вязко, так и хрупко. Понижение температуры обусловливает переход от вязкого к хрупкому разрушению. Это явление получило название хладноломкости. Явление хладноломкости можно объяснить схемой А. Ф. Иоффе (рис. 57). Понижение температуры практически не изменяет сопротивления отрыву (разрушающего напряжения), но повышает сопротивление пластической деформации (предел текучести). Поэтому металлы, вязкие при сравнительно высоких температурах, могут при низких температурах разрушаться хрупко. В указанных условиях сопротивление отрыву достигается при напряжениях, меньших, чем предел текучести. Точка пересечения кривых о. , и 5отр, соответствующая температуре перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому, получила название критической температуры хрупкости, или порога хладноломкости ( ц. х)- Чем выше скорость деформации, тем больше склонность металла к хрупкому разрушению. Все концентраторы напряжений способствуют хрупкому разрушению. С увеличением остроты и глубины надреза склонность к хрупкому разрушению возрастает. Чем больше размеры изделия, тем больше вероятность хрупкого разрушения (масштабный фактор). [c.80]

Вероятность хрупких разрушений обычно возрастает с повы- шением температуры эксплуатации, жесткости конструкции и леги-рованности стали. Ыаибольшее развитие они получают при использовании термически упрочняемых сталей и сплавов повышенной жаропрочности аустенитного, бейнитного и мартенситного классов на базе карбидного и, особенно, интерметаллидного упрочне-нения с дополнительным легированием титаном, ниобием или ванадием. В связи с растущим использованием указанных конструкционных материалов в высокотемпературных установках, выявление природы хрупких разрушений, разработка лабораторных методик для их оценки и изыскание путей их предотвращения является в настоящее время наиболее актуальной проблемой жаропрочности сварных соединений. [c.70]

Итак, расход материала на трубы одинаков и пропускная способность газопроводов также одинакова, но изгибная жесткость спаренного трубопровода в 2 раза меньше. В случае применения трубопровода, состоящего из п одинаковых равнопрочных труб, центры которых в поперечном сечении лежат на одной линии, изгнбная жесткость уменьшается в п раз при том же расходе материала на трубы и той же пропускной способности. Следовательно, вместо применяемых в настоящее время толстостенных трубопроводов большого диаметра рациональнее и надежнее сооружение спаренных, строенных и т. д. трубопроводов рассмотренной конструкции меньшего диаметра и с более тонкими стенками. К этому нужно добавить еще, что вероятность хрупкого разрушения для толстых труб больше из-за наличия масштабного эффекта. [c.23]

СТМ являются хрупкими, и при резании подвержены разрушению. Вероятность хрупкого разрушения определяется коэффициентом трещи-ностойкости К с и прочностными характеристиками материала. Коэффициент трещиностойкости К с для ПКНБ не превышает 8... 12 Mna M , а дляПКА4...8МПа-м 1 [c.85]

Для аппаратов и сосудов, работающих под давлением в условиях развития тепловой хрупкости, снижение характеристик трещи-ностойкости сталей обусловливает увеличение вероятности хрупкого разрушения. В диапазоне температур гидро- и пневмоиспытаний (+5 - -t-40 С), регламентируемом Правилами [5], трещиностойкость низколегированных сталей 16ГС, 09Г2С снижается в несколько раз, что чревато опасностью хрупкого разрушения. [c.170]

Диффузионное борирование (Йпокр 0,1 мм) сталь 45 н/п 32... 120 160... 440 15 000 снижается вероятность хрупкого разрушения [c.574]

Схема напряженного состояния с напряжениями растяжения по двум осям и тем более схема всестороннего растяжения, как указано выше, являются не- благоприятными для пластической деформации. При этих схемах велика вероятность хрупкого разрушения и действие механизма пластической деформации (сдвиг по плоскостям максималыных касательных напряжений) затруднено вследствие небольшой разницы между растягивающими рабочими напряжениями в центре заготовки, благодаря чему касательные напряжения малы. [c.330]

Хрупкое разрушение для любого металлического материала наблюдается лишь в определенном диапазоне условий испытания, обработки или эксплуатации. Склонность к хрупкому разрушению особенно сильно зависит от температуры. Чем она ниже, тем обычно больше вероятность хрупкого разрушения. Поэтому в определенных условиях на температурной зависимости показателя пластичности технических металлов и сплавов выявляется интервал температур перехода (АГхр, рис. 40) из хрупкого состояния (близкие к нулю [c.86]

Коэффициент жесткости (мягкости) напряженного состояния а — условная величина, предложенная Я. Б. Фридманом [114, 115] для характеристики напряженных состояний при механических испытаниях материалов представляет собой отношение наибол >шего касательного напряжения тах к наибольшему нормальному приведенному напряжению вычпсленно гу по второй теории прочности (наибольших удлинений), Чем меньше а, тем больше жесткость напряженного состояния и вероятнее хрупкое разрушение путем отрыва. По степени жесткости различные виды механических нагружений могут быть расположены в следующем порядке (в направлении уменьшения значений —) вдавливание сжатие кручение и [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...