Напряжения в вершине трещины Результаты исследования

Напряжения в вершине трещины — Результаты исследования 32—33 [c.454]

Другой важной особенностью роста коррозионных трещин является то обстоятельство, что состав (в частности, водородный показатель среды pH) п электродный потенциал системы металл — среда в трещине и на гладкой поверхности значительно отличаются. А поскольку наряду с коэффициентом интенсивности напряжений скорость роста трещины определяется электрохимической ситуацией в вершине трещины, то представляется особенно важным ее изучение. Имеется несколько методик оценки электрохимического состояния в вершине трещины [114, 213, 256]. Результаты последних исследований указывают на его зависимость от уровня коэффициента интенсивности напряжений, длины трещины, внешней поляризации и частоты циклического нагружения [213, 2571. [c.340]

На рис. 5 представлены результаты расчета напряжений около вершины трещины вдоль линии симметрии по методу [2] и экспериментального исследования возле прорези, находящейся в первой тонкостенной модели оболочки вдоль линии симметрии прорези. [c.323]

Одними из первых исследований, в которых были поставлены и решены задачи определения коэффициентов интенсивности напряжений для движущихся трещин в пластинах, были [53, 56]. В первой работе рассмотрена задача о появлении (в начальный момент г = 0) и распространении в обе стороны (начиная с нулевой длины) трещины с постоянной скоростью под действием равномерного растягивающего напряжения. Во второй — решена задача о полу бесконечном разрезе, внезапно появляющемся при t = О в поле растягивающего напряжения и распространяющемся с постоянной скоростью. Естественно, что решения обеих задач являются тарировочными при оценке пригодности численных методов исследования распространяющихся трещин. При этом сравнение аналитических и численных результатов в основном проводится для начальных моментов времени (до прихода в вершину трещины волн, отраженных от границы или от противоположной вершины), поскольку аналитические результаты получены для бесконечных тел. Заметим, что оба решения являются частными случаями общего решения задачи о распространении трещины с произвольной скоростью под действием произвольных нагрузок [16]. Однако в случае распространяющихся трещин конечной длины решение весьма громоздко, что затрудняет его использование в практических целях (для такого класса задач представляют интерес методы, может быть, менее универсальные, но дающие более обозримые результаты). [c.45]

Зависимость (4.6) в принципе дает возможность описать влияние средних напряжений (или асимметрии нагружения), а также нестационарности нагружения на скорость роста усталостной трещины, так как эти факторы изменяют параметр и [289, 346, 354]. Но, к сожалению, следует отметить нарастание разногласий в отношении достоверности результатов измерений закрытия трещины разными методами [300, 324, 385, 418]. Одной из возможных причин большого разброса измерений закрытия трещины может быть различная протяженность фронта трещины (толщина образца) в разных экспериментальных исследованиях. Так, в работах [369, 408, 409] экспериментально показано, что доминирующее влияние на стор оказывает деформирование материала у вершины трещины в районе свободных боковых поверхностей образца. С увеличением толщины образца и соответственно протяженности фронта трещины влияние боковых поверхностей снижается и эффект закрытия трещины уменьшается, вплоть до его практически полного отсутствия в растягивающей части цикла. Для трещин с протяженным фронтом только при R — О (а не при / > 0) трещина перестает быть концентратором напряжений и в этом случае 1. [c.191]

Исследованиями изломов разрушенных образцов показано, что зарождение усталостных трещин происходит от вершин хрупких трещин, которые были первоначально сформированы в материале при нанесении повреждения при электроискровом разряде (рис. 10.15). На этапе роста трещины в изломе были сформированы преимущественно усталостные бороздки. В результате измерений шага усталостных бороздок по длине установлено, что период роста усталостной трещины зависит от геометрии образца. В образцах сечением 14 X 8 мм и 20 X 14 мм период роста трещины составил 10000 и 30000 циклов соответственно (рис. 10.16). Геометрия диска в большей мере соответствует большему сечению образцов. Поэтому есть основания считать, что при существенно меньшем уровне эксплуатационного напряжения в диске период роста усталостной трещины по числу циклов нагружения будет более чем в (700/500) = 2 раза превышать период роста трещины в образцах с максимальной площадью сечения. Использована вторая степень зависимости числа циклов нагружения от уровня напряжения для кривой Веллера. [c.559]

В приведенных зависимостях Ki (рис. 9) подсчитывался qo формулам (7) и (9). Результаты исследования показывают, что около вершины трещины, прилегающей к сварному шву, коэффициент интенсивностей напряжений, определенный по (7) и (9), снижается на 10—12 % по отношению к коэффициенту интенсивностей для противоположной вершины той же трещины. Объясняется это, по-видимому, тем, что трещина вблизи сварного шва находится в зоне усадочных напряжений от вклейки ребра жесткости в пластину, кото- [c.328]

Таким образом, использование величин бтах и Аб для описания кинетики роста усталостных трещин позволило установить для исследованных сталей инвариантность зависимости (IV. 10) к размерам образца и значению коэффициента асимметрии цикла R, что дает возможность прогнозировать скорость роста усталостных трещин в крупногабаритных образцах при различных значениях R по результатам испытания малых. Однако при этом необходимо отметить некоторые трудности, возникающие на пути практического использования зависимости (IV. 10). Величина раскрытия вершины трещины, как указывалось выше, определялась не расчетным способом, учитывающим длину трещины и приложенную нагрузку, а в результате непосредственного измерения в процессе роста усталостной трещины. Это оставляет открытым практически важный вопрос о связи скорости роста усталостных трещин с длиной трещины и действующими номинальными напряжениями, которые обычно используются в расчетах. [c.190]

Чтобы обобщить результаты исследований плоских задач на трехмерный случай, необходимо определить напряженное состояние в окрестности криволинейного фронта трещины. Ирвин [52] постулировал, что для эллиптической трещины состояние в окрестности вершины (фронта) является состоянием плоской деформации, и вывел выражение для соответствующего коэффициента интенсивности напряжений Ki. Позже гипотеза Ирвина была подвергнута проверке в работах [47,49], где было показано, что коэффициент интенсивности напряжений можно найти в виде некоторой функции локальных координат t, п, z, отсчитываемых по касательной и по перпендикулярам к фронту трещины, как показано на рис. 15 полное решение имеет вид [c.36]

В этой главе рассмотрены параметры разрушения трещины, которые определяют как квазистатический, так и динамический рост трещины, находящейся в упругом или упругопластическом материале. Для двумерных задач, например, эти параметры определяются с помощью интегралов, контур интегрирования которых представляет собой окружность Ге с радиусом е, где Е — бесконечно малая величина. Подынтегральное выражение, включающее в себя описания полей напряжений, деформаций и перемещений, в общем случае представляет собой функцию 1/е, где е — расстояние от вершины трещины в результате интеграл, взятый по контуру интегрирования Ге, оказывается конечной величиной. Этот интегральный параметр стремятся представить, пользуясь теоремой о дивергенции, суммой интеграла по дальнему контуру с интегралом по конечной области. Подобное альтернативное представление оказывается удобным для численного исследования задач механики разрушения. В некоторых частных случаях упомянутый выше интеграл по конечной области исчезает, в результате чего появляется возможность выразить интегральный параметр разрушения только через интеграл [c.129]

Инициирование трещины в гладком или, в крайнем случае, слегка надрезанном образце сопровождается местной пластической деформацией и механическим упрочнением, возникновением микротрещины или поры, что затем приводит к образованию ярко выраженной трещины. Для исследования ранних стадий образования трещины необходимо проанализировать упругопластическое состояние в зоне трещины и соответствующий критерий образования микротрещины и несплошности. Напряженно-деформированное состояние в таких зонах должно быть достаточно развитым, чтобы можно было надежно определить инициирование трещины. Но как только трещина четко обозначится, условия ее изучения улучшаются, хотя многое остается неизвестным. Если исследования ограничиваются главным образом хрупкими материалами, включая материалы, в которых пластическая зона около трещины мала, то поведение трещины в начальный момент ее распространения можно объяснить с помощью классической теории Гриффитса. Хотя Гриффитс исследовал идеально хрупкие материалы, последующая модификация его концепций позволяет использовать результаты и для других материалов, например металлов, которые ведут себя как хрупкие, но обнаруживают значительную пластическую деформацию в ограниченной зоне около вершины трещины. [c.61]

Анализ разрушения металлических конструкций и многочисленные экспериментальные данные показывают, что в реальных условиях эксплуатации в нагруженном материале возле трещин могут возникать значительные пластические деформации, охватывающие области, сравнимые с характерными размерами концентратора напряжений (трещины, выреза, включения) или рассматриваемого тела. Описание процесса разрушения при значительных пластических деформациях требует решения соответствующей упругопластической задачи для тела с трещинами. Обстоятельный обзор таких исследований выполнен в работе [12]. Применение классических методов теории пластичности во многих случаях является малоэффективным и не всегда учитывает некоторые характерные особенности протекания процесса пластического деформирования, в частности локализацию деформаций в тонких слоях и полосах. В случае тонких пластин (плоское напряженное состояние) такие деформации локализуются в тонких слоях (полосах пластичности) на продолжении трещин и достаточно хорошо описываются с помощью б -модели, когда полосы пластичности моделируются скачками нормальных смещений [65. При плоской деформации зоны пластичности возле трещин во многих случаях также локализуются в тонких слоях (полосах скольжения), выходящих из вершины трещины под некоторыми углами к ней [45, 120, 159, 180]. Полосы скольжения при этом моделируются скачками касательных смещений. В результате решение упругопластической задачи для тела с трещинами сводится к решению упругой задачи для тела с кусочно-гладкими (ломаными) или ветвящимися разрезами (см. третью главу), на берегах которых заданы разрывные нагрузки. При этом длина зон пластичности и их ориентация заранее неизвестны и должны быть определены в процессе решения задачи. Для таких исследований может быть успешно применен метод сингулярных интегральных уравнений, развитый в предыдущих главах, что и проиллюстрировано на конкретных примерах. [c.219]

Под действием переменных напряжений в деталях механизмов и металлоконструкций ПТМ происходит постепенное накопление повреждений. Этот процесс называется усталостью, а способность деталей сопротивляться усталости — циклической прочностью или выносливостью. В начальной стадии накопления циклических повреждений происходят пластические деформации отдельных кристаллов, из которых состоит металл. Эти пластические деформации вызывают перераспределение напряжений, и на поверхности ряда кристаллов возникают линии сдвига. Пластическое деформирование сопровождается упрочнением отдельных зон кристаллов и одновременно разрыхлением структуры в области внутрикристаллических дефектов. Под действием переменных напряжений, превышающих определенный уровень, начинают образовываться из линий сдвига микротрещины. Развиваясь, микротрещины переходят в макротрещины. Последние приводят к уменьшению прочностного сечения детали, и после того как размер трещины достигает предельного значения, наступает хрупкое разрушение детали. Таким образом, процесс усталостного разрушения можно разделить на две стадии [27]. Первая стадия — до начала образования макротрещины, вторая — от момента ее образования до разрушения детали. В настоящее время еще нет достаточно апробированных общих оценок закономерностей распространения трещин в деталях ПТМ сложной конфигурации. В связи с этим расчеты циклической прочности как до образования макротрещин, так и до полного разрушения носят идентичный характер [20]. Известно, что пределы выносливости, определенные по условию образования трещины и по условию оконча тельного разрушения, совпадают при коэффициентах концентрации аа < 2 -Ь 3. При высоких коэффициентах концентрации количество циклов, при которых происходит развитие макротрещины с момента ее образования до разрушения сечения, составляет 70—80 % от общего ресурса детали. Развитие усталостной трещины происходит в результате циклических деформаций в области вершины трещины. Установлено, что в общем случае распространение макротрещины от появления до полного разрушения детали можно разделить на три этапа [27], Первый этап характеризуется малой скоростью распространения трещины вдоль полос скольжения. На втором (основном) этапе трещина растет с примерно постоянной скоростью. На третьем этапе, когда трещина имеет уже большие размеры, скорость роста увеличивается и происходит мгновенное хрупкое разрушение (долом) детали. В то же время экспериментальные и теоретические исследования так же, как и эксплуатационные наблюдения, свидетельствуют о том, что не всегда появление трещины усталости приводит к разрушению детали (образца) [27]. В ряде случаев возникают нераспространяющиеся трещины или трещины с весьма малой скоростью роста. Очевидно, что разработка и использование возможностей уменьшения [c.121]

Наиболее существенными особенностями распространения усталостной трещины можно считать то, что ее рост идет в направлении, перпендикулярном растягивающим напряжениям, а у вершины трещина оставляет на поверхности излома характерные бороздки как при пластическом, так и при хрупком разрушении [3, 6-8]. Бороздки хрупкого разрушения характерны для высокопрочных материалов. Результаты многочисленных экспериментальных исследований распространения усталостных трещин выявили следующие их особенности [c.15]

Опираясь на приведенные результаты исследований, можно представить следующим образом последовательность протекания процессов в вершине усталостной трещины в цикле нагружения (рис. 97), которые определяют соответствующую последовательность сигналов АЭ. На участке квазихрупкого разрушения имеем I—II — прикладываемая нагрузка, которая затрачивается на преодоление остаточных сжимающих напряжений, поэтому АЭ отсутствует [c.206]

Т64 имеет два значительно различающихся плато скорост1Г на кривой V—К. Одно зависит от концентрации иодида, а другое не зависит (см. рис. 55). Предварительные экспериментальные результаты по влиянию температуры показывают, что плато скорости, не зависящее от концентрации иодидов, отвечает фактически термически ускоряющему процессу с энергией активации 84 кДж/моль, в то время как плато скорости, зависящее от концентрации иодидов, имеет энергию активации 16,8 кДж/моль. Это показывает, что термическая активация скорости роста коррозионной трещины тесно связана с коэффициентом интенсивности напряжений в вершине трещины и фактически не должна иметь никакого отношения к испытаниям по времени до разрушения. Представляют интерес дальнейшие исследования этих явлений. [c.214]

Из изложенного следует, что коррозионные туннели возникают и развиваются по вполне определенным кристаллографическим плоо остям в направлении, соответствующем минимальному сопротивлению пластической деформации. Это находит хорошее экспериментальное подтверждение при исследовании характера развития трещины коррозионного растрескивания. В пределах одного фрагмента (колонии а-фазы одной направленности) трещина имеет прямолинейный характер. Вместе с тем для коррозионного растрескивания характерно многочисленное ветвление трещины. Именно в результате ветвления трещины на металлографических шлифах, как правило, наблюдаются отдельные прямые трещины, не связанные с магистральной (рис. 39). Какова же при таком механизме роль скола Скол при коррозионном растрескивании появляется в результате восходящей диффузии водорода, адсорбированного стенками туннелей, в подповерхностные слои в вершине трещины в области максимальных напряжений. Скол происходит по выделившимся мелкодисперсным гидридам на плоскостях базиса. Оголяя ювенильную поверхность, скол позволяет коррозионной среде выбирать новую благоприятную кристаллографическую ориентировку в соседних плоскостях. Если скол не происходит, а туннели сочетаются с неблагоприятными ориентировками, процесс коррозионного растрескивания тормозится. [c.67]

В результате исследования закономерностей распространения сквозных трещин, как было продемонстрировано выше, выявлено убывание скорости роста трещин в связи с возрастанием Вместе с тем показано [75, 82], что при = 1 -1 О СРТ в некоторых случаях могут не отличаться. Более того, при разной асимметрии цикла можно наблюдать различный, немонотонный характер влияния второй компоненты нагружения на рост усталостных трещин. Так, в стали SM41 при = -1 скорость возрастала с переходом от положительного к отрицательному соотношению главных напряжений а при отсутствии асимметрии цикла (пульсирующий цикл) результат был противоположен. Объяснение такой ситуации было предложено на основе представлений об охрупчивании материала, которое возникает при увеличении степени стеснения пластической деформации. Увеличение среднего напряжения или гидростатического давления в вершине трещины при возрастании положительного соотношения главных напряжений настолько снижает пластичность, что материал начинает хрупко разрушаться в результате смены механизма. При хрупком разрушении имеет место возрастание, а не снижение СРТ. [c.314]

В результате интенсивного развития исследований кинетики усталостной трещины в конструкционных материалах на протяжении последних двадцати лет было предложено много различных методик испытания ЦТКМ. Этому в значительной мере способствовало применение линейно-упругой механики разрушения для описания развития усталостной трещины и установление Пэрисом и др. [6] зависимости скорости роста усталостной трещины v от коэффициента интенсивности напряжений в вершине усталостной трещины К в виде [c.285]

Уравнение (1) послужило в дальнейшем основой для представления результатов экспериментальных исследований в виде диаграмм усталостного разрушения [7], на которых графически показаны зависимости скорости роста усталостной трещины от размаха или максимального значения коэффициента интенсивности напряжений цикла в логарифмической системе координат (рис. 1). В настоящее время на основании таких диаграмм проведено обобщение многочисленных экспериментальных данных о скорости роста усталостной трещины в зависимости от различных физико-механических и структурных факторов (см., например, [8]). Поскольку коэффициент интенсивности напрнжений является характеристикой напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и зависит [c.285]

При исследованиях ЦТКМ в жидких средах, особенно коррозионных, механический фактор разрушения теряет свое доминирующее значение в результате протекания физико-химических процессов в вершине трещины между материалом и средой. Эти процессы, зависящие от состояния поверхности разрушения и протекающие с различной скоростью, влияют также на формирование зоны предраз-рушения в вершине коррозионно-усталостной трещины. Поэтому скорость роста коррозионно-усталостной трещины V будет опреде-.ляться не только коэффициентом интенсивности напряжений К, но и параметрами 41 (т), 4з (т),. .., 4п(т), характеризующими физико-химические процессы, протекающие в вершине трещины, между материалом и средой, и параметрами Вх (Р), В2 (Р), . .., Вт (Р), характеризующими поверхность разрушения Р, т. е. [c.288]

Результаты исследований [18] показывают, что величина электродного потенциала и pH среды в вершине развивающейся трещины значительно отличаются от аналогичных значений на поверхности образца и в общем объеме испытательной камеры и зависит от системы материал — среда и времени испытания. Поэтому поддержание постоянства электрохимических параметров среды в общем объеме испытательной камеры в процессе исследования ЦТКМ не означает обеспечения идентичности электрохимических условий в верптине трещины по мере ее развития. Следствием этого является неоднозначность получаемых результатов в зависимости от применяемой методики и длительности исследований, что снижает степень надежности и увеличивает степень риска при использовании их для оценки работоспособности элементов конструкций, работающих в условиях воздействия жидких коррозионных сред. В связи с этим методики, не обеспечивающие контроля электрохимических условий в вершине развивающейся трещины, некорректны для исследований ЦТКМ в жидких средах, для которых также необходима стабилизация напряженно-деформированного состояния в вершине трещины по мере ее развития для установления временных зависимостей изменения параметров, характеризующих электрохимические процессы в вершине усталостной трещины. [c.288]

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]

Отрицательное влияние трещин на прочность материалов и деталей. машин при статическом и циклическом нагружениях известно давно. В последние годы исследованию этого влияния уделяется особенно большое внимание и получены новые существенные результаты. Прог-ресс в исследованиях объясняется в первую очередь разработкой методов оценки напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и перехода в связи с этим от качественных методов оценки влияния трещин на прочность к количественным. В качестве характеристик предельного состояния при наличии трещин используются критические значения силовых, деформационных и энергетических характеристик напряженно-деформированного состояния в вершине трещины. [c.6]

Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния скорости роста трещин на распределение напряжений и деформаций у ее вершины [8, 204, 2271 показывают, что при соотношении a/V 0,3, где а — скорость распространения трещины — скорость продольной упругой волны в металлах, это влияние отсутствует. При >> 0,3 распределение деформаций и напряжений у вершины движущейся трещины существенно отличается от статического. На рис. II [227j показана зависимость изменения оо в вершине трещины, расположенной в центре пластины, от угла G для значений а/у , изменяющихся от 0,2 до 0,96 (Ус — скорость волны поперечного сдвига). Из рисунка следует, что при соотношениях значений от 0,3 до [c.17]

Ниже рассмотрены методики и результаты исследования кинетики развития усталостных трещин и критических значений коэффициентов интенсивности напряжений для ряда металлов в связи с влиянием температуры, скорости деформирования и цикличности нагружения и рассмотрена модель перехода от стабильного к нестабильному развитию трещины, учитывающая неупругий характер деформирования металла в вершине трещины и дающая возможность объяснить различие критических значений коэффициентов интенсивности напряжений при статическом динамическом KiD и циклическом Kj/ нагружениях. [c.304]

В результате анализа этих концепций и материала исследований случаев разрушения элементов конструкций машин и оборудования предложено рассматривать процесс коррозии под напряжением как следствие циклического механоэлектрохимического эффекта в агрессивных средах [3]. В местах поверхностных дефектов и на участках концентрации напряжений происходит образование микротрещин. Среда воздействует химически, увеличивая растрескивание, и электрохимически, способствуя ускорению развития трещины. Функционирует микрокоррозионная пара вершина трещины, представляющая обнаженные кристаллы металла, — анод, остальная поверхность под окисной пленкой — катод. Накапливающиеся на аноде продукты коррозии закупоривают трещину, так как их объем превышает объем металла в 1,5. .. 2 раза и расклинивают ее. Выделяющийся на катодных участках водород приводит к частичному восстановлению окисной пленки. Макрокоррозионная пара смещается по поверхности, и до расклинивания трещины продуктами коррозии в вершине трещины происходит изменение знака на отрицательный. Интенсивное выделение водорода на катоде способствует дальнейшему охрупчиванию и разрушению металла. [c.579]

Электрохимические условия в вершине трещины существенно отличаются от условий на поверхности [239, 263]. Вследствие этого роль коррозионньгх процессов на стадии развития разрушения может оказаться значительной, а результаты воздействия коррозионной среды — неоднозначными. Так, исследования циклической трещиностойкости углеродистых и низколегированных сталей в феде номинальных параметров реакторов с кипящей водой [330], а также другие эксперименты позволили сделать вывод [263], что диаграммы усталостного роста трещины в коррозионной среде не являются инвариантными характеристиками трещиностойкости материала. Их параметры зависят от начальньи условий нагружения, геометрии образца, длительности нагружения. Однако экспериментально установлено [240], что коррозионную трещиностойкость материала в водных средах однозначно огфеделяют конкретные сочетания значений коэффициента интенсивности напряжений, водородного показателя среды и электрохимического потенциала в вершине трещины. [c.490]

Во всех случаях авария происходит как результат слияния отдельных трещин, а исследования ЦНИИЧМ подтверждают определение механизма КРН как водородное растрескивание под напряжением, реализуемое путем локального наводороживания зоны пластической деформации в вершине трещины, зарождения хрупкой микротрещины (вследствие уменьшения способности металла к пластической деформации под действием поглощенного водорода) и слияния с основной трещиной. Процесс повторяется до достижения критического размера трещин. [c.222]

Морфологические особенности излома формируются при вязком внутризеренном разрушении как результат пластической деформации, развивающейся в зоне разрушения непосредственно В процессе образования неснлошности. Увеличение интенсивности пластической деформации и расширение объемов, где она протекает, увеличивает затраты энергии на распространение трещины. Страгивание трещины от неснлошности материала при внешнем воздействии будет зависеть не только от условий нагружения, но и от степени стеснения пластической деформации в вершине неснлошности. Исследования разрушения образцов из стали с пределом прочности 430-570 МПа при различных параметрах надреза круглого образца показали [36], что по мере изменения жесткости напряженного состояния меняется соотношение между размерами ямок на начальном этапе развития страгиваемой трещины. Испытаны на растяжение круглые образцы с разным диаметром (< s)min в минимальном сбчении и радиусом надреза р в этом сечении. В случае острого надреза 0,2 мм начальное разрушение имело место у надреза, а с мягким радиусом более 1 мм разрушение начиналось в центральном сечении образца. При указанном остром надрезе ширина ямок 20-40 мкм у надреза и далее — 40-80 мкм, тогда как у мягкого радиуса ширина ямок составила 10-20 мкм. Жест- [c.89]

Высказывалось предположение, что возможны случаи, когда предпочтительна слабая поверхность раздела. Согласно Куку и Гордону [12], поле напряжений у вершины развивающейся трещины включает не только главные напряжения, стремящиеся раскрыть трещину в направлении ее распространения, но и напряжения, стремящиеся раскрыть ее в перпендикулярном направлении. Значит, эти дополнительные напряжения могут раскрывать плоскости с ослабленной связью, пересекаемые магистральной трещиной. Эм бери и др. [17] применили эти представления к случаю разрушения слоистых композитов. Они показали, что в пакете стальных листов распространение трещины задерживается процессом расслаивания это приводило к важному результату — снижению температуры перехода от вязкого разрушения к хрупкому более чем на 100 К. Эти исследования были продолжены Олмондом и др. [2], которые получили ряд новых данных об указанном типе структур, тормозящих распространение трещины. По очевидным соображениям аналогичный подход применим и к волокнистым композитам этот вопрос рассмотрен в гл. 7 в связи с проблемой разрушения. Значительные объемы композита, расположенные по обе стороны от магистральной трещины, могут быть охвачены одновременным действием различных механизмов разрушения, а в таких случаях, как показали Эдсит и Витцелл [1] на примере композитов алюминий — бор, вязкость разрушения композита может превосходить вязкость разрушения металлической матрицы. [c.25]

Рассмотрим сначала случай твердой хрупкой частицы в относительно вязкой матрице. На поведение композита непосредственно влияют размер частиц, их объемная доля и прочность поверхности раздела. Частица действует как концентратор напряжений. Ее размер и расстояние до соседней частицы определяют взаимодействие между полями напряжений частиц. При разрушении такого композита трещина в непрерывной фазе (матрице) будет многократно наталкиваться на частицы. Если прочность поверхности раздела между частицей и матрицей мала, то трещина будет вести себя, как при взаимодействии с порой, поскольку такая частица не способна передавать растягивающие напряжения, а радиус кривизны у нее меньше, чем у фронта трещины. В результате возможен рост вязкости разрушения. Это подтверждается данными для армированных пластиков, у которых прочность связи по поверхности раздела можно в известной степени регулировать с помощью специальной обработки поверхности упрочнителя. В работах Браутмана и Саху [4], а также Уамбаха и др. [49] было установлено, что вязкость разрушения композитов с матрицей из эпоксидной смолы, полиэфира или полифениленоксида, армированных стеклянными сферами, растет по мере снижения прочности связи по поверхности раздела. Помимо затупления вершины трещины предложены и другие механизмы, объясняющие повышение вязкости разрушения. Браутман и Саху, например, связывают его с увеличением трещинообразования и деформации в подповерхностных слоях. Для исследованных композитов изменение объемной доли стеклянных шариков по-разному влияет на вязкость разру- [c.302]

Н Остыв, при которой получена кривая 1 на рис. 7, также наблюдаются плато. Другой важный результат этих исследований состоит в том, что величина О находится в пределах 3000—5000 эрг, т. е. на порядок выше всех приемлемых значений поверхностной энергии стекла (300—800 эрг). Следовательно, затрачиваемая энергия гораздо больше, чем энергия когезии (цревосходя вдвое поверхностную энергию). По-видимому, большая часть этой избыточной энергии расходуется иа деформацию напряженной области перед вершиной трещины. В частности, пластическая деформация стекла в области перед трещиной, вероятно, очень мала [43] и вместо равномерного распределения напряжения происходит растрескивание материала по ослабленным центрам со щелочной активностью. [c.103]

Исследование методом фотоупругих покрытий показало существенное влияние коэффициента деформационного упрочнения т на распределение напряжений и деформаций внутри пластической зоны (рис. 10) у вершины трещины и на форму пластической зоны [309, 331]. С уменьшением т пластическая зона проявляет тенденцию к сужению в виде клина, расположенного вдоль линии продолжения трещины, Анализ результатов оценки полей упругих и пластических деформаций показывает качественное соответствие расчетных и экспериментальных оаенок. [c.16]

Далее изложено содержание работы Снеддона [2] по определению напряженно-деформированного состояния окрестности вершины трещины в плоской задаче и обобщение Ирвина [3] результатов Снеддона на осесимметричный случай. Рассмотрен также подход Ривлина и Томаса [4] к исследованию процесса разрушения резин, опирающийся на законы термодинамики. [c.10]

Ахенбах с соавторами [6] рассмотрел примерно ту же задачу, по с учетом инерционных эффектов. Предполагалось, что напряжения и деформации можно представить в виде произведения функции, каждая из которых зависит только от одной из полярных координат системы с центром в вершине, причем зависимость от радиальной координаты имеет вид г . Полученные результаты относятся к исследованию поведения показателя у. Установлено, что показатель у растет, начиная со значения —1/2, с убыванием текущего касательного модуля от его начального упругого значения исследована также зависимость компонентов напряжений в окрестности вершины трещины от угловой координаты. Установлено, что в общем случае результаты намного сильнее зависят от величины упрочнения в зоне пластического течения, нежели от скорости движения трещины. Точно так же, как и в работе Амазиго и Хатчинсона, найдено, что асимптотика поля содержит множитель, структура которого не зависит от условии нагружения вдали от вершины трещины, [c.96]

В работе Ло [67] проведено обобщение результатов более ранних исследований [54] по проблеме установившегося квази-статического процесса роста трещины в упруго-вязко-пластическом материале — учтены инерционные эффекты. В этих работах предполагалось, что скорость мгновенной неуиругон деформации пропорциональна многовенным значениям напряжений в некоторой степени например, = 4sP s. . при одноосном напряженном состоянии, где s =(s, /s,/) относительно разгрузки не делалось никаких специальных оговорок. Если значения показателя степени р меньше 3, то асимптотическое поле будет упругим. Для значении р, превосходящих 3, Ло построил некоторое асимптотическое решение в виде произведения, обладающее тем же замечательным свойством полной автономии — независимости от условий нагружения вдали от трещины. Как установлено Ло, зависимость неупругой деформации перед трещиной на линии ее движения от радиуса в случае типа 3 деформации окрестности вершины имеет вид [c.96]

Следует подчеркнуть некоторые принципиальные положения в отношении тюследнего вида концентрации напряжений — в швах и местах их перехода к основному металлу. Отличие результатов, полученных различными исследователями в отношении для мест перехода к стыковым и угловым швам (рис.5.2.6), все же намного меньше тех вариаций численных значений а , которые практически наблюдаются из-за чрезвычайно большого рассеяния р. В вероятностном плане этот вопрос был исследован в [166] и было показано, что радиусы р могут приобретать значения, измеряемые сотыми долями миллиметра. В зонах непроваров угловых и стыковых швов в некоторых случаях радиус отсутствует, так как в вершине непровара имеется трещина небольшой длины. Радиус закругления зависит от способа сварки, марки металла, стабильности параметров режима сварки. В этих условиях более целе- [c.92]

Наиболее существенные результаты в динамической механике разрушения получены в рамках линеаризованной теории, в которой предполагается, что зона проявления нелинейных эффектов мала по сравнению с длиной трещины, а поле напряжений вокруг пластической области оппсывается асимптотическими формулами, полученными из решения упругой задачи. Это поле напряжений сингулярно, и главный член его разложения по степеням расстояния от конца трещины г, как п в статике, имеет вид К/У г. Угловое же распределение напряжений и перемещений в окрестности вершины стационарной трещины одинаково при статическом и динамическом нагружении, а влияние инерционного эффекта заключается в том, что коэффициент интенсивности напряжений становится зависящим от времени. Кроме того, исследования показывают, что спустя некоторый период времени после приложения нагрузки характер зависимости коэффициентов интенсивности напряжений и импульсных нагрузок от времени идентичен. Однако в течение этого периода времени коэффициент интенсивности напряжений достигает своего пикового значения, иногда значительно превышающего статическое (аналогичный вывод можно сделать и в случае гармонического нагружения тела с трещиной). [c.407]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...