Первые разрушения

По механическим свойствам материалы могут быть разделены на две основные группы пластичные и хрупкие. У первых разрушению предшествует возникновение значительных остаточных деформаций вторые разрушаются при весьма малых остаточных деформациях. Пластичными материалами в обычных условиях [c.75]

Выявлены внутренние противоречия и ограничения типичных критериев прочности. Для предсказания первого разрушения слабого слоя разумная линейная аппроксимация является, по-видимому более предпочтительной, чем сложный нелинейный анализ. Показана необходимость учета технологических напряжений, возникающих в процессе изготовления материала. [c.104]

При достижении деформациями в материале предельных значений в слабых слоях в них начинают появляться трещины. Результаты предварительных исследований показывают возможность предсказания этого процесса. Остается невыясненным влияние первого разрушения слоя на поведение материала в различных условиях нагружения и действии факторов внешней среды. [c.104]

Здесь функция первого разрушения слоя определяется следующим образом [c.112]

В простейшем случае такая аппроксимация осуществляется продлением начального линейного участка реальной зависимости о(е) до уровня реальных предельных напряжений (им соответствуют модифицированные деформации 8 " ) или реальных предельных деформаций 8 (им соответствуют модифицированные напряжения f ) (см. рис. 3.5). Легко показать, что при использовании подобного подхода напряжения, соответствующие первому разрушению слоя, должны определяться по действительным предельным напряжениям [c.112]

На рис. 3.6 экспериментальные данные, полученные из испытаний в условиях двухосного напряженного состояния, сопоставлены с аналитически предсказанными напряжениями первого разрушения слоя. В критерии наибольших деформаций использованы как е , так и е ". Важно отметить, что экс- [c.113]

Рис. 3.6. Предельные кривые, соответствующие точке первого разрушения слоя, экспериментально определенные предельные напряжения (ф) и напряжения первого разрушения слоя (ж) слоистого углепластика [0°/90°]s.

Поведение материала после первого разрушения слоя. Когда напряжения, приложенные к слоистому композиту с укладкой армирующих волокон [0790°]s, достигают точки первого разрушения слоя, в слоях, ориентированных перпендикулярно направлению нагружения, появляются трещины. Поведение материала при дальнейшем нагружении соответствует трем возмол<ным различным механизмам (рис. 3.7) [c.114]

Линейность зависимости а(е) после достижения точки первого разрушения слоя, наблюдаемая в эксперименте, и [c.115]

Приведенный схематический анализ поведения слоистого композита при растяжении в направлении армирования показывает, что предсказание предельных напряжений для этого материала возможно только гфи условии четкого понимания всех явлений, происходящих в материале после первого разрушения слоя и возможности их анализа. К настоящему времени предложено несколько приближенных методов такого [c.119]

Слоистый композит, напряжения в котором превысили уровень, соответствующий первому разрушению слоя, становится чувствительным к действию различных факторов внешней среды. Предварительные результаты показывают, что образование трещин приводит к сорбции больших количеств влаги или даже к ее проникновению сквозь толщу материала [12]. Циклическое нагружение слоистого композита с трещинами в слабых слоях приводит к их росту и ускоряет процессы расслоения и нарушения связи между волокнами и матрицей. [c.119]

Анализ наиболее распространенных схем армирования слоистых композитов ) показал, что зависимость а(е) этих материалов при растяжении практически линейна до первого разрушения слоя, поскольку нагрузка приложена вдоль одного из направлений армирования [16]. Следовательно, наиболее чувствительными к сдвиговой нелинейности будут слоистые композиты со схемой армирования [ 0°]. [c.120]

Следует отметить, что расслоение, по-видимому, правильнее рассматривать не как отдельный вид разрушения, а как фактор, оказывающий влияние на конечную статическую прочность материала. Подобно первому разрушению слоя, расслоение может ускорять процесс выхода из строя силовой конструкции, когда композит подвергается действию усталостного нагружения и внешней среды. [c.135]

Использование в конструкции всех потенциальных возможностей композитов связано с решением ряда проблем. Одна из них — недостаточное понимание влияния первого разрушения слоя на последующее поведение материала в конструкции при различных внешних нагрузках и действии внешней среды. Микроскопические наблюдения обнаруживают в композитах е полимерной матрицей появление трещин в слабых слоях задолго до окончательного разрушения. Следует особо подчеркнуть, что этот процесс не имеет ничего общего с пластическим течением металлов, которое характеризуется значительным перемещением дислокаций. Появление трещин в слабых слоях не всегда сопровождается макроскопическими изменениями в материале, т. е. может не обнаруживаться на диаграмме а е). Тем не менее явление первого разрушения слоя может привести в конечном итоге к таким изменениям конструкционных свойств материала, как потеря жесткости, уменьшение долговечности, увеличенная абсорбция влаги. [c.136]

Существующие методы предсказания первого разрушения слоя основаны в основном на предположении о линейности свойств материала. Учет влияния нелинейности поведения, особенно при сдвиге, зависит, как было показано, ог типа критерия прочности. Однако обоснованно примененная линейная аппроксимация, по-видимому, является более предпочтительной, чем сложный нелинейный анализ. [c.136]

Остаточные напряжения, возникающие в слоистом композите в процессе изготовления, могут заметно снизить напряжения, при которых происходит первое разрушение слоя. В настоящее время отсутствуют убедительные данные, позволяющие правильно выбрать начальную температуру для анализа термических напряжений. Применение же термоупругого анализа невозможно без знания температуры, при которой композит свободен от напряжений. Необходима разработка более исчерпывающего анализа прочности слоистого композита, учитывающего и остаточные напряжения. [c.136]

Кроме первого разрушения слоя, другим видом разрушения, присущим слоистым композитам, является расслоение. Хотя этот вид разрушения иногда рассматривается в качестве самостоятельного, еще проведено мало исследований, направленных на определение того, что можно назвать прочностью расслоения . Результаты экспериментов показывают, что расслоение является основным видом докритического разрушения при усталостных нагружениях. [c.137]

На одной отечественной электростанции в процессе эксплуатации прямоточных котлов ПК-41 при сжигании мазута было отмечено интенсивное коррозионное разрушение труб боковых и задних экранов нижней радиационной части. Первые разрушения [c.251]

На рис. 2.12 приведены некоторые результаты анализа микрофотографий поперечного сечения ортогонально армированного стеклопластика на различных этапах нагружения [56]. Сплошной линией отражены результаты аналитического решения. Цифрой / отмечен этап появления первой треш,ины и последуюш,его за этим деления среднего слоя на блоки. Этап II соответствует последующему делению блоков (число трещин на единицу длины возрастает вдвое). Этап III соответствует еще одному делению блоков согласно первому из названных механизмов. Число трещин на единице длины при реализации этого механизма должно еще раз удвоиться. Точками на рис. 2.12 отмечены экспериментальные результаты. Они свидетельствуют о том, что после первого разрушения слоя число трещин быстро возрастает, находясь в хорошем соответствии с результатами аналитического решения (этапы / и II), но далее остается практически постоянным. На микрофотографиях, соответствующих этому этапу нагружения, замечено разветвление трещин и выход их на границу раздела слоев, что косвенно подтверждает предсказанную расчетами возможность смены механизма развития трещин. [c.50]

Отход от равновесной структуры резко изменяет характер диаграмм деформирования. При ф = 50° (рис. 2.27, б) диаграммы существенно нелинейны. После первого разрушения монослоя окружные деформации меняют знак на обратный. Теоретические диаграммы имеют те же характерные особенности, что и экспериментальные, но условие мгновенного изменения касательного модуля при потере монолитности связующего здесь оказывается излишне сильным. Разрушение материала в эксперименте сопровождается разрывом волокон (в расчетах = f+i) и происходит, согласно теоретическим и экспериментальным данным при Оу — 680 МПа (рис. 2.28). [c.68]

Наконец, укажем на используемый иногда для построения предельных кривых усталости при заданном значении вероятности так называемый метод предельных значений, или метод наименьшего из п. При испытаниях этим методом отбирается группа п образцов, которые испытываются при одном значении амплитуды напряжения на п одинаковых машинах для усталостных испытаиий. Когда первый образец из группы разрушается, фиксируются амплитуда напряжения и число циклов до разрушения после этого все другие машины останавливаются и образцы выбрасываются. Далее испытывается вторая группа из п образцов при другой амплитуде напряжения опять фиксируются данные первого разрушения, а остальные образцы выбрасываются. Процедура повторяется при нескольких различных значениях амплитуды напряжения, близких к пределу усталости и превышающих его. Данные первых из п разрушений наносятся в виде точек в (5-Л )-координатах и по этим [c.372]

Первое условие наилучшего распределения нагрузки заключается в том, чтобы у всех отверстий максимальные напряжения были равны и, следовательно, разрушение у всех отверстий происходило при одном и том же числе циклов. Дальнейшее условие требует, чтобы максимальные напряжения во внутреннем элементе постепенно увеличивались к свободному его концу первое разрушение при этом должно произойти у последнего болтового отверстия, причем окончательного разрушения соединения не будет, так как другие болты воспринимают нагрузку. Эти же две возможности возникают и при распределении нагрузки в растянутых болтах (см. разд. 12.10). Лучшая конструкция соединения должна не только иметь как можно лучшее распределение нагрузки, но и наинизшее возможное максимальное напряжение у отверстий для принятых условий. [c.283]

Модели деформирования композитов после начала разрушения слоев, или после так называемого "первого разрушения слоя [289, описаны в работах [14, 92, 109, 144, 189, 226, 241, 289, 303, 327, 334] и др. Некоторые вопросы моделирования разрушения структурных элементов рассмотрены также в [12, 73, 84, 136, 141, 190, 220, 298, 368]. [c.19]

Измеряемая величина прочности при изгибе обычно бывает больше прочностей при продольном растяжении или сжатии. Это означает, по-видимому, что первое разрушение, которое удается обнаружить, соответствует разрыву более чем одного крайнего наиболее нагруженного слоя. Достаточно сказать, что разрушение "однонаправленного волокнистого композита при изгибе — сложное явление, требующее точных методов анализа для надежного предсказания напряженного состояния и связанного с ним процесса разрушения. [c.155]

В таком случае будем говорить, что материал испытывает единичное разрушение, так как зона разрушения ограничена единственной областью, непосредственно примыкающей к зоне первого разрушения. Однако, если фаза 1 достаточно прочная или ее содержание в материале достаточно велико, композит не будет полностью разрушен, а будет продолжать нести растущую нагрузку до разрушающего напряжения ОуУх- В течение этого последующего нагружения более хрупкая фаза будет продолжать разрушаться на все более мелкие части. Это явление называется множественным разрушением. [c.443]

Эта теория в дальнейшем была модифицирована с целью последовательного включения более глубоких микромеханических представлений [75, 86—89]. Задача состояла в расчете вероятности разрыва одного волокна, затем в вычислении вероятности разрыва второго волокна в непосредственной окрестности первого разрыва вследствие концентрации напряжений, вызванной первым разрушением. Ранее Хеджепес [39] рассчитал значения коэффициентов концентрации напряжений, связанной с одним или несколькими разорванными волокнами, и эти значения использовал для определения вероятности нахождения инициаторов разрушения, содержащих любое заранее заданное число разорванных волокон [c.454]

Общий метод построения предельной поверхности для слоистого композита состоит в следующем предполагая совместность деформирования слоев композита при заданном илоском напряженном состоянии, рассчитывают напряжения в плоскости и деформации каждого отдельного слоя. Определенное таким образом наиряженно-деформированное состояние слоя сравнивается с критерием прочности каждого слоя предполагается, что первое разрущение слоя ) вызывает разрушение слоистого композита в целом. В действительности дело обстоит сложнее, поэтому необходимо углублять понимание особенностей поведения слоистого композита при таких уровнях напряжений, когда в соответствии с выбранным критерием в некоторых слоях уже достигнуто предельное состояние. В зависимости от вида напряженного состояния напряжения, соответствующие началу разрушения слоев, могут не совпадать с экспериментально определяемыми предельными напряжениями композита в целом. Как правило, совпадение наблюдается, если первое разрушение слоя происходит по волокну (по достижении предельных напряжений в направлении армирования). В остальных случаях, когда критерий предсказывает для слоя разрушение по связующему (от нормальных напряжений, перпендикулярных направлению армирования, от касательных — межслойных или в плоскости), экспериментально определенные предельные напряжения композита не соответствуют теоретически подсчитанным. Как теория, так и экспериментальные наблюдения указывают, что подобное поведение слоистых композитов объясняется взаимодействиями между различно ориентированными слоями. Меж-слойные эффекты могут наблюдаться как у свободных кромок, так и внутри материала, когда слои разрушаются от растяжения перпендикулярно направлению армирования или от сдвига в плоскости армирования. [c.50]

В работе [13] показано, что разрушение углепластика со схемой армирования [0°/ 45°]s, растягиваемого перпендикулярно слоям с ориентацией арматуры 0°, происходит при напряжениях 221 и 290 Н/мм , а предсказываемое теоретически напряжение первого разрушения слоя (слои 0°, растяжение иериендикулярно армированию) равно 138 Н/мм . Примером иреждевремениого разрушения от расслоения является образец из боропластика, показанный на рис. 2.8 [16], разрушившийся при 495 Н/мм начальное расслоение произошло при 213 Н/мм . Предсказанные предельные напряжения этого материала без учета влияния расслоения равны 687,5 Н/мм . [c.50]

Первое разрушение слоя ). Рассмотрим одноосное растяжение слоистого стеклопластика с взаимно ортогональной укладкой армирующих волокон. (Схема армирования [0790°]s, направление арматуры слоев 0° совпадает с направлением действия нагрузки.) Диаграмма о(е) такого материала (рис, 3.3) состоит из двух линейных участков. Деформация, соответствующая точке перелома на диаграмме а(е), приблизительно равна предельной деформации при растяжении однонаправленного материала перпендикулярно направлению армирования. На микрофотографии поперечного сечения образца, нагруженного выше точки перелома (рис. 3.4), хорошо различимы трещины в слоях с ориентацией 90°. Очевидно, изменение угла наклона диаграммы вызвано разруше- [c.110]

В современной зарубежной литературе этому соответствует термин first ply failure — первое разрушение слоя. Этот буквальный перевод и будет использован далее. — Прим. перев. [c.110]

На рис. 3.10 число трещин, наблюдаемых экспериментально, сопоставлено с аналитически предсказанным числом [12]. Обследование ни разу не нагруженных образцов показало, что в слоях с ориентацией 90° трещин нет. Как только приложенная на образец нагрузка достигает значения, соответствующего первому разрушению слоя, число трещин быстро увеличивается, приближаясь к асимптотическому значению. Характер предсказанной зависимости число TpeuyiH — напряжение в целом соответствует эксперименту, хотя общее число [c.116]

Анализ остаточных напряжений в слоистом эпоксидном стеклопластике [0°/90°] (см. разд. 3.2.2), выполненный в предположении, что начальная температура равна температуре отверждения, обнаруживает в слоях с ориентацией 90° поперечные остаточные деформации, достигающие 54% от предельных. Хотя физический взгляд на зависимость напряжение— деформация не предполагает разрушения поперечных слоев раньше, чем достигнуты деформации, соответствующие первому разрушению слоя и предсказанные без учета -оста-точных -напряжений, преждевременное появлений трещин может быть вызвано именно этими остаточными напряжённямй. [c.125]

Файф с сотр. [7] рассмотрел несколько случаев разрушения защитного слоя. Первый — разрушение пленки сульфата железа при больших скоростях потока кислоты второй — образование бороздок, образующихся в результате накопления на поверхности пузырьков водорода, разрушающих тонкую солевую пленку. Чтобы предотвратить эти явления, необходима защита поверхности футеровкой или анодная защита, при которой водород будет выделяться лишь на катоде. Таким образом, анодная защита — более мощное средство защиты хранилищ из углеродистой стали для концентрированной серной кислоты, чем другие способы об этом сообщено в ряде работ. [c.141]

Джон Гопкинсон, отбросив промежуточную область процесса деформации Треска, допустил, что теория линейной упругости применима вплоть до разрушения образца. Таким образом, для данной проволоки, закрепленной на одном конце и подверженной удару на другом, первое разрушение по мере увеличения высоты падающего груза должно было произойти у верхнего зажима или точки закрепления, поскольку по простым соображениям напряжение должно удвоиться при отражении волны. Дальнейшее увеличение высоты падения в 4 раза по сравнению с этой высотой вызывало мгновенный разрыв проволоки на том конце, где был произведен удар, т. е. увеличение вдвое начальной скорости вызвало такие же напряжения в сечении нижнего конца, как и при отражении в сечении закрепленного конца, но при первоначальной высоте падения груза. В первой из двух своих работ на эту тему Гопкинсон (J. Hopkinson [1872, 1]) был заинтересован также и в том, чтобы выяснить, следовало ли разрушение закону кинетической энергии mv , количества движения mv или вовсе не зависело от массы падаю-ш,его груза, а только от амплитуды скорости в проволоке, как это подсказывала элементарная волновая теория ). [c.195]

Для исследования процесса разрушения, описываемого уравнениями (6.1), (6.2) и (6.9) применялся численный анализ. Функция Q ,0) в различные моменты времени при = 5, <5о(-г ) = О представлена на рис. 6.3. До момента 9i первого разрушения кривая Q ( ,e) имеет характерный вид (I) с точкой подповерхностного максимума. После первого подповерхностного разрушения в точке l функция Q ,0) имеет вид монотонной кривой (II) с максимумом на поверхности, характерной для процесса поверхностного износа. Далее, вследствие немонотонности по Z функции q z,P), возникает перегиб функции Q( > ) на некоторой глубине (III) (координата поверхности изменяется в ходе изнашивания). В момент 02> когда величина подповерх- [c.331]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...