Скорость распространения трещины — Зависимость от коэффициента интенсивности напряжений трещины

Зависимость скорости развития трещины dl/dx от коэффициента интенсивности напряжений при высоких температурах (в условиях ползучести) получается на основе деформированных критериев малоциклового разрушения [5, 62]. Полагая, что распространение трещины на длину dl за время dx происходит по мере достижения в различных зонах разрушения, имеющих размер гу, в пределах которого достигается величина предельной деформации ё , на 114 [c.114]

На рис. 4.26, б показано изменение скорости распространения трещины в зависимости от ее относительной длины ///q. Можно заключить, что скорость распространения трещины претерпевает наибольшие изменения после инициации трещины и перед заключительной фазой разрушения, когда трещина достигает противоположного края образца (при этом на трещину оказывают значительное влияние волны напряжений, отраженные от границы). В средней части образца скорость распространения трещины остается постоянной. Аналогичное поведение характерно и для динамического коэффициента интенсивности напряжений нормального разрыва (см. рис. 4.26, в). [c.111]

В расчетах на прочность и долговечность узлов конструкций лри усталостном разрушении необходимо знать траекторию распространения трещины, а также изменение коэффициентов интенсивности напряжений вдоль нее. Кроме того, необходимо иметь зависимость скорости распространения трещины от коэффициентов интенсивности напряжений. [c.42]

Специфический характер зависимости значений коэффициентов интенсивности напряжений от размера расслоений создает определенные трудности при проведении испытаний. В отличие от большинства схем, используемых в подобных исследованиях, параметр нагруженности в вершине усталостной трещины (например, КИН) при постоянных номинальных напряжениях меняется весьма незначительно на протяжении всего времени приложения нагрузки. При этом максимальный КИН не обязательно соответствует наибольшему числу циклов и максимальной длине расслоения. Поэтому для изучения скорости распространения расслоений в широком диапазоне изменения КИН требуется большее число образцов. К преимуществам используемой схемы можно отнести ее близость к реальному механизму накопления повреждений элемента конструкции при воздействии циклических нагрузок. [c.252]

Рис. 17.23. Зависимости нормированного коэффициента интенсивности напряжений от нормированной скорости распространения трещины.

На рис. 61, а показаны результаты этих испытаний в виде зависимости скорости распространения трещины da/dN оТ размаха коэффициента интенсивности напряжений вычисленного из выражения для упругой области. Рост трещин, начинающихся в надрезах, происходил быстрее, чем рост крупных сквозных трещин. Характер изменения скорости роста трещин зависит от геометрии надреза, что дополнительно указывает на возможность торможения, приостановки и образования нераспространяющихся трещин в надрезах. [c.198]

В настоящее время основным параметром, определяющим рост усталостной трещины, принято считать размах коэффициента интенсивности напряжений ЛК. В соответствии с этим зависимость вида (1.20) можно считать основной формой представления свойств материала, связанных с его способностью сопротивляться распространению трещины. Однако, как показало большинство исследований, предложенное соотношение удовлетворительно описывает зависимость скорости распространения трещины от АК и не позволяет получить надежную оценку действительной усталостной долговечности элементов конструкции. Это связано с факторами, которые играют определенную роль в процессе усталостного роста трещины, в частности с учетом [c.29]

II Онределение зависимости коэффициентов интенсивности напряжений от времени и скорости распространения трещины. [c.318]

Рис. 2.9. Скорость распространения трещины при циклическом нагружении в зависимости от максимального значения коэффициента интенсивности напряжений

Существуют два различных подхода в описании малых трещин применительно к области малоцикловой усталости материалов применяется расчетная величина /-интеграла [88, 91, 92, 99, 102, 103] и размах деформации, использующийся в управляющем параметре в качестве основной характеристики [87, 90, 100, 101, 104-107]. Величина/-интеграла определяется коэффициентом интенсивности напряжения во второй степени. Поэтому в первом и во втором подходах имеется однозначная связь скорости роста трещины с ее длиной в соответствии с первым уравнением синергетики. Различие состоит лишь в управляющих параметрах. При использовании /-интеграла управляющий параметр может оказаться зависимым от глубины трещины, тогда как при использовании размаха деформации управляющий параметр остается постоянным на всем этапе стабильного роста трещины. Тем не менее, при обоих подходах описание процесса распространения малых трещин осуществляется [c.244]

В настоящей работе принята обычно используемая, хотя и не универсальная точка зрения, согласно которой сопротивление материала движению трещины контролируется критическим значением коэффициента интенсивности, достигаемым в процессе роста трещины. При динамическом распространении трещины в реальном материале сопротивление разрушению характеризуется измеряемой в опыте зависимостью критических значений коэффициента интенсивности напряжений (динамической вязкости разрушения) от мгновенной скорости вершины трещины. То обстоятельство, что динамическая вязкость разрушения на самом деле меняется с изменением скорости вершины трещины, неоднократно наблюдалось в опыте. На уровне континуальных моделей можно указать на две основные причины данной скоростной зависимости — инерционное сопротивление материала движению и влияние скорости деформации на сопротивление деформированию. Первая из этих причин — чисто динамическая,, вторая связана с определяющими соотношениями, описывающими поведение материала при его деформации. Основная цель настоящей работы заключается в анализе влияния инерции на связь динамической вязкости разрушения со скоростью распространения в динамике. Именно поэтому из рассмотрения исключены все формы скоростной зависимости в определяющих соотношениях. Другими словами, предполагается, что реакция материала на внешние воздействия в целом не проявляет скоростной зависимости, а критерий разрушения формулируется с использованием параметров, не зависящих ни от скорости деформации, ни от скорости распространения трещины. [c.104]

Характер дальнейшего распространения разреза зависит от устойчивости или неустойчивости состояния тонкой структуры (определяемого внешним полем, см. 4 гл. IV). Если состояние тонкой структуры неустойчиво, то скорость движения разреза будет возрастать, приводя к неустойчивому динамическому режиму роста трещины. Если же состояние тонкой структуры устойчиво, то распространение разреза вскоре прекратится (так как его конец попадает в менее напряженную область) и возобновится только после возрастания внешней нагрузки и увеличения коэффициента интенсивности напряжений до значения, близкого к Ki - Следует подчеркнуть, что это значение не будет равно Ki в силу зависимости напряженно-деформированного состояния окрестности конца трещины в упруго-пластической среде от предшествующей истории деформирования. [c.259]

Коэффициент интенсивности напряжений зависит от скорости освобождения энергии упругой деформации по мере распространения трещины. Такая зависимость между К ж G, т . е. скоростью освобождения энергии деформации, имеет вид [c.109]

Скорость распространения трещины — Зависимость от коэффициента интенсивности напряжений 30—31 [c.456]

Для исследования скорости распространения трещины и ее связи с мгновенным коэффициентом интенсивности обсудим теперь некоторые экспериментальные данные. В [96] была проведена серия из шести экспериментов, в которых систематически изменялась скорость нагружения (рис. 6.13). При этом было получено, что, хотя зависимость коэффициента интенсивности напряжений от времени имеет [c.171]

Анализ экспериментальных данных, полученных при проведении этих испытаний, показывает, что только один коэффициент интенсивности напряжений имеет линейную зависимость от скорости распространения трещины. В случае проведения испытаний при постоянном значении коэффициента интенсивности напряжений скорость распространения трещины в процессе всего испытания практически оставалась постоянной. Эти результаты были получены при испытании плоских образцов из алюминиевого сплава с центральным надрезом. Таким образом, этот параметр наиболее полно и эффективно описывает скорость распространения трещины. [c.159]

Для трещин, кривые роста которых приведены на рис. 5, в верхней части рис. 6 показаны зависимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины. Данные для образцов 21 и 35 были получены практически для тех же условий, что и для образца 4. Экспериментальные точки — это динамические коэффициенты интенсивности напряжений вычисленные в соответствии с приведенным уравнением для теневой фигуры. Самые ранние стадии распространения трещин не исследовались. Однако ожидаемый ход кривых показан толстой пунктирной линией. Для сравнения на том же рисунке показаны кривые изменения статического коэффициента интенсивности /( , который вычислялся по измеренным значениям прогибов 26 в точках приложения нагрузки с помощью известных формул для коэффициента интенсивности [11]. Скорости трещин, вычисленные по данным рис. 5, показаны в нижней части рис. 6. На рис. 7 приведены результаты, показанные на рис. 6, но в несколько ином виде. [c.33]

Исследованием чугунных деталей на различных стадиях разрушения, в том числе при изломах после полного разрушения, установлено наличие разрушающих трещин и их продвижение в процессе разрушения. Для оценки склонности чугунов к нестабильному, в частности хрупкому разрушению, используют параметр (трещиностойкость, вязкость разрущения) - предельное значение критического коэффициента интенсивности напряжений К . Сопротивляемость материалов распространению усталостной трещины обычно оценивают по экспериментальным диаграммам, представляющим собой зависимость длины трещины I от количества циклов N при различных амплитудах напряжения цикла. Между скоростью роста трещины (Ш(1М и отклонением коэффициента интенсивности напряжений АК = существует [c.442]

Рис. 3.2. Схема зависимости скорости распространения da/dN короткой и длинной трещин от (а) длины трещины а или коэффициента интенсивности напряжения Ki при постоянном напряжении и (6) области распространяющихся и нераспространяющихся трещин, в том числе в монокристаллах (МН) [11]

После опубликования работ Пэриса, в которых впервые были использованы подходы линейной механики разрушения к описанию закономерностей роста трещины усталости, накоплен большой экспериментальный материал, дающий в настоящее время возможность более ясно представить общие закономерности развития трещины, действующие механизмы разрушения и характер зависимости скорости распространения усталостной трещины от параметра механики разрушения (амплитуды коэффициента интенсивности напряжений Ь.К) при низких и высоких скоростях роста. [c.250]

Как мы уже знаем, при математическом описании распространения трещин важнейшим моментом является выявление общих закономерностей распределения полей напряжений и смещений в окрестности вершины трещины. Оказывается, что если вершина трещины перемещается вдоль некоторой гладкой кривой с произвольной скоростью, то в локальной системе координат (связанной с вершиной трещины) угловое распределение напряжений зависит только от текущей скорости этой вершины. Напряжения и смещения могут быть представлены в виде, аналогичном формулам (40) — (45), с той разницей, что коэффициенты интенсивности напряжений, входящие в эти зависимости, являются функциями времени, а угловое раснределение напряжений и смещений 160 [c.160]

В данной главе изложен алгоритм [95, 102] расчета статической траектории распространения исходной внутренней трещины, базирующийся на решении плоской задачи теории упругости для тел с криволинейными разрезами. Приложенная к телу нагрузка и форма исходной трещины удовлетворяют некоторым условиям симметрии, так что оба ее конца развиваются одинаково. В этом случае траектория может быть построена без учета зависимости скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений в ее вершине. Аналогично может быть рассмотрено распространение краевой или полубесконечной трещины при действии любой несимметричной нагрузки. Изучены случаи развития исходной прямолинейной или двух сдвинутых параллельных трещин в бесконечной плоскости при действии растягивающих усилий на бесконечности или растягивающих сосредоточенных сил. Задачи на каждом этапе сводятся к сингулярному интегральному уравнению для гладких контуров, численное решение которого находится методом механических квадратур. [c.41]

В построенном решении постоянная величина m остается неопределенной. Однако можно считать, что максимальная скорость распространения трещины m зависит от критического напряжения р, соответствующего начальной длине L по Гриффитсу. Эта зависимость была получена в работе [5) приравниванием коэффициента интенсивности напряжений движущейся фещины (решение Броберга) постоянной величине. Оказалось. 4TS скорость трещины m возрастает с увеличением критическою напряжения р. [c.329]

Трещина за каждый цикл нагружения получает незначитель-Бое приращение, так что ее распространение можно считать ква-зистатическим, пренебрегая динамическими эффектами. Как показывают расчеты, коэффициент интенсивности напряжений Ки у вершины трещины вдоль ее траектории развития практически равен нулю. Поэтому при определении живучести можно использовать зависимость скорости распространения трещины от коэффициентов интенсивности напряжений, установленной экспериментальным путем на опытных образцах с трещиной при разрушении нормальным отрывом, когда /Сы=0. Зависимость, связывающая скорость роста трещины и наибольший коэффициент интенсивности напряжений Ki цикла /Стах или его размах А/С=(1—ЮКтах лри постоянном коэффициенте асимметрии цикла Я = Кт1п/Ктах и всех других условиях испытаний, дается диаграммой усталостного разрушения (см. рис. 12, где изображена схема типичной диаграммы усталостного разрушения в логарифмических координатах Igv—Ig/ max). По диаграмме усталостного разрушения устанавливают следующие основные характеристики циклической трещиностойкости материала [89] [c.42]

В работах Г. И. Баренблатта, В. М. Ентова и Р. Л. Салганика (1966, 1967) показано, что постоянная в теории равновесных трещин величина критического коэффициента интенсивности напряжений при учете кинетики разрушения становится функцией скорости распространения трепщны. При этом считается, что все эффекты при достаточно больпшх напряжениях (вязкоупругость, микронапряжения и т. д.) сосредоточены в малой концевой области, а материал вне трещины считается по-прежнему упругим. Вид функциональной зависимости этого критического коэффициента можно определить для той или иной конкретной модели связей из составленной авторами системы основных уравнений. В качестве примера был рассмотрен случай гриффитовой трещины, близкой к равновесной, где связь критического коэффициента интенсивности напряжений со скоростью продвижения конца трепщны выбиралась для случаев чисто флуктуационного и чисто реологического механизмов. При исследовании условий разрушения и вопросов, связанных с длительной прочностью, авторы показали, что обобщением известного статического условия разрушения является возможность определить разрушение в рассматриваемом случае как несуществование решения системы дифференциальных уравнений, определяющих длину трещины (при заданном пути ее распространения). В этих работах было показано также, что критический коэффициент интенсивности напряжений зависит от характера нагружения, причем должен существовать значительный диапазон скоростей нагружения, в котором критический коэффициент, отвечающий моменту разрушения, практически постоянен. [c.426]

Особенности кинетических диаграмм разрушения. В первых исследованиях, касающихся оценок кинетики докритического роста трещип при длительном статическом нагружении в водных средах, рассматривались преимущественно закаленные низкоот-пущенные стали с пределом текучести выше 1500 Н/мм . Было показано, что скорость распространения трещины прямо пропорциональна коэффициенту интенсивности напряжении растущей коррозионной трещины. Дальнейшее распространение подходов линейной механики разрушения па более широкий круг высокопрочных материалов и коррозионных сред выявило более сложный характер зависимости viK). Типичная кинетическая диаграмл1а коррозионного растрескивания в координатах gv-K представлена на рис. 42.3. На участках I и III скорость роста трещины увеличивается с повышением X, а в пределах участка II, охватывающего значительный диапазон значений К, наблюдается стабилизация скорости. Существуют различные суждения о причинах четко выраженных участков диаграммы коррозионного растрескивания. Их связывают с влиянием в пределах каждого участка доминирующего механизма воздействия среды. Второй горизонтальный участок часто связывают с релаксацией напряжений в вершине трещины вследствии ее интенсивного ветвления. Характер зависимости v K) во многом зависит от структуры сплава и типа среды. Для высокопрочных сталей с мартенситной структурой с пределом текучести 1500 Н/мм и выше на кине- [c.341]

Результаты испытаний на скорость распространения трещин обычно представляют в виде кривых зависимости скорости роста трещины v от коэффициента интенсивности напряжений к (рис. 2). Существование трех областей (/—III) на кривой соответствует трем стадиям процесса. Впервые это было отмечено Видерхорном [4]. Критические значения К для быстрого разрушения (обозначаемые Kq, Kix или при определенных условиях Кп) могут быть таковы, что получить полную кривую с тремя характерными областями не удается, но отдельные части такой кривой наблюдаются для многих материалов. [c.50]

На рис. 6.35 приведены результаты испытаний на распространение трещины в стали с 0,04 % С при многоцикловой усталости с заданным напряжением (/ = 0) и при малоцикловой усталости с заданной деформацией (знакопеременная деформация R = —1). На рис. 6.35, а скорость распространения трещины ll/dN представлена в зависимости от эффективного коэффициента интенсивности напряжений При многоцикловой усталости, в частности, имеется период, когда вершина трещины в течение одного цикла закрывается, поэтому АК Ктах Ктш не является определяющим параметром механики разрушения. Параметр AKeff определяется [43] как амплитуда изменения величины К от Kopening> при котором трещинз раскрывается, до [c.219]

Рассмотрение зависимости мгновенной скорости роста усталостных трещин d 2 а /dN от размаха коэффициента интенсивности напряжений Ы< показывает, что для различных зон стыкового соединения распространение усталостных трещин, можно описать степенным законом Пэриса d 2 а /dN = С(М )/ . При этом установлено, что нап- лавленный металл сварного шва обладает наибольшей сопротивляемостью распространению трещин по сравнению с зоной термического влияния и основным металлом в любой момент развития трещины, [c.206]

Полученные парные значения da/dN и А/С каждого образца наносили на график зависимости скорости распространения трещинь от размаха коэффициента интенсивности напряжений, который строили в двойных логарифмических координатах [370] [c.301]

С учетом этого было получено довольно много различных за-впсимостей для скорости роста трещин [45, 198, 247]. Все эти зависимости практически следуют из формулы П. Париса, которая основана на том, что все явления в кончике трещины, а также и скорость dl/dN ее распространения зависят от коэффициента интенсивности напряжений. Эта формула записывается [c.258]

Рассмотрим более детально I область кинетической диаграммы разрушения, т. е. область низких скоростей и амплитуд коэффициент-та интенсивности напряжений. Начальный участок А-образной кривой логарифм скорости — логарифм IS.K в зависимости от расположения опытных точек аппроксимируется плавной кривой, асимптотически приближающейся к пороговому Aiif/, при достаточно низких значениях скорости распространения трещины (ниже Ю мм/цикл), либо аппроксимируется прямой, расположенной под небольшим наклоном к оси ординат (оси скоростей) или в виде вертикальной линии, параллельной этой оси. [c.251]

Одна из моделей, предложенных для описания роста трещины в условиях коррозии под напряжением, предполагает, что рост трещины происходит путем образования внутренних шеек между включениями, распределенными равномерно в материале перед вершиной стартовой трещины [31 ]. Полагают, что скорость уменьшения площади сечения между включениями зависит от коэффициента Пуассона при растягивающих пластических деформациях перед вершиной трещины и процессов растворения. Продвижение трещины происходит при наступлении нестабильности в утоняющейся перемычке, как и при одноосном растяжении. Принятые в теории допущения не позволяют количественно описать скорость распространения коррозионной трещины, но в общем дают правильное физическое представление явления для ряда сплавов. Даже при разрушении в условиях интеркристаллитной коррозии под напряжением (см. рис. 141) обнаруживаются мелкие лунки, вокруг частиц MgZna, расположенных на границах зерен, если последние находятся далеко одна от другой. В этом случае слабая зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений может быть объяснена [30 далеким расположением частиц, так что время жизни образца определяется медленным растворением больших областей, свободных от выделений на границах зерен, а напряжения приобретают роль только тогда, когда вершина растущей трещины приближается к далекой частице. Если легкорастворимые анодные частицы расположены близко одна от другой, то напряжение играет важную роль в разрыве перемычек между частицами, определяя тем самым зависимость скорости роста трещины от [c.249]

Вопросы, которые возникают на третьем этапе расчета на прочность и долговечность, еще мало изучены и не нашли достаточно полного теоретического описания. На основании анализа результатов большого числа экспериментальных исследований (см., например, [145]) установлено, что одной из основных характеристик усталостного распространения трещин являются так называемые диаграммы усталостного разрушения (ДУР), которые представляют собой графическую зависимость скорости распространения усталостной трещины от величины коэффициента интенсивности напряжений. В гл. IV и VIII настоящей работы предлагаются методики построения таких диаграмм на основании исследования усталостного распространения внешней кольцевой трещины при циклическом изгибе цилиндрического образца. [c.11]

Трактуя динамическое разрушение таким образом, удается дать приемлемое качественное описание ветвления трещин как непрерывного процесса эволюции опережающих микротрещин, объяснить зависимость коэффициента интенсивности старта от скорости нагружения и многие другие факты. Однако сейчас не представляется возможным вьшолнить точные количественные расчеты взаимодействия макротрещины с ансамблем микротрещин. Эти микротрещины имеют сложное, преимущественно трехмерное статистическое распределение и узнают о наличии других микротрещин не мгновенно, а при распространении волн напряжений. [c.8]

В настоящее время доминирует идеализированная модель, разработанная на основе идей Гриффитса, Ирвина и др. В ней рассматривается рост прямолинейной трещины в упругой плоскости. При этом в вершине трешлны возникают неограниченные напряжения и процесс разрушения предполагается происходящим собственно в самой вершине трещины. Кроме того, предполагается, что расход энергии на образование единицы новой поверхности 7 является константой материала. Исходя из этого рассчитывается упругодинамическое поле напряжений в вершине трещины и формулируется уравнение энергетического баланса. Напряжения в вершине трещины оказываются сингулярными по типу 1/ у7 а коэффициенты интенсивности напряжений зависят от скорости распространения трещины v. Если определить эту зависимость в результате решения задачи эластодинамики с движущейся трешлной и подставить эту зависимость в уравнение энергетического баланса (критерий разрушения), то можно определить скорость распространения трещины, т. е. предсказать ее поведение, В зависимости от условий нагружения распространение трещины может продолжаться или она остановится. Критерий старта также выводится иэ уравнения энергетического баланса. [c.160]

Смотреть страницы где упоминается термин Скорость распространения трещины — Зависимость от коэффициента интенсивности напряжений трещины : [c.34] [c.313] [c.100] [c.2] [c.36] [c.171] [c.276] [c.144] [c.167] [c.365] [c.277] [c.287] [c.312]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...