Рост трещины дискретный

Эволюция открытых систем осуществляется в упорядоченной последовательности реализуемых механизмов эволюции на масштабных различных уровнях. Они характеризуют собой свойство открытой системы поддерживать устойчивость в некоторый период времени в результате рассеивания и/или поглощения подводимой энергии. При достижении некоторых критических условий система не может сохранить неизменность процесса или механизма эволюции и происходит дискретный переход к новому более сложному процессу эволюции. Указанные переходы реализуются в соответствии с некоторой определенной иерархией на разных масштабных уровнях независимо от условий и способа подвода к системе энергии извне. Применительно к элементам конструкций это означает, что при всем многообразии эксплуатационного воздействия на металл в процессе роста трещины могут быть реализованы только те механизмы разрушения, которые присущи данному материалу и являются его свойством сопротивляться развитию усталостного разрушения. [c.188]

На немонотонный, скачкообразный процесс подрастания усталостной трещины за цикл нагружения на величину менее параметра кристаллической решетки указывают прямые эксперименты [73-77]. Регистрируемая на поверхности образца СРТ может сохраняться неизменной применительно к начальной стадии разрушения (стадия I), соответствующей процессу формирования псевдо-бороздчатого рельефа излома, так же как и величина шага усталостных бороздок применительно ко II стадии роста трещин. Все это дает основание проводить единое теоретическое описание процесса непрерывного и одновременно дискретного развития усталостной трещины. [c.202]

Упругие рещения задач по определению величины коэффициента интенсивности напряжения для различной геометрии образца и формы трещины, в том числе и в случае учета процесса пластической деформации у кончика трещины [10-14], исходят из условия развития разрушения в сплошной среде и не рассматривают свойства металлов. В описании роста трещин свойства металла учитывают через величину коэффициента пропорциональности между скоростью роста усталостной трещины и ее длиной. При этом традиционно считается, что свойство среды сопротивляться росту трещин в направлении развития разрушения остается неизменным, и при этом не учитывается дискретное изменение масштабов протекания процессов пластической деформации в вершине распро- [c.236]

Развивая свой подход к единому описанию роста трещин в рамках использования зоны пластической деформации как характеристики прироста трещины в цикле нагружения Лю с соавт. конкретизировал структуру коэффициента пропорциональности уравнения (5.18) и заменил предел текучести при монотонном растяжении на циклический <3ус предел текучести [62, 63]. Он исходил из условия пропорциональности скорости роста усталостной трещины раскрытию в ее вершине. Дополнение к модели получил принцип дискретного продвижения трещины, учитывающий факт дискретного подрастания трещины за счет [c.239]

Предельное состояние материала с распространяющейся в нем усталостной трещиной первоначально достигается в середине ее фронта, где стеснение пластической деформации максимально. Происходит статическое проскальзывание трещины, а затем оно реализуется уже по всему фронту, в том числе и у поверхности образца или детали. Предельное состояние отвечает началу нестабильности развития разрушения, что отражает переход через точку бифуркации, когда материал имеет высокую неустойчивость по отношению к параметрам цикла нагружения. Небольшие флуктуации в условиях нагружения порождают дискретный переход к быстрому разрушению при разном размере трещины от образца к образцу, что отражает рассеивание предельной величины КИН для этапа стабильного роста трещины. Эго также отражается в колебаниях выявляемой предельной величины шага усталостных бороздок или скорости роста трещины в момент перехода к нестабильности. [c.287]

В направлении роста трещины по обеим стенкам были сформированы усталостные бороздки. Их шаг равномерно возрастал в направлении роста трещины с дискретными переходами от одной величины шага, остававшегося в среднем постоянным, к другой величине (рис. 14.18). Следует под- [c.756]

Таким образом, разрушение следует рассматривать как дискретный процесс вследствие атомного строения металлического материала. Этот подход развивается в ряде работ (см., например, [2]). При низких значениях АЯ и достаточно малых скоростях роста трещины ее продвижение происходит за каждый цикл нагружения. Оно носит спорадический характер, т. е. в течение многих циклов [c.251]

Таким образом, стадийность процесса развития усталостной трещины требует более тщательного изучения природы разрушения с учетом особенностей дискретного характера усталостного разрушения и с использованием подходов линейной механики разрушения. Полученные результаты позволили детализировать стадии развития усталостной трещины, ввести новые пороговые значения амплитуды коэффициента интенсивности напряжений AKf и АК , характеризующие циклическую трещиностойкость, и дать им физическую интерпретацию, а также установить соответствующие им пороговые скорости роста трещины (vlh = а, за цикл и щ), характеризующие изменения кинетики и особенностей механизма разрушения. Процесс роста усталостной трещины следует рассматривать с позиции дискретного разрушения с учетом существования кванта разрушения, а также предельной запасенной энергии, накапливаемой при циклировании и контролирующей кинетику роста трещины (движение дислокаций и процесс повреждений в результате пластической деформации в локальном объеме). [c.257]

Созданные модели динамического разрушения исходят из тех же положений, что и модели квазистатического разрушения, а именно представлений о коэффициенте интенсивности напряжений в условиях постоянства удельной энергии разрушения. Методы динамического разрушения базируются на предположении о непрерьшном характере роста трещин. Экспериментальные данные, однако, показывают дискретный характер роста трещины, что особенно ярко проявляется при циклическом нагружении [36]. [c.145]

Постановка задачи. Рассмотрим элемент конструкции с трещиной, который подвергнут нагружению дискретным потоком статистически независимых воздействий в виде напряжений <Т( (i = 1, 2, рис. 20.1, а). Заданный поток воздействий порождает рост трещины I t) и изменение во времени коэффициента интенсивности напряжений К (О (рис. 20.1, б, в). Задача заключается либо в определении вероятностных характеристик момента времени t, при котором процесс К (О первый раз превысит опасный уровень /С, либо в определении вероятности события, что в течение заданного времени t процесс К (О ни разу не превысит опасный уровень /С. [c.203]

Построив дискретную зависимость от а по этой формуле, можно обнаружить участки устойчивого и неустойчивого роста трещины разделяющий их максимум на кривой дает критическую длину трещины и предельную нагрузку < Of,) тела с начальной трещиной (рте. 41). [c.82]

Кинетику роста трещин, протяженность которых сопоставима с размерами характерных элементов микроструктуры, необходимо рассматривать в микромасштабе. Развитие трещин в таком масштабе является дискретным и зависит от свойств отдельных фрагментов микроструктуры, а статистическая природа усталостного разрушения проявляется особенно ярко. В этих условиях понятия сплошности среды и ее однородности, а также аппарат механики сплошной среды могут оказаться неприемлемыми. Для описания кинетики таких трещин привлекают микромодели усталостного разрушения. [c.37]

При региении задач данного типа уравнение границы может быть задано в пространствах различных состояний может быть задано и изменение (в том числе и дискретное) формы границы или граничных условий при нагружении. Кроме того, изменение формы границы может быть задано как многократное изменение при нагружении тела связности области, им занимаемой, что особенно интересно в задачах прочности, например, в задаче о вязком росте трещины. [c.318]

Конечно, дискретный характер роста трещины может привести к серьезным сомнениям относительно справедливости теории, которая строится на предположении непрерьшного роста трещины. Однако исследование процесса динамического распространения трещин методом фотоупругости говорит в пользу справедливости принятия концепции средней скорости распространения трещины Дж.Р. Ирвина. В частности, дискретный характер распространения вершины трещины не влияет на картину полос изохром (см. рис. 4.1), т. е. на напряженно-деформированное состояние окрестности вершины бегущей трещины. [c.123]

Наиболее информативным фрактографическим параметром дискретного стабильного роста трещины является шаг усталостной бороздки, характеризующий локальное продвижение части фронта трещины за цикл при квазиупругом поведении трещины и всего фронта за цикл при упругопластическом поведении трещины. Характерным фрактографическим признаком квазиупругого роста трещины является линейная зависимость шага усталостной бороздки от длины трещины. При упругопластическом росте трещины шаг бороздок увеличивается с ростом длины трещины нелинейно. [c.167]

Таким образом, определяющую роль в процессе повреждения материала при циклическом приложении нагрузки играют механизмы ротационной пластической деформации на II стадии роста трещины. Усталостные бороздки образуются в каждом цикле приложения нагрузки в момент ее уменьшения в полуцикле разгрузки образца. Выявление дискретного характера изменения шага усталостных бороздок позволяет перейти к рассмотрению явления последовательного чередования дискретных уровней шага бороздок. [c.213]

Величина постоянной скорости роста трещины существенно зависит от частоты приложения нагрузки [126]. Программные испытания аусте-нитной стали AISI4340, выполненные в среде водяных паров с переменной частотой нагружения, показали, что при переходе от частоты 10 Гц к частоте 1 Гц скорость роста трещины дискретно возрастает и остается в среднем постоянной, пока не произойдет переход к 0,1 Гц, когда скорость опять возрастет и останется постоянной. Дальнейшее увеличение частоты до 10 Гц приводит к снижению скорости роста трещины, которая опять остается в среднем постоянной в некотором интервале длины до нового уменьшения частоты нагружения. Частота нагружения влияла на процессы у кончика трещины, которые на переходных (нерегулярных) режимах нагружения не могут быть реализованы в полной мере. Поэтому пока действие одного процесса деструкции материала нарастало, действие другого процесса ослабевало. Интегральный вклад всех процессов после смены частоты нагружения обеспечивал постоянство скорости роста трещины, что соответствует активизации или замедлению процесса мезотуннелирования в агрессивной среде для разных частот нагружения. [c.393]

Эти результаты показали, что усталостные бороздки являются фрактальными объектами, которые при потере системой устойчивости обеспечивают дискретный прирост грещины на шаг бороздки, равный размеру фрактального кластера в направлении роста трещины. [c.190]

В [81] отмечено, что при ветвлении кончика трещины вершина кшкдой ветви сама становится источником распространения волн, те. опять-таки возбуждается автокаталитический процесс дальнейшего размножения микротрещин в зоне вершины образованной трещины. Позднее слияние данной системы трещин в процессе разрушения материала является одной из причин наблюдаемой фрактальной геометрии поверхностей сколов. Экспериментальные данные явно показывают дискретный характер роста трещины, что особенно ярко проявляется при циклическом нагружении. [c.132]

Эксплуатационное воздействие на элемеит конструкции реализуется при переменных параметрах цикла нагружения во времени. Порож.цае-мый при таком нагружении поток энергии является нестационарным. Такой вид нагружения, согласно принципам синергетики об упорядоченности ступеней самоорганизации, позволяет осуществлять многократное повторение тех или иных механизмов эволюции, присущих данной системе. Применительно к распространению усталостных трещин это означает, что причины переходов от одних механизмов разрушения к другим могут быть следствием изменения величины управляющего параметра, однако в направлении роста трещины можно реализовать только те механизмы, которые характеризовали рост трещины при стационарном режиме нагружения. Эта ситуапия имеет место, если переходные режимы внешнего воздействия вызвали дискретные изменения реак- [c.125]

Постепенное развитие усталостной трещины в металлах сопровождается последовательным усложнением процессов его эволюции у вершины трещины, что связано с некоторой последовательностью дискретных переходов через точки бифуркации в результате смены ведущих механизмов разрушения. Первоначально имеет место развитие разрушения с формированием элементов рельефа, отражающих доминирование процессов скольжения, что характеризуется типичными элементами псевдобороздчатого рельефа или строчечности (рис. 3.23). Далее при переходе через точку бифуркации ко второй стадии (П стадия) роста трещин происходит реализация процесса формирования [c.160]

В. С. Ивановой был выполнен теоретический анализ условий развития разрушения в сплавах на различной основе путем введения аналогии между процессами разрушения и плавления [82]. Это позволило предложить для описания дискретного процесса роста трещин новую константу материала = Xt/ t). Значения константы А были определены для сплавов на различной основе Fe — 0,11, Л1 — 0,22, Ti — 0,12. Представленные величины свидетельствуют о том, что возрастание степени стеснения пластической деформации происходит при уменьшении Г1то- Комбинируя (4.34), [c.206]

Первое уравнение синергетики выполняется в интервале (К 2 в интервале - К23) реализуется второе уравнение синергетики. Это позволяет рассматривать каскад процессов роста трещины при изменении механизма роста треши-ны с помошью последовательности кинетических уравнений (4.47) с учетом граничных условий, определяемых физикой процесса роста трещин. Именно поэтому представило интерес рассмотреть имеющиеся экспериментальные данные по определению показателей степени в уравнении Париса, в которых предпринимались попытки выделения особых точек на кинетических кривых при исследовании сплавов на различной основе (табл. 4.3). В отобранных для анализа работах не ставилась задача построения единой кинетической кривой в виде последовательности дискретных переходов в связи со сменой механизмов разрушения. Поэтому критические точки СРТ или шага усталостных бороздок не были строго поставлены в соответствии со сменой механизма роста трещины. Вместе с тем проведенное обобщение свидетельствует о том, что последовательность в переходах через точки бифуркации в процессе роста усталостных трещин является устойчивой и в полной мере соответствует последовательности показателей степени тр. 4 2 4 — для последовательности развития трещин на микроуровне, мезо I и мезо П соответственно. [c.220]

В испытаниях плоских образцов из алюминиевого сплава Д16АТ1 была зафиксирована устойчивая последовательность величин скорости роста трещины на длине около 2 мм, после чего происходил дискретный переход к новой большей величине скорости [126]. Такая закономерность роста трещины была зафиксирована при испытаниях [c.225]

В зоне II последующего роста трещины (см. рис. 10.76 , в) доминируют только фасетки излома со ступеньками от процесса интенсивного внутри-зеренного скольжения и едва выраженными j ia T-ками ямочного рельефа. Причем глубина ямок очень мала. Дискретный переход ко второй стадии роста трещины связан с подавлением механизма формирования усталостных бороздок и доминированием внутри- и межзеренного скольжения. Это еще одно свидетельство быстрого по времени протекания процессов внутризеренного скольжения, которые не приводят к доминированию межзеренного повреждения материала. [c.545]

От этапа нагружения лопасти перед заходом на посадку и следующим этаном нагружения на взлетном режиме в изломе формируется группа усталостных макролиний. Далее в период установившегося полета происходит продвижение трещины с формированием гладкой зоны излома. Появление большего числа макролиний на этане ускоренного и нестабильного роста трещины может быть объяснено возрастанием чувствительности материала к тем циклам нагружения, которые на этапе стабильного роста трещины не приводили к формированию усталостных макролиний. Помимо того, в период нестабильного роста трещины возможно чередование этапов дискретного статического проскальзывания усталостной трещины и последующего ее подрастания по механизму ускоренного усталостного разрушения. В последнем случае на изломе формируются небольшие по протяженности зоны с разной шероховатостью, между которыми имеется четкая макроскопическая граница, отвечающая смене механизма роста трещины. [c.633]

Различный вклад нормального растягивающего напряжения и октаэдрического касательного напряжения на стадиях Иа и ПЬ (рис. 1) выявляется при фрактографических исследованиях. В упругопластической подобласти (подобласть ПЬ) каждая усталостная бороздка состоит из двух составляющих, ягирина одной из них не изменяется с ростом трещины бс, а второй б растет с увеличением размера трещины (рис. 2). Составляющая б характеризует дискретное приращение трещины по механизму отрыва, а бс — по механизму сдвига. [c.198]

Строгое математическое исследование процесса динамического роста трещины в твердом теле можно осуществить лишь для простейших геометрий и простейших видов нагружения. ТакогО рода работы оказали решающее влияние на выявление основополагающих принципов в данной области. Однако уровень детализации, необходимый для разделения чисто геометрических эффектов и эффектов, обусловленных свойствами материала,, в опытах по распространению трещины или при попытке предсказать характер распространения трещины в данном материале 11едостижим при использовании строгих математических методов. Таким образом, особую важность приобретают исследования динамического роста трещины в материалах, осуще--ствляемые путем моделирования на ЭВМ, в том числе с применением вычислительных программ большого объема. Характер моделей, развитых к настоящему времени для исследования процессов разрушения, в значительной степени зависит от характера вычисляемых величин хорошо зарекомендовали себя дискретные системы, построенные при помощи методов конечных разностей, методов конечных элементов или моделирования атомно-молекулярной структуры материала. Ниже приведены иллюстрации применения таких систем. [c.119]

Данная модель была модифицирована в работе Уэйнера и Пира [87] с целью учета зарождения и движения дислокаций в кристаллах при движении трещины. На основании результатов численного моделирования был сделан вывод о том, что характер разрушения при трещинообразовании — хрупкий или вязкий — зависит от параметров закона межатомного взаимодействия. Исчерпывающее компьютерное моделирование двумерной задачи динамического роста трещины в дискретной решетке-было проведено Эшёрстом и Гувером [11] в предположении в том, что элементарные частицы массы взаимодействуют друг с другом согласно упрощенному закону Гука, а также Пэскином с соавторами [75], которые для описания межатомного взаимодействия использовали потенциал Леннард-Джонса. В обеих работах установлено, что максимум скорости движения трещины не превосходит скорости волны Рэлея для данного материала.. [c.123]

Другие методы оценки роста трещины основаны на изменении податливости образца или его электросопротивления при пропускании переменного тока. Изменение податливости может быть зафиксировано с помощью двухконсольного датчика, закрепленного у основания трещины, однако этот метод не очень точен и может вносить большую ошибку, если рост трещины сопровождается значительной пластической деформацией. Методы регистрации эмиссии акустических волн не совсем подходящи для записи постоянно растущей трещины, но могут оказаться полезными в сочетании, например, с методами электропотенциалов, если происходят дискретные скачки трещины (см. гл. IX, раздел 6). [c.230]

Я. Б. Фридманом и др. было отмечено, что переход от стабильного роста трещины к нестабильному носит дискретный характер и что этому переходу на изломе (особенно четко у стекол и пластмасс) отвечает скачкообразное изменение состояния поверхности разрушения — переход от зеркальной поверхности к шероховатой, а taкжe граничные критические значения ряда характеристик нагрузки, деформации, длины трещины и т. д. [c.10]

На основании результатов анализа дислокационных процессов, протекающих в вершине трещины в цикле нагружения, Виртман [127] предположил, что разрушение материала в процессе роста трещины должно происходить не непрерывно в каждом цикле нагружения, а дискретно. Скачок трещины реализуется только после того, как произойдет упрочнение материала за некоторое число циклов. Основное допущение модели состоит в том, что продвижение трещины происходит после того, как достигнут определенный критический уровень напряжений переупрочненного материала. Из этой модели следует, что скорость роста усталостной трещины должна контролироваться К в четвертой степени. В дальнейшем с учетом данных Элбера [128] о неполной работе цикла нагружения, идущей на деформацию, раскрытие и разрушение материала в вершине трещины, Виртман предложил следующее соотношение [129] [c.126]

Вэй [270] провел аналогичные испытания в водяных парах стали AISI 4340, фиксируя в направлении развития трещины ее скорость при постоянной асимметрии цикла. Он варьировал частоту нагружения от 10 до 1 Гц, а далее вновь повыщал до 10 Гц. Изменение частоты нагружения приводило к дискретному переходу в развитии трещины от одной скорости к другой, при которой скорость роста трещины оставалась постоянной по ее длине (рис. 103). Интересным является результат обработки [c.214]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...