Рост трещины скачкообразный

Значение Ки устанавливают с помощью испытаний на вязкость разрушения образцов с искусственно наведенной трещиной путем их статического изгиба или растяжения. Соотношение размеров образца (толщины, ширины и длины трещины) выбирают таким образом, чтобы в зоне у вершины трещины создавалось состояние плоской деформации. Нагрузку, соответствующую началу нестабильного роста трещины (скачкообразное увеличение ее длины на 2%), считают критической и по ней рассчитывают Ки- [c.546]

Таким образом, в определенных интервалах изменения А/С (или /С) можно выделить пороговые уровни микроскопической скорости роста трещины, скачкообразно изменяющейся от одного уровня к другому, как показано на рис. 53. Пороговые значения отвечающие равенству микро- [c.99]

В линейной механике разрушения хорошо известен феномен скачкообразного роста трещины, сопровождающегося звуком (в виде щелчков). Число скачков трещины определяется сохранением условий плоской деформации на фронте трещины, когда скачки ограниченных предельным для плоской деформации размером 1 =2-Эксперименты показывают, что суммарное число скачков трещины m при субкритическом росте трещины определяется суммар- [c.343]

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]

Как видно из уравнения (49), оба коэффициента интенсивности напряжений и к , отрицательны. Отсюда следует вывод, что стрингеры, неразрушенных волокон тормозят рост трещины, т. е. как бы увеличивают сопротивление материала росту трещины. Заметим также, что с ростом трещины этот эффект затормаживания возрастает. Необходимо подчеркнуть, что подобная модель учитывает только механический эффект. Для критерия разрушения в виде баланса энергии учет торможения приводит к уменьшению значения левой части (И), в то время как физические эффекты (образование новой большой эффективной поверхности трещины dA вследствие разветвления и скачкообразного роста трещины) увеличивают правую часть (11), что приводит к эффективному росту сопротивления разрушению. [c.248]

Мы рассмотрели влияние неоднородности материала, вызванной волокнистым строением композиционных материалов, на процесс разрушения. На основе ранее описанного скачкообразного распространения трещины сделан вывод, что суммарное-приращение трещины увеличивает сопротивление росту результирующей трещины, и, таким образом, существует сильное влияние геометрии на историю роста трещины. [c.249]

Далее, при детальном рассмотрении вида распространения трещины мы отметили, что направление, в котором совпадает направление вектора напряжения с направлением вектора прочности, определяет случайное или ориентированное направление скачкообразного распространения трещины при симметричном и антисимметричном нагружениях соответственно. Неоднородность в кончике трещины, т. е. наличие оставшихся целыми волокон, образующуюся при этих видах распространения трещины, можно проанализировать при помощи математической модели, в которой эффект неоднородности учтен в эквивалентных граничных условиях. Таким образом, исследование при помощи математической модели сводится к решению задачи для однородного анизотропного материала. Заметим, что данная идеализация по существу аналогична гипотезе самосогласованного поля в физике. Показано также, что эта модель пригодна для предсказания роста трещины при повторных нагружениях. [c.262]

Партоном и Борисовским [248] проведен анализ экспериментальных данных последних лет по динамике трещин, выявивший колебательный характер движения трещины в различных твердых телах (в том числе в металлах и полимерах), ветвление трещин на различных масштабных уровнях, скачкообразное изменение скорости роста трещин, опережающее зарождение микротрещин, и другие дефекты. Это позволило авторам развить новую концепцию динамического разрушения, сформулировать задачи динамической механики разрушения и установить отличие ее подходов от квазистатической механики. Предмет динамической механики разрушения включает решение следующих задач [248] [c.145]

Переменная сила (помимо других причин) может служить причиной скачкообразного развития трещины, так как трещина, стремящаяся достичь равновесной длины при текущем значении силы или же принять соответствующую скорость неравновесного развития, обладает некоторой инерцией разрушения . Поэтому следует ожидать, что при силе, изменяющейся во времени, рост трещины представляет собой смену равновесных и неравновесных состояний, чередующихся с некоторой переменной частотой. Такого рода вынужденные колебания роста трещины могут отражаться на микрогеометрии траектории трещины в результате колебаний вектора скорости края трещины. [c.31]

Меха низм увеличения длины усталостной трещины при циклическом нагружении можно представить следующим образом. При достаточно интенсивном нагружении путем растяжения раскрытие трещины и ее удлинение происходят за счет сдвига слоев металла в одной из плоскостей с наибольшими касательными напряжениями (рис. 5.1). При последующих растягивающих нагружениях плоскости сдвига чередуются, и длина трещины постепенно увеличивается. Процесс увеличения длины трещины считается непрерывным. В экспериментах, однако, часто обнаруживается скачкообразный рост трещин, чередующийся со значительными приостановками их развития. Полный учет этого явления в расчетах пока затруднителен. [c.37]

Дополнительное условие иа контуре гладкой криволинейной трещины. Угол излома 0 может быть конечным только в том случае, если внешняя нагрузка изменяется во времени скачкообразно, или же положение конца трещины в точке О соответствует начальному несимметричному состоянию. В случае непрерывного изменения нагрузки и непрерывного развития трещины поверхность трещины будет гладкой, без изломов при этом, согласно (4.52), в любой момент роста трещины касательная плоскость к ее поверхности в любой точке -контура будет представлять собой площадку, на которой величина Ле максимальна, а Кгь обращается в нуль. [c.155]

Скачкообразный рост трещины. В некоторых упруго-пла-стических материалах наблюдается скачкообразное развитие трещин в условиях локальной плоской деформации, когда в процессе плавного нагружения этапы медленного роста трещины чередуются с промежутками весьма быстрого развития. [c.174]

В большинстве случаев вязкость разрушения Ki в упругопластической среде характеризует начало локально неустойчивого (нестабильного) развития трещины. Если состояние тонкой структуры устойчиво, то развитие трещины в таких случаях будет скачкообразным (т. е. вслед за интервалом быстрого развития трещины при постоянной внешней нагрузке следует период стабильного роста трещины при увеличении внешней нагрузки и т. д.). Если число скачков достаточно велико, т. е. велик линейный размер подросшей трещины при выполнении условия тонкой структуры, то устанавливается некоторое среднее влияние предыстории, так что можно говорить о том, что коэффициенты интенсивности напряжений в момент начала нестабильного движения трещины и в момент ее остановки постоянны для данного материала (но, вообще говоря, различны, причем Ki в начале движения, очевидно, больше, чем Ki в момент остановки). [c.259]

Представляя развитие трещины последовательным скачкообразным разрушением малых пластических областей в ее конце, нетрудно видеть, что средняя скорость роста трещины равна djf. Отсюда при помощи формул (5.208) и (5.209) получаем следующее выражение для скорости роста трещины dl/dt в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений Ki [c.299]

В связи с этим принципиально возможны следующие механизмы локального разрушения а) разрушение от внутренних сжимающих напряжений, б) разрушение охрупченной пластической области от внешней нагрузки, в) разрушение от растягивающих напряжений в упругой области. Во всех случаях развитие трещины будет скачкообразным, причем величина скачков определяется механизмом разрушения. При разрушении от сжимающих напряжений величина скачков будет малой по сравнению с раскрытием трещины 2vq,. так как максимальное ужимающее напряжение достигается на границе тела, в точке О поэтому при реализации первого механизма рост трещины можно считать непрерывным. [c.375]

В случае коррозионных трещин функция /(/ i) обычно резко переходит от нуля к режиму насыщения, характеризуемому постоянной скоростью роста трещины (рис. 178 и формулы (7.54), (7 84)). Рост трещин может быть скачкообразным или непрерывным, однако величина скачков меньше, чем в предыдущем случае. В отличие от других случаев коррозионные трещины в режиме насыщения имеют тенденцию к ветвлению и к образованию разветвленных систем. [c.427]

В динамике трещин важным параметром является текущая скорость движения трещины, по которой контролируют распределение напряжений и перемещений у края трещины [1], а следовательно, и поток энергии к краю трещины. Из теории Гриффитса следует, что при росте трещины в упругом теле высвобождающаяся упругая энергия полностью поглощается у края трещины, т. е. расходуется на образование свежих поверхностей раздела. Однако при движении трещины в упругопластическом теле высвобождающаяся энергия не может полностью поглощаться в результате необратимых пластических деформаций у края трещины. Переход от условий притока энергии к краю трещины к условиям оттока ее от края трещины при субкритическом росте трещины носит скачкообразный характер и сопровождается изменением микромеханизма разрушения, определяющим скорость процесса, что влечет за собой и изменение морфологии поверхности трещины. Вот почему теория линейной механики разрушения является одним из краеугольных камней количественной фрактографии. [c.15]

Образование и соединение разрывов перед концом трещины в зоне разрушения приводят к локально прерывистому скачкообразному росту трещины. Скорость трещины имеет [c.14]

Регистрируемую промышленной серийной аппаратурой АЭ разделяют на непрерывную и дискретную. Непрерывная АЭ регистрируется как непрерывное волновое поле с большой частотой следования сигналов, а дискретная состоит из раздельных различимых импульсов с амплитудой, превышающей уровень шума. Непрерывная соответствует пластическому деформированию (течению) металла или истечению жидкости или газа через течи, дискретная — скачкообразному росту трещин. [c.160]

В случае наводораживания эта функция в практически значимой области с ростом Ki сначала примерно пропорциональна /С], затем Ki и, наконец, при больших значениях Ki пропорциональна In/ l (см. формулу (7.23) и рис. 159). Режим насыщения (формула (7.8)), по-видимому, практически не достигается. Рост трещины — скачкообразный. Нераспространение трещин при Ki < Kis объясняется ухудшением условий доставки водорода в вершину трещины и образованием защитных окисных пленок вследствие конкурирующего процесса окисления металла. Переход от нераспространения к распространению — сравнительно плавный. Как показывает рис. 159, наиболее значителен уча [c.427]

Результаты исследования ветвления в стали 85ХВ показаны на рис. 5.26, б. Определяющая черта роста трещин - скачкообразность. Она может быть связана с процессом ветвления и не связана с ним, во всяком случае явно. Однако даже поверхностный анализ позволяет утверждать, что масштабы неравномерности движения трещин при ветвлении и без него несоизмеримы. В первом случае скачкообразность явно больше. Первьге ветвления в стали 85ХВ возникают при скорости разрушения 2400 м/с, последующие — в интервале 1200. .. 2500 м/с. После каждого акта ветвления скорость распространения трещины падает, в ряде случаев до нуля. После этого начинается возрастание скорости разрушения, завершающееся очередным ветвлением и т. д. [c.143]

Метод акустической эмиссии (АЭ) относится к диагностике и направлен на выяснение состояния объектов путем определения и анализа шумов, сопровождающих процесс образования и роста трещины в контролируемых объектах. Он базируется на регистрации акустических волн, возникающих в металле и сварных соединениях при нагружении в результате образования пластических деформаций, движения дислокаций, появления микро- и макротрещин. В основу метода положено явление излучения (эмиссии) упругих волн твердым телом при локальных динамических перестройках его структуры при его деформировании и локальном разрушении (пластическая деформация, скачкообразное развитие т )ещин). Метод применяется для выявления состояния предразруше-ния тяжело нагруженных конструкций сосудов высокого [c.254]

Объяснение температурного хода кривой 3 может быть дано в рамках сложившихся в последние годы представлений о поведении по-ликристаллических ОЦК-металлов в температурном интервале хрупкопластичного перехода. В этом интервале трещины, которые образуются на первых этапах пластической деформации возле или по границам зерен [9, 81, 414, 4351, не могут ускоренно расти из-за достаточно легко протекающих процессов локальной пластической деформации. Последние приводят к релаксации напряжений в вершинах трещин и к их скруглению [9, 18, 439, 4401. Поэтому дальнейший рост трещин происходит медленно по мере подъема внешнего напряжения и лишь как исключение могут наблюдаться отдельные случаи скачкообразного увеличения при слиянии двух или более трещин. [c.219]

В. Ф. Щербинин проанализировал фазовый состав продуктов коррозии, образовавшихся при механическом повреждении защитной оксидной пленки в нейтральном 3 %-ном растворе Ыа01. Оказалось, что продукты коррозии состоят на 50 % из чистого гидрида титана. Таким образом, и на поверхности излома коррозионного растрескивания, по всей вероятности, находятся гидриды титана, придающие ей темный цвет. О появлении гидридов может свидетельствовать и характер развития трещины при статическом и циклическом нагружениях. Измерение электрохимического потенциала при коррозионном растрескивании сплава ВТ5-1 показало, что трещина распространяется скачками и по мере ее углубления и интенсификации процесса коррозионного растрескивания частота скачков потенциала увеличивается. О прерывистом характере развития трещин при коррозионном растрескивании свидетельствует и анализ акустического спектра образца при разрушении. Если в самой начальной стадии роста трещин сигналы акустической эмиссии не регистрируются, то по мере удлинения трещины появляется скачкообразно нарастающее количество сигналов акустических импульсов. [c.64]

Приближение к указанной критической частоте со нагружения по мере ее возрастания сопровождается противоположными процессами по своему влиянию на рост трещин. С возрастанием частоты материал не успевает в полной мере релакси-ровать поступающую энергию к кончику трещины за счет процессов пластической деформации в связи с приближением к скорости движения дислокаций и избыток поступающей энергии будет релак-сирован за счет создания свободной поверхности квазихрупко. Движение трещины в момент ее скачкообразного подрастания в цикле нагружения не будет заторможено за счет пластической релаксации, и поэтому ее скорость будет близка к скорости распространения статической, хрупкой трещины при монотонном растяжении материала. Следует ожидать влияние на скорость роста трещины охрупчивания материала из-за резкого снижения возможности пластической релаксации поступающей энергии по мере нарастания частоты нафуже-ния в две стадии. Первоначально возрастание частоты нагружения приводит к снижению размера зоны пластической деформации при прочих равных условиях, что и объясняет основной эффект ее влияния на снижение скорости роста трещины [1]. Результаты выполненных испытаний жаропрочного сплава In 718 на образцах толщиной И мм при нафе-ве до температуры 923 К и асимметрии цикла 0,1 приведены на рис. 7.1. Чередование частот приложения нафузки приводит к тому, что взаимное влияние условий роста трещины при плоской деформации и плосконапряженном состоянии снижает скорость роста трещины при низкой частоте нафуже-ния по сравнению с монотонным процессом неизменно низкочастотного нафужения. [c.341]

Пороговые значения К или Л/ , соответствующие вер.хней (/ и ш) и нижней (Я1 п) границам автомодельного роста трещины на ки-нетическшт диаграмме усталостного разрушения (рис. 1) lgг — lgA/i (где V — скорость роста трещины), являются фундаментальными характеристиками сопротивления уста.,лостному разрушег5ию, так как отвечают скачкообразному изменению скорости роста трещины. Это следует из анализа Л. И. Седова автомодельных движений. Согласно этому анализу в автомодельных движениях скачку скорости процесса соответствуют фиксированные значения переменных, которые становятся фунда.ментальными параметрами.. [c.195]

В случае, когда поле напряжений в окрестности трещины является трехмерным и разность между тремя главными напряжениями не равна нулю, возникагот октаэдрические напрян ения, инициирующие квазиупругий или упругопластический отрыв. Появление октаэдрических сдвиговых напряжений на фронте трещины критической величины — причина скачкообразного изменения скорости роста трещины при ее субкритическом росте и смены контролирующего механизма разрушения. Учитывая определяющую роль октаэдрических сдвиговых напряжений в росте усталостной трещины при упругопластическом поведении материала, за параметр, контролирующий достижение максимального значения вплоть до которого тре- [c.196]

При статических механических нагрузках рост трещины происходит скачкообразно. Наибольшая интенсивность растягиваюпщх механических напряжений имеет место в вершине трещины, которая является анодом по отношению к стенкам трещины. В первый момент после очередного скачка подрастания трещины наблюдается интенсивное анодное растворение свежеобразованной поверхности металла в вершине трещины до образовани на ней пассивной пленки. Установлено, что коррозионная среда внутри трещины, особенно в ее вершине, является значительно более кислой, чем в объеме раствора. Для высокопрочных сталей независимо от значения pH в объеме раствора /рН=1г10/ при потенциале коррозии значение pH среды в вершине трещины остается неизменным и составляет несколько менее 4 [c.7]

Концепция Y достаточно хорошо описывает плавный рост трещин в упруго-пластических телах. Однако существует эффект второго порядка — явление скачкообразного роста трещин в некоторых упруго-пластических материалах, который не может быть объяснен в рамках этой концепции. Это явление соответствует наличию горба на диаграмме К —А/ (на рис. 113 обозначен пунктирной линией). В случае сквозных трещин в пластинах физической причиной такого горба является неоднородность пластических деформаций вблизи конца трещины ( pop-in ) это доказано экспериментально (см., например, Р ]). В случае плоской деформации горб может быть объяснен структурными микронеоднородностями материала, а также неоднозначной зависимостью скорости пластических деформаций от скорости нагружения, т. е. от dKildt. [c.315]

Существование скачкообразного режима роста трещин (со скачками больше размера пластической области) по электрохимическому механизму является маловероятным, так как это требует чрезмерно большого времени работы одного и того же гальванического микроэлемента, которое на самом деле ограничено естественными процессами поляризации (прежде всего катодной). Явление порогового коэффициента интенсивности напряжений объясняется именно этой причиной. Очевидной нижней оценкой величины Kis будет величина вязкости разрушения металла, из объема которого мысленно удалены все активные анодные области, вызывающие рост трещины. [c.410]

Показано [378], что значение п - 4, найденное в первых работах Парисом для ряда материалов, является лишь частным случаем. В формулу (141) кроме АК входят деформационные хара) теристйки з ны пластической деформации, которая в конечном счете определяет показатель степени АК, т.е. п в уравнении Париса. По-видимому, трудно представить ступенчатое, скачкообразное изменение этой характеристики, поэтому можно предположить, что параметр степенного уравнения п изменяется непрерывно в процессе усталостного разрушения и роста АК. Следует также оТметить, что если процесс роста трещины основывать на представлениях о сопротивлении материала пластической деформации и появлении разрыва сплошности в локальном объеме у вершины трещины, то скорость следовало бы связать не столько с коэффициентом /С, характеризующим напряженность, сколько с параметром характеризующим интенсивность упругих деформаций впереди трещины [378]. Действительно, результаты, полученные в работе ( 379], показывают, что в случае асимметричного нагружения фактором, контролирующим скорость роста трещины, является произведение, которое может быть записано в виде [c.306]

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]

Таким образом, в припороговой области скоростей роста трещины разрушение материала характеризуется эффектом микротуннелирования трещины не только на Этапе ее начального роста в зоне зарождения, но и на всем этапе формирования псевдобороздчатого рельефа излома. На отдельных участках по ширине образца в местах наибольшего стеснения пластической деформации происходит скачкообразное продвижение трещины на величину, превышающую [c.169]

В рассматриваемом диапазоне скоростей (Ю- - 10- м/цикл) шероховатость рельефа связана с эффектом микротуннелирования (рис. 83). Этот эффект соответствует следующему механизму роста трещины в локальных объемах материала, на отдельных участках фронта трещины (по ширине образца), параллельно магистральному направлению ее развития происходит скачкообразное продвижение микротрещин на определенную глубину (длину). Далее микротрещины растут перпендикулярно основному направлению в обе стороны, пока не происходит их соединения (поперечное соединение краев параллельных микротрещин) (см. схему, приведенную на рис. 83). Затем на новой длине магистральной трещины этот эффект повторяется. Наиболее характерно эффект микротуннелирования проявляется (хорошо виден на фрактограммах) при скоростях роста трещины dl/dN i6 10 м/цикл, т. е. в области наличия строчечного рельефа. Таким образом, можно предположить, что образование строчечного рельефа в значительной степени обуславливается эффектом микротуннелирования трещины, а ее продвижение происходит по типам И—III. [c.357]

Фрактографическим признаком начала движения трещины по механизму ротационной неустойчивости является появление усталостных бороздок постоянного шага равного Ьв — В g на фоне псевдобороздчатого рельефа, где В — постоянная в уравнении (105). При увеличении доли усталостных бороздок до некоторого критического числа (зависящего от внешних факторов) происходит скачкообразное увеличение шага бороздки на величину бчто определяет точку перехода к упругопластическому росту трещины и верхнюю границу максимальной бороздчатости в изломе размер усталостной бороздки 65 при К,ц= K. s отвечает нижней границе возможного движения трещины в условиях реализации ротационной неустойчивости. Если же доля бороздок на фоне псевдобороздчатого рельефа не достигает критического, то шаг бороздок растет с ростом K q в соответствии с соотношением [c.375]

Наибольшую опасность представляют трещиноподобные дефекты, развитие которых в большинстве случаев приводит к авариям и р ру-шениям конструюдии. Образование и рост трещины происходят скачкообразно и сопровождаются различными раздельными импульсами соответствующей амплитуды. В материалах как с естественными трещинами, так и с искусственными надрезами происходит концентрация напряжений в вершине дефекта при нагружении объекта рабочими или испытательными нагрузками. При достижении локальным напряжением предела текучести материала образуется зона пластической деформации. Объем этой зоны пропорционален уровню напряжений, которые характеризуются коэффициентом интенсивности этих напряжений К. Когда локальные напряжения превышают предел прочности, происходит микроразрыв — скачкообразное приращение длины дефекта, сопровождающееся импульсом АЭ. Число импульсов Л/" растет с увеличением К. Зависимость суммарной АЭ N от коэффициента интенсивности напряжений К имеет вид [c.166]

А — отчетливо выраженная нестабильность Б — экспериментальная кривая для алюминиевого сплава 7075-Т6 (типа В95), по данным Дж, М. Крафта В — временная нестабильность, связанная с внезапным развитием прямого излома, с последующим изломом смешанного вида при стабильном росте трещины Г — скачкообразный рост сопротивления развитию трещины, присущий в известной степени любому реальному материалу (Дж. Сроули и У. Браун [46]) [c.198]

Если ото)вдествить N с критическим значением коэффициента интенсивности напряжений (N = п к, К — модуль сцепления материала), при котором достигается состояние предельного равновесия на краю трещины, то экстремальный контур площади S будет представлять собой контур предельно равновесной трещины, первоначально занимавшей область Gq, при значении параметра нагрузки р. Допустим, что параметр нагрузки последовательно увеличивается. При этом развитие трещины будет происходить устойчиво, если p(S) возрастает, и неустойчиво, если p(S) убывает на данном участке диаграммы р (S) (рис. 43). Здесь применимы все соображения, используемые при анализе роста трещин, характеризуемых одним параметром (радиусом или длиной) (см., например, [10, 11]). Так, для зависимости p(S), показанной на рис. 43, трещина скачком переходит из начального состояния в состояние, отвечающее экстремальному контуру площади Si, затем следует участок непрерывного развития трещины через последовательность экстремальных контуров площади Si < 5 < 52,а затем — скачкообразное разрушение тела. [c.162]

Характер дальнейшего роста трещин зависит от распределения микроповреждений в окрестности их фронтов. Существуют две типичные ситуации трещина растет по обобщенной координате 1 квазинепрерывно так, что в пределах каждого цикла выполняется условие Ни Ы) = 0 трещина распространяется скачкообразно. Система тело с трещинами — нагрузка последовательно переходит из одного субравновесного состояния в другое, проходя через неустойчивые равновесные состояния. Если размеры скачков малы по сравнению с технически значимыми размерами, то скачкообразный рост может быть аппроксимирован непрерывным ростом. Скорость роста трещин приближенно определяется из условия равновесности по соответствующей обобщенной координате. [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...