Рост трещины упругопластический

Если упругопластический рост трещины связан с объединением макротрещины путем раскола (рисунок 4,33, i) или разрыва (рисунок 4.33, д), то формируется фрактальная поверхность с размерностью 2[c.315]

В настоящей главе даются лишь начальные представления об условиях распространения трещин, основанные на решениях теории упругости и составляющие так называемую линейную механику разрушения. В основном они справедливы лишь тогда, когда зона нелинейных упругопластических деформаций у острия трещины невелика по сравнению с ее длиной. В данной главе можно познакомиться с явлением роста трещины и с рядом характеризующих его понятий. Это позволит в случае необходимости самостоятельно воспользоваться обширной литературой, существующей по механике разрушения, как линейной, так и нелинейной [см. 4, И, 24, 38 и др.]. [c.370]

Изложенная модель формирования усталостных бороздок объясняет результаты регистрации сигналов АЭ в обоих полуциклах нагружения образца, связывает их с процессом упругого и упругопластического разрушения материала. Она позволяет объяснить увеличение скорости роста трещины при возрастании отрицательной составляющей цикла нагружения по модулю, а также изменение профиля усталостных бороздок на переходных [c.169]

Аналитическое решение задачи определения области суще--ствования нераспространяющихся усталостных трещин возможно с помощью метода конечных элементов [31]. Упругопластический анализ распределения напряжений и деформаций у вершины усталостной трещины при нагружении плоского элемента с двусторонним надрезом проводили при нескольких значениях длины трещины (в том числе и при отсутствии трещины), чтобы получить зависимости напряжений и деформаций от коэффициента асимметрии цикла нагружения с ростом трещины. Теоретический коэффициент концентрации напряжений в исходном надрезе исследуемого элемента 00=9,35. [c.66]

Рис. 125. Зоны пластической деформации и механизмы роста трещины при упругопластическом ее поведении [307]

Рис. 125. <a href="/info/242743">Зоны пластической деформации</a> и <a href="/info/188305">механизмы роста трещины</a> при упругопластическом ее поведении [307]

На рис. 125, а—в схематически представлены зоны пластической деформации и механизмы роста трещины, реализующиеся при ее упругопластическом поведении. Если упругопластический рост трещины связан с объединением макротрещины путем раскола (рис. 125, г) или разрыва (рис. 125, д), то формируется фрактальная поверхность с размерностью 2 D < 3. Этот тип характерен для роста усталостной трещины при dl/dN или для зоны дна чашки при разрушении образца с шейкой. При объединении пор путем среза (рис. 125, е) контролирующим механизмом диссипации энергии на стадии самоподобного роста трещины является микросрез. Объектом фрактальности в данном случае является объем в виде пористого кластера, способного к самоподобному росту. [c.207]

В последних исследованиях развития малых трещин в упруго-пластических полях в вершине надрезов размах номинальной пластической деформации рассматривается как фактор, способствующий росту трещины. Например, в работе 1265] в упругопластической области предлагается использовать для оценки скорости роста трещины эквивалентный коэффициент интенсивности напряжений в виде [c.109]

Несмотря на успехи ЛМР и растущий объем экспериментальных исследований по упругопластическому разрушению, проблеме докритического роста трещины и разрушению при ползучести, нет единодушного мнения о том, какой из парамет- [c.50]

Итак, в итоге нами установлено, что хорошо известный /f-интеграл, определяемый из эксперимента как разность площадей под кривыми нагрузка — перемещение на образцах из упругопластического материала с трещинами, представляет собой параметр состояния окрестности вершины трещины (т. е. он равен Jt) только при выполнении следующих ограничений 1) постоянства температуры 2) однородности материала (по меньшей мере в направлении оси xi)-, 3) монотонности и пропорциональности нагружения 4) отсутствия разгрузки 5) отсутствия массовых сил и сил инерции 6) только до начала квази-статического роста трещины при квазистатическом монотонном нагружении-, 7) возможно, только для очень небольшого подрастания трещины. [c.70]

Следует честно сказать о том, что механика роста трещины (без ограничения степени этого роста) в упругопластических материалах при произвольной истории нагружения понята пока не до конца. Причина такого состояния проблемы кроется, в частности, как сказал Райс [82] в 1968 г., в том, что мы... вынуждены пользоваться деформационной теорией пластичности, а не физически более оправданной инкрементальной теорией. Сложившаяся ситуация печальна, но успехов, аналогичных тем, которые достигнуты в рамках деформационной теории, в инкрементальной теории пластичности пока нет . [c.77]

Большие успехи, достигнутые в рамках концепции коэффициента интенсивности напряжений в анализе прочности конструкций из реальных материалов, дают более чем веское оправдание продолжающемуся использованию данного подхода. Однако в некоторых случаях центральную роль начинает играть проявление нелинейных свойств материала, и тогда возникает необходимость исследовать механику роста трещины в упругопластическом теле. Наиболее очевиден в этом плане случай, когда область пластического деформирования настолько велика, ЧТО условия реализации маломасштабного пластического течения [c.90]

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

ПО дальнему контуру. Эти частные случаи подробно рассматриваются в данной главе. В 2 этой главы мы описываем автомодельный динамический рост трещины в упругом теле, температурное поле которого отличается неравномерностью, а материал— неоднородностью. Параметры разрушения, характеризующие квазистатический, а также динамический рост трещин, находящихся в упругопластических твердых телах, рассмотрены в 3. Наконец, приведены отдельные замечания, касающиеся параметров разрушения, определяющих рост трещины в условиях ползучести при повышенной температуре. [c.130]

Упругопластический рост трещин [c.130]

Упругопластический рост трещины [c.133]

Упругопластический рост трещины 135 [c.135]

Упругопластический рост трещины 137 [c.137]

Упругопластический рост трещины 139 [c.139]

Упругопластический рост трещины 143 [c.143]

Упругопластический рост трещины 145 [c.145]

Упругопластический рост трещины 147 [c.147]

Как видно, в таком подходе не учитывается возможность перераспределения ОСН в процессе роста трещины за счет упругопластического деформирования материала. В последующей работе [140] Махненко учитывает такую возможность и вычисляет Кт с учетом упругопластического деформирования материала, происходящего по мере развития трещины, для случая равномерно распределенных ОСН по толщине сварного соединения. [c.197]

Для ответа на поставленные вопросы, а также с целью анализа применимости Г -интеграла к описанию субкритического роста трещины при монотонном нагружении нами были проведены следующие численные расчеты [130, 133]. Решалась с помощью МКЭ упругопластическая задача о развитии трещины в условиях плоской деформации. Размеры образца с центральной трещиной (рис. 4.24, в) и меха-нические свойства материала, соответствующие стали 15Х2МФА при 7 = 20°С, используемые при расчете 5 = 400 мм 2Я = 200 мм 21о=ЮО мм Е = 2Х Х10= МПа ц = 0,3 /ie=162 Н/мм. Диаграмма деформирования материала описывалась зависимостью ст, = 520 + + 596(sf) °МПа. Предполагалось, что элементарный акт продвижения трещины происходит прц выполнении критерия ло- кального разрушения у ее вершины, сфор- [c.256]

Поток энергии в вершину трещины можно подсчитать такн1е методом виртуального роста трещины. Эта процедура аналогична решению двух упругопластических задач с трещинами разной, но близкой длины I и определению /-интеграла по формуле (8.6). Заметим, что метод виртуального роста трещины более эффективен в смысле затрат машинного времени. [c.98]

Недостаток знаний о характере разрушения в концевой зоне трещины может компенсироваться разумным моделированием структуры края трещины. Из рис. 39.1 видно, что нелинейно деформированный, частично разрушенный материал сосредоточен в узкой области перед вершиной трещины. Это позволяет при моделировании края трещины заменить концевую область разрезом на продолжении трещины, находящимся под действием равномерно распределенных самоуравновешенных напряжений (см. рис. 4.1), т. е. использовать уже изложенную в 7 б -модель. Напомним, что в б -модели напряжения а в концевой области считаются постоянными и равными либо сопротивлению отрыва, либо пределу текучести материала. Однако это предположение будучи справедливым для упругих и упругопластических материалов, не выполняется для ряда вязкоупругих материалов из-за реономности их свойств. Например, при разрушении полимеров, таких как полиметилметакрилат (ПММА), напряжения в концевой области существенно меняются с ростом трещины, однако размер концевой зоны меняется при этом незначительно (а в довольно широком диапазоне скоростей роста трещины практически постоянен). Более того, как следует из экспериментов, и форма концевой области для трещины, растущей в ПММА, не зависит от длины трещины, т. е. имеет место автомодельность. [c.313]

В некоторых случаях склонностью к коррозионному росту трещин обладают и сравнительно низкопрочные конструкционные материалы, для которых рекомендуется оценивать трещино-стойкость с позиций нелинейной механики разрушения. В настоящее время в качестве такого подхода для изучения коррозионного растрескивания корпуспых сталей применяется метод 7-интеграла [192]. Использование метода заключается в построении кривых длительной трещиностойкости в координатах начальный уровень Ло —время до разругпения . По аналогии с на основании такой зависимости определяется пороговое значение /-интеграла под которым подразумевается максимальный уровень /ю при отсутствии докритического роста трещины. Недостаточная расиространенность нелинейных подходов механики разрушения при исследовании коррозионного растрескивания объясняется, по-видимому, ограниченностью класса материалов, склонных к докритическому росту трещин при совместном воздействии активной среды и длительного нагружения в упругопластической области. [c.341]

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]

С учетом того, что Т(,/о, = Тт/пт при То == 0,47по,2 и Тт/от = 0,575, т. е. при минимальном упругопластическом стеснении, получим Ои/оо,2 = 0,82, а приТт/Пт = 1, т. е. при максимальном упругопластическом стеснении Пц/по.г = 0,47. Максимальное значение ац/оо,2 = = 0,82 характеризует верхнюю границу реализации автомодельного роста трещины и применимости соотношений линейной механики разрушения для оценки предельного состояния. По данным [10, 11], применимость соотношений линейной механики разрушения в усло- [c.196]

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]

Яд 1цграницам второй стадии на кинетической диаграмме усталости, в пределах которой сохраняется автомодельный рост трещины. Изучены фрактографические особенности разрушения в условиях автомодельного роста трещины. Обнаружено, что в упругопластической области каждая усталостная бороздка состоит из двух составляющих бороздки сдвига и бороздки отрыва, причем шаг бороздки сдвига постоянен и не зависит от размера трещины, а шаг бороздки отрыва увеличивается с ростом трещины. [c.428]

Величину /-интеграла определяют, совмещая экспериментально полученные диаграммы нагрузка - перемещение точки приложения нагрузки , получаемые дня одинаковых образцов, но с трещинами разной длины I- Величина /-интеграла для упругого материала не зависит от пути интегрирования, это свойство сохраняется и для упругрпластического состояния. Величина /-интеграла характеризует энергию, необходимую для распространения трещин. В последнее время этот метод является наиболее перспективным при оценке трещиностойкости материалов средней и низкой прочности. Он с успехом используется также для изучения роста трещин в условиях периодического деформирования и при упругопластической нагрузке в средах [6,80]. [c.8]

Мэнсон [2731 предложил выражения, связывающие скорость роста трещин с размахом номинальных упругопластических дс( юрмаций (выражения 17, 18). В аналогичной форме предложена связь между скоростью роста усталостной трещины и размахом раскрытия трещины АЛ 2281 (выражение 19), а также между скоростью развития трещины и размером пластической зоны г, [2641 (выражение 20). Результаты экспериментов показали, что коэффициенты в уравнениях 17—20 С н п зависят от уровня номинальных напряжений и деформаций, длины трещины, числа циклов, а также статических и циклических свойств металлов. Сами зависимости с постоянными коэффициентами Сип справедливы в диапазоне скоростей развития трещин от 10до 10 мм/цикл. [c.29]

Более устойчивой является связь скорости развития трещины с размахом (или амилитудой) местной упругопластической деформации eia в вершине трещины в виде зависимости 21. По экспериментальным данным показатель степени в диапазоне скоростей роста трещин от 10 до 0,5 10 мм/цикл для циклически стабильных и циклически разупрочняющихся сталей оказывается приблизительно постоянным и равным —2. [c.29]

Дело в том, что наиболее общий и точный критериальный параметр механики разрушения—инвариантный Г-интеграл, предложенный одним из авторов (Г. П.Ч.) настоящего предисловия еще в 1967 г., — требует для своего применения тонкой вычислительной работы и мощных быстродействующих компьютеров. Поэтому до поры до времени специалисты обходились приближенными или частными критериальными параметрами, использующими те или другие дополнительные предложения о зоне и характере предразрушения в конце трещины. Однако быстрое развитие компьютерной техники неизбежно привело к наиболее точному подходу в механике разрушения. В 1984 г. С. Атлури, Т. Нисиока и М. Накагаки предложили не зависящий от пути Т -интеграл в качестве унифицированного критериального параметра механики разрушения, применимого для квази-статического и динамического роста трещин в упругих и любых неупругих материалах, включая упругопластическое, вязко-упругое и любое другое поведение материала. В дальнейшем в серии работ упомянутых авторов и их многочисленных коллег были развиты мощные численные методы для вычисления Т -ин-теграла, основанные на технических возможностях современных компьютеров, а сам Т -интеграл был положен в фундамент механики разрушения. [c.5]

В первой из этих работ использован подход, развитый Ама-зиго и Хатчинсоном [7] для исследования поля в окрестности вершины трещины при квазистатическом росте трещины в упругопластическом материале, подчиняющемся закону пластиче- [c.95]

В настоящее время начинают появляться работы, в которых сообщается о результатах применения численных методов в анализе процессов быстрого роста трещины в упругопластическом материале. В частности, в работах Фрёнда и Дугласа [48], Лэма и Фрёнда [66], о которых выше уже упоминалось, была поставлена цель детально описать упругопластические поля, превалирующие в окрестности вершины трещины при ее движении с высокими скоростями. Позже результаты этих работ были обобщены в направлении учета скоростной чувствительности материала (для типа 3). Численные результаты исследования процесса распространения трещины для типа 3 деформации в вязкопластическом упрочняющемся материале были опубликованы [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...