Трещиностойкость динамическая

Разработка, создание и использование новых средств экспериментального исследования материалов и конструкций. Решение проблемы обеспечения надежности и ресурса изделий машиностроения, как уже отмечалось, в известной мере определяется уровнем разработки методов и средств экспериментальной оценки действительной нагруженности конструкций, напряженно-деформированных и вибрационных состояний, параметров структуры материалов, характеристик прочности и трещиностойкости, динамических характеристик прочности, трещиностойкости и тела человека—оператора машины при вибрационных и других воздействиях. Это обусловлено необходимостью повышения объема экспериментальной информации с возрастанием вероятности безотказной работы, которую необходимо обеспечить при создании ответственных конструкций. Полученная информация является весьма ценной для оценки завершенности экспериментальной отработки машин и конструкций при проведении лабораторных и натурных испытаний, а также для определения влияния условий эксплуатации на изделия и установления остаточного ресурса конструкций. [c.28]

Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при динамическом нагружении. РД 50—344—82.— М. Изд-во стандартов, 1983.— 52 с. [c.490]

В настоящее время, насколько нам известно, отсутствует классификация методик исследования покрытий и материалов с покрытиями. В отдельных монографиях на различном методическом уровне рассматриваются способы оценки свойств собственно покрытий (пористость, прочность соединения с основным металлом, защитные свойства, износостойкость и др.). Однако вопрос влияния покрытий на конструктивную прочность изделия в целом значительно сложнее, чем представляется некоторым авторам, и не может быть решен простым исследованием структуры и свойств только покрытий. По-видимому, композицию основной металл — покрытие следует рассматривать как единое целое. Очевидна необходимость комплексного, всестороннего изучения данной композиции с привлечением современных средств оценки конструктивной прочности, таких как статические, динамические и усталостные испытания, а также испытания на трещиностойкость. Методы испытаний материалов с покрытиями разработаны значительно меньше, чем способы оценки свойств собственно покрытий. В предлагаемой нами классификации методик исследования структуры и физико-механических свойств (рис. 2.1) выделено два крупных раздела испытание покрытий и испытание материалов с покрытиями. [c.13]

ИСПЫТАНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ [c.147]

Существует несколько разновидностей испытаний материалов на динамическую трещиностойкость (вязкость) разрушения. Одна из них реализуется на маятниковом копре. При разрушении образца с предварительно наведенной усталостной трещиной записываются осциллограммы нагрузка — время или нагрузка — деформация . Для проведения эксперимента с помощью этого метода необходимо использовать осциллограф, позволяющий фиксировать быстропротекающие процессы. Нагрузка, приложенная к образцу, фиксируется тензодатчиками, расположенными на опорах копра, на образце или на ноже маятника. Недостатком методики динамической трещиностойкости является то, что из-за малой жесткости системы нож маятника — образец — опора появляется ошибка, связанная с инерционностью системы [244]. [c.147]

Возможно определение динамической трещиностойкости на обычных жестких машинах растяжения. Сущность метода заключается в том, что в специальные захваты 2 машины растяжения [c.147]

ЛИЙ, работающих в экстремальных условиях (например, при —50°С), при форсированных режимах динамического, статического и циклического нагружений, при наложении абразивного изнашивания, при воздействии агрессивных сред и т. д. Поэтому наряду с традиционными испытаниями необходимо комплексно использовать такие методы исследования, как акустическая эмиссия, количественный анализ продуктов изнашивания, непрерывная регистрация структурных изменений в зоне контакта металла с покрытием при работе в паре трения с учетом воздействия окружающей среды на разрушение. Для изучения структуры композиции покрытие — основной металл следует шире привлекать стереологию, рентгеноспектральный микроанализ, ядерный гамма-резонанс, радиоспектроскопию. Принципы механики разрушения должны применяться не только для оценки трещиностойкости, но и для вычисления величины износа при абразивном изнашивании, а также учитываться при расчетах при теоретическом прогнозировании прочности соединения покрытия с основным металлом. [c.193]

Методические указания РД 50-433-82 [4] по определению характеристик динамической трещиностойкости являются логическим развитием методических указаний [9 для диапазона скоростей изменения коэффициента интенсивности напряжений К[ от 10 до 10 кгс - мм / / 1ин, рассчитываемого по формуле [c.17]

Трещиностойкость малоуглеродистых сталей при динамическом распространении трещины [c.69]

Полное описание процесса разрущения, включая инициацию, динамическое распространение и остановку трещины, можно осуществить с помощью зависимостей характеристик трещиностойкости от скорости распространения трещины Такие зависимости были [c.70]

Коэффициент интенсивности K t) аккумулирует в себе эффекты приложенных извне воздействий, влияние геометрии тела и совокупности физических характеристик материала в окрестности вершины трещины при любом ее движении это — характеристика механических полей, и определяется она посредством исследования механических напряжений. С другой стороны, динамическая трещиностойкость определяет сопротивление материала быстрому росту трещины это по предположению характеристика материала, определяемая в лабораторных измерениях. Динамическая трещиностойкость при быстром распространении трещины в твердом теле с фиксированной начальной температурой обычно считается функцией мгновенных значений скорости вершины трещины а, обозначаемой далее через Kd(d). В этом случае уравнение движения вершины трещины можно представить в следующей обманчиво простой символической записи [c.98]

В методических указаниях Госстандарта СССР [17.21 динамическим принято считать нагружение при перемещении активного захвата со скоростью более 10 мм/мин. При таких скоростях деформирования на высокоскоростных машинах могут быть определены свойства при растяжении и сжатии и параметры вязкости разрушения (трещиностойкости) подобно тому, как это проводится при статическом нагружении (см. раздел 15). [c.273]

Динамическое значение характеристики трещиностойкости материалов определяется аналогично ее статическому эквиваленту на основании экспериментальных исследований динамического разрушения образцов с трещинами по соответствующим силовым схемам. Наиболее эффективной для этого следует считать силовую схему динамического растяжения цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной. Преимущества ее перед другими силовыми схемами изложены в гл II. [c.106]

Настоящая глава посвящена разработке теоретических средств для определения динамической характеристики К с трещиностойкости материалов (см. гл. VII). [c.106]

В соответствии с принятыми в линейной механике подходами экспериментально получаемые значения К с зависят от условий нагружения. Это обусловлено влиянием скорости движения трещины на критическое распределение напряжений и деформаций на фронте трещины [1] и привело к разработке специальных методов по раздельному определению динамической, статической и циклической трещиностойкости. [c.46]

Трещиностойкость предел 22 статическая 45 динамическая 87, 88 [c.399]

V / Сг, согласно формуле (46.27) в предельном случае А=0 при различных значениях параметра а (т.е. в атучае отсутствия стоячих волн). Если динамическая трещиностойкость. G , известна, то действительная скорость распространения 1решины может быть определена из уравнения (46.21), после чего угол между вектором скорости и осью трубопровода определяется по [c.346]

Изложены современные представления и оригинальные исследования по теории магистральных трещин, способных распространяться в твердых деформируемых телах, приводя к частичному или полному разрушению. Содержанием книги охватывается широкий круг вопросов поведения тел с трещинами — от критериев распространения трещины и до решения ряда сложных задач механики разрушения. Рассматриваются предельные п допредельные состояния равновесия при однократном, многократном, термическом и динамическом нагружениях в упругих, вязкоупругих, упругопластических и пьезоэлектрических телах с трещинами. Изложены методы экснерименталь-гюго определения характеристик трещиностойкости материалов. [c.2]

Иногда целесообразна оценка динамической трещиностойко-СТИ1 т. е. трещиностойкости материалов при нагружении с большими скоростями. Кроме того что многие детали машин и элементы конструкций работают в условиях ударных нагрузок и тем самым привлекают к себе внимание специалистов в области механики разрушения и конструкторов, создаюш их образцы новой техники, интерес к динамической треш иностойкости определяется также и развитием теории остановки трещин [235, 243]. Как известно, в хрупких материалах трещина может перемещаться с большой скоростью, поэтому для описания кинетики ее распространения и остановки необходимо учитывать динамические эффекты. [c.147]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

В этих случаях определяется поле упругош1астических деформаций и используются коэффициенты интенсивности деформаций [5]. Деформационные критерии и параметры нелинейной механики разрушения полагаются в основу расчетов на прочность на стадии проектирования. В нормативных документах [7, 8] описаны методы определения характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом и динамическом нагружении. [c.126]

В отличие от методов сопротивления материалов в третьем разделе рассмотрены новые, более эффективные подходы к оценке прочности и разрушения. Разрушение материала здесь рассматривается как происходящий во времени процесс при кратковременном, длительном, динамическом и циклическом нагружениях. Изложены теория напряженно-деформированного состояния и критерии разрушения тел с грещи-нами, расчеты на прочность по номинальным и местным напряжениям и деформациям, методы расчега на трещиностойкость. [c.16]

Большинство авторов данной монографии принимали активное участие в работе Научно-методической комиссии по стандартизации в области механики разрущения. Основополагающим принципом работы комиссии после положительного опыта проведения базового эксперимента стала организация предварительных сериальных испытаний образцов по оценке влияния различных факторов на конечные результаты испытаний. В монографии представлена часть результатов таких испытаний по широкому комплексу вопросов статической, циклической и динамической трещиностойкоети, особенностей структуры и технологии получения конструкционных материалов. Это относится к исследованиям характеристик упругопластического разрущения сталей (гл. 1) и алюминиевых сплавов (гл. 7), определению характеристик трещиностойкоети малоуглеродистых сталей при динамическом распространении трещины (гл. 1), разработке методов испытаний листового проката на слоистое растрескивание (гл. 4) и сварных соединений на трещиностойкость (гл. 3, 4), комплексным испытаниям на трещиностойкость плакированных сталей (гл. 5). Исследования в указанных направлениях во многом были инициированы заданиями Научно-методической комиссии по стандартизации в области механики разрушения. Полученные результаты в дальнейшем использовались при подготовке соответствующих нормативных документов и проведении поверочных раечетов на трещиностойкость различных технических систем и конструкций. [c.8]

Большое количество экспериментальных работ в области механики разрушения связано с первой стадией разрушения — инициацией трещины, для описания которой используется ряд характеристик трещиностойкости для случаев статического и динамического нагружения [8, 9]. Однако при проектировании некоторых категорий конструкций (корпуса судов, магистральные трубопроводы, сосуды давления, строительные листовые конструкции и др.) необходим анализ кинетики возможного разрушения с прогнозированием условий не только инициации, но и распространения магистральной трещины. По результатам такого анализа можно определить условия остановки трещины, что позволит обосновать соответствующие конструктивные и технологические решения. Предпоеьшкой этому поелужили экспериментальные работы, посвященные рассмотрению температурных и си- [c.69]

Исчерпывающее численное и экспериментальное исследование процесса быстрого роста и останова трещины описано в серии статей [17—19, 28]. В этих работах для анализа экспериментов по проблеме останова трещины в образцах с краевым -надрезом из высокопрочной стали был применен конечно-элементный подход в сочетании с идеей освобождения узлов и явных схем интегрирования по времени (по крайней мере в ра- боте [19]). Сначала для определения динамической вязкости разрушения в процессе роста трещины в вычислениях использовалось задание измеренных в опыте законов движения вершины трещины. После этого решалась обратная задача теоретически иайденная связь динамической трещиностойкости со скоростью движения трещины использовалась как известная и по ней численно определялся закон движения трещины. Оказалось, что этот закон хорошо согласуется с исходными экспериментальными данными. [c.122]

Кегстра и др. [18, 19] предложили модель, показанную на рис. 2(a). В соответствии с этой моделью узел мгновенно не освобождается сразу же после того, как усилие в вершине трещины достигает критической величины Fd, которая пропорциональна динамической характеристике трещиностойкости Ко-Вместо этого величину силы, начиная с уровня Fd, уменьшают плавно в соответствии с требованиями модели в виде линейных пружин и доводят до нуля, после того как оказывается достигнутой критическая величина перемещения. Модель [18, 19] допускает существование ненулевых удерживающих сил на узлах, расположенных за перемещающейся вершиной. [c.280]

На рис. 17 приведены экспериментальные результаты, представляющие K D в зависимости от С, для двухконсольного балочного образца [57]. Пользуясь этими экспериментальными данными и значением К р, определяемым выражением (6.11), находим скорость трещины в момент t + М/2 [58]. На рис. 18 приведены результаты моделирования образца № 4, у которого K q = = 2.32 МПа-м . Расчетные значения коэффициентов интенсивности напряжений, изменения длины и скорости трещины в зависимости от времени сравнивались с соответствующими величинами, определенными экспериментально Калтхоффом и др. [57]. Можно отметить прекрасное совпадение результатов. При моделировании предполагается, что трещина останавливается, когда К р<,К Г = К о Щ, где К Г — динамическая характеристика трещиностойкости материала на стадии останова трещины. [c.314]

С самого начала теоретическая модель позволяет по-новому подойти к определению положения зарядов, их. мощности и времени детонации. По американским данным, новая схема организации взрывных работ может обеспечить уменьшение стоимости горнодобычи примерно на 10 % и в масштабах страны дать экономию более чем в 250 млн. долларов в год. Точные количественные оценки требуют углубленного исследования динамической прочности и трещиностойкости горных пород при высоко-1 скоростном нагружении, решения сложных нелинейных динамических задач о распространении нестационарных волн большой амплитуды. Однако огромные выгоды, которые сулит математическая теория оптимального взрыва твердых тел, безусловно, стимулируют работу ученых-механиков в этом направлении. [c.231]

Когут Н. С. Исследование трещиностойкости конструкционных материалов при статическом и динамическом растяжении цилиндрических образцов. Автореф. канд. дис. Львов, 1974. 16 с. [c.268]

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]

Термин трещиностойкость имеет широкий смысл, включа-ющий способность металлических конструкций сопротивляться развитию трещин при статическом, циклическом и динамическом на-груженях. В ряде случаев учитывают также влияние коррозионной среды и температуры. [c.102]

В монографии термин "трещиностойкость имеет широкий смысл, включающий способность металлических изделий и конструкций сопротивляться развитию трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружении, П чем в ряде случаев с учетом возможного влияния коррозионной среды и температуры. На ряде примеров показано, что вновь разрабать1ваемые методы определения характеристик трещи-ностойкости являются развитием и совершенствованием существующих стандартных методов испытаний. В этом проявляются взаимосвязь и преемственность существующих с вновь разрабатываемыми методами испытаний по определению характеристик механических свойств металлов. ( [c.5]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

Трикритическая точка помимо автомодельности обладает свойством масштабной инвариантности и универсальности, т. е. в этой точке механические свойства сплавов на одной и той же основе связаны универсальной зависимостью сопротивления разрушению, определяемого параметром Р =a G/W , от коэффициента масштаба. Параметр Р объединяет фундаментальные свойства кристаллической фазы (aj, квазикристаллической (W ) и деструктивной (Gt )-Это показывает, что оценка сопротивления разрушению с помощью только одного параметра К с или Ою недостаточна. Как было по1сазано в гл. II, введение коэффициента масштаба позволяет учитывать влияние условий нагружения на пороговые значения энергии на единицу длины трещины. Целесообразно поэтому оценивать динамическую трещиностойкость параметром / jo, циклическую — параметром К"IS, а статическую — параметром /(i - Их взаимосвязь определяется коэффициентом масштаба ir [c.130]

Таким образом, возникает потребность в.том, чтобы научиться за счет либо конструктивных мероприятий (создание тех или иных устройств, тормозящих трещину), либо выбора свойств материала, либо комбинирования обрих способов вызывать остановку быстро распространяющейся трещины. Отсюда следует, что необходимы новые подходы к описанию характеристик трещиностойкости материала по отношению к распространению и остановке трещин в дополнение к традиционно используемым характеристикам трещиностойкости по отношению к страгиванию трещин при статическом и динамическом нагружениях. [c.6]

Дан краткий обзор основных определений и концепций, применяемых при анализе динамического разрушения в рамках линейной теории упругости. Отмечено, что определения силы, движущей трещину G, могут потребовать коррекции на потери энергии в областях, не расположенных у конца трещины. Прямые наблюдения полей напряжений, возникающих вокруг движущейся трещины, показали, что скорость трещины быстро увеличивается с ростом К и достигает предельной величины, сохраняющейся до тех пор, пока К не станет настолько большим, что это приведет к ветвлению трещины. Минимальное значение К для скоростной зависимости коэффициента интенсивности напряжений обозначается через Кш- Практическую ценность для оценки Kim имеют методы испытаний на Kid, тре-щиностойкость по отношению к страгиванию трещины при быстром нагружении, и Кы, трещиностойкость по моменту остановки, трещины. Неопределенности, свойственные таким оценкам, и трудности испытаний возникают в основном в области температур выше температуры нулевой пластичности, где наблюдается быстрое увеличение вязкости. Применение глубоких поверхностных надрезов для преодоления затруднений при испытаниях в области большой вязкости материалов ставит серьезные проблемы, касающиеся применимости результатов испытаний к трещинам, существующим в толстостенных конструкциях. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...