Деформации разрушающие в зоне трещин

Значение /, найденное по (225) с учетом (223) для различных Og, показано на рис. 42 кривой 4. Такта образом, если принять, что 02 и О3 в вершине трещины не зависят от степени развития пластических деформаций, то для плоского напряженного состояния Dg = 0,610 и / = = 1,10 и для плоской деформации De — 0,209 и / = 2,49. При других напряженных состояниях значения Dg и I определяют по кривым 3 ш 4 рис. 42. Тогда относительная разрушающая деформация в зоне трещины [c.61]

Провести расчетную оценку малоциклового сопротивления изделия путем сопоставления данных между разрушающими деформациями конструкций (деформации в максимально нагруженной зоне) и величинами предельных (при данном числе циклов до разрушения — появления трещины) деформаций гладких образцов с учетом условий деформирования в зоне разрушения кон струкции. [c.136]

Квазистатические малоцикловые разрушения сопровождаются накоплением односторонних деформаций, значения которых близки к разрушающим деформациям при статическом (монотонном) или длительном статическом разрыве. Усталостные малоцикловые разрушения происходят при отсутствии односторонне накопленных деформаций при образовании в ходе циклических нагружений одной или нескольких трещин усталостного характера. В условиях малоциклового разрушения переходного характера процессы роста трещин усталости и развития односторонних деформаций идут одновременно, в зоне разрушения возможно появление трещин на фоне значительных односторонних деформаций. [c.43]

Возникающие в местах концентрации напряжений трещины, как правило, распространяются под действием циклических эксплуатационных нагрузок в пластически деформированных зонах. В зависимости от конструктивных форм и абсолютных размеров сечений, температуры, скорости и характера нагружения, механических свойств, уровня начальной дефектности и остаточной напряженности в конструкциях могут возникать хрупкие состояния, характеризуемые весьма низкими (до 0,1 сгт) разрушающими напряжениями. Условия образования и развития хрупких трещин при этом оказываются связанными со стадией развития трещин циклического нагружения. В вершине трещин длительного статического, циклического и хрупкого разрушения в зависимости от номинальной напряженности и размеров трещин возникают местные упругопластические деформации соответствующего уровня. Таким образом, оценка несущей способности и обоснование надежности элементов машин и конструкций должны осуществляться на основе анализа кинетики местных упругих и упругопластических деформаций, статистики эксплуатационной нагруженности, энергетических и силовых деформационных критериев разрушения. [c.78]

Данные характеристики применимы к трем типам разрушения — хрупкому, квазихрупкому и вязкому, различающимся по степени пластических деформаций в зоне разрушения и уровню номинальных разрушающих напряжений. Для их выявления проводятся испытания образцов с предварительно созданной усталостной трещиной на трехточечный изгиб, внецентренное и осевое растяжения. Применяются плоские с боковой и центральной трещиной, дисковые и цилиндрические образцы. В процессе испытаний осуществляется регистрация диаграмм нагрузка смещение берегов трещины , при обработке которых с использованием соответствующих формул находятся указанные критерии разрушения, которые должны удовлетворять определенным требованиям достоверности. [c.16]

Для зоны в вершине трещины р равно 0,5. Разрушающая деформация в вершине определяется через логарифмическую статическую деформацию е,, в шейке гладкого образца с учетом объемности напряженного состояния в наиболее нагруженной зоне объема детали (образца) у фронта трещины [29] как (1.87), где г зк — сужения в шейке при однократном статическом разрушении — коэффициент снижения разрушающей деформации (для плоской деформации = 0,209) / — коэффициент повышения первого главного напряжения (для плоской деформации I х 2,49). [c.24]

Основными характеристиками материала, определяющими его сопротивление развитию трещин в соответствии с (214), являются показатель упрочнения материала т, от которого зависит величина / jg, и относительная разрушающая деформация ё/, зависящая от объемности напряженного состояния. В зоне, расположенной у вершины трещины на ее продолжении (в направлении оси х по рис. 32), создаётся плоское напряженное состояние (01 == Оа и Og = 1 Og = 02 = = 0). При плоской деформации относительные компоненты напряжений Oi= 1 02= 1 Оз= 2fi. Если [c.60]

Метод Гриффитса может считаться приемлемым даже в случае внезапного хрупкого разрушения стали при условии, что напряжение растяжения у края трещины (в зоне узко локальных пластических деформаций) достигает разрушающего значения до того, как пик напряжения начнет понижаться в результате развития пластических деформаций в большом объеме материала. Иначе говоря, должно иметь месть хрупкое поведение материала, например, в условиях низкой температуры, ударной нагрузки и т. д. В связи с этим следует заметить, что типичное хрупкое разрушение мягкой стали при нормальной температуре обязательно бывает связано со значительным уменьшением работы, потребной для распространения трещины. Быстрые вязкие разрушения не могут быть отнесены к этой категории без изменения указанного критерия, так как предельное состояние определяется в данном случае не только величиной модуля упругости, но также и пластическими характеристиками металла. Для реализации быстрого вязкого разрушения необходима значительно большая удельная энергия на единицу поверхности излома, чем нри внезапном хрупком разрушении. Однако развившаяся до некоторой величины трещина пластического разрушения в известных условиях напряженного состояния может перейти в трещину внезапного хрупкого разрушения. [c.313]

Каково происхождение этих дефектов (будем их называть в дальнейшем трещинами), которые возникают в процессе растяжения и ведут к разрыву Если трещины образуются в процессе деформации, то о их природе можно сделать два предположения 1) можно думать, что это локальные ультрамикроскопические трещины, имеющиеся на поверхности, либо рассеянные по всему объему и опасные только на поверхности, которые развиваются при увеличении растягивающих напряжений 2) согласно нашим представлениям, наоборот, опасными дефектами являются нарушения поверхности в местах ее сопряжения с зонами деформации и в момент выхода на нее зон деформации. Отсюда берут свое начало разрушающие кристаллы трещины по плоскостям спайности. [c.39]

Разрушение материалов при периодических многократно изменяющихся напряжениях (порядка миллионов циклов) довольно сильно отличается от разрушения при действии статических или повторяемых малое число раз нагрузках. При переменных напряжениях разрушение даже пластичных материалов происходит внезапно, без заметной пластической деформации. Разрушающее напряжение значительно ниже временного сопротивления, а иногда даже ниже предела упругости материала. Задолго до разрушения начинается процесс постепенного развития микроскопических трещин, возникающих в отдельных кристаллитах и вырастающих затем в одну большую трещину, распространяющуюся на значительную часть сечения. Поверхность, по которой происходит разрушение, имеет две ярко выраженные зоны одну гладкую притертую — зону распространения трещины, и вторую зернистую—-зону непосредственного излома другой части сечения, ослабленного трещиной. [c.40]

С повышением уровня разрушающих напряжений зона пластических деформаций, окружающих вершину трещины, увеличивается, что может исказить асимптотическую оценку напряженного состояния и понятие коэффициента интенсивности напряжений. Переход в этом случае к квазихрупкому состоянию требует для его описания методов нелинейной механики разрушения. В этом случае используют понятие коэффициента интенсивности деформаций [46], а также критерии разрушения, основанные на [c.88]

Установленные для разных марок стекол соотношения между разрушающим напряжением и размером зеркальной зоны излома слабо зависят от размеров образцов, его формы, состояния поверхности, температуры испытания, способа нагружения, предварительной выдержки при повышенных температурах и под нагрузкой, наличия и величины остаточных напряжений. По-видимому, это результат идеально хрупкого состояния испытанных марок стекла, так как раскрытие трещин и неупругие деформации в силикатных стеклах малы. [c.104]

Смысл этого результата состоит в том, что, даже когда трещина зарождается под воздействием больших сдвиговых напряжений, разрушение в целом все-таки может контролироваться величиной приложенных растягивающих напряжений. Экспериментальное подтверждение этого положения получено при испытаниях образцов с надрезом различной толщины при 77К (см. рис. 108) [24]. Перед лавинным двойникованием пластическая зона под надрезом должна достичь критического размера. В толстых образцах растягивающее напряжение под надрезом в момент образования двойников более чем достаточно для немедленного развития любых трещин, зарождающихся в карбидах за счет лавинного двойникования матрицы, с наступлением которого и совпадает окончательное разрушение. В тонких образцах напряженное состояние практически плоское, и растягивающие напряжения при двойниковании недостаточны для роста зародыша трещины. Они могут быть увеличены путем роста пластической зоны, т. е. приложенной к образцу нагрузки. Следовательно, разрушающие нагрузки тонких образцов значительно превышают нагрузки, необходимые для разрушения толстых образцов. Предсказана более сильная температурная зависимость 0/ для разрушения, вызванного двойникованием [уравнение (382)] по сравнению с разрушением, вызванным скольжением, так как Ту существенно изменяется с температурой. Разрушение, вызванное двойникованием, не имеет места при температурах выше 50 К, даже в крупнозернистой низкоуглеродистой стали, если скорости приложения нагрузок невелики и равны обычно используемым в практике стандартных испытаний на вязкость разрушения. Только если происходит ударное нагружение, то зарождение разрушения сколом при температуре окружающей среды можно связать с двойникованием. Тем не менее, двойникование часто связывают и с распространением трещин, так как перед движущейся с ускорением вершиной трещины возникают очень высокие скорости деформации. [c.185]

При этом следует иметь в виду несколько обстоятельств. Во-первых, в основу таких исследований положена идея существования математически острой трепщны. Поэтому испытания следует проводить на образцах с надрезом, приближающимся к идеальной трещине. Из этого исходят и при дальнейших исследованиях. Кроме того, постулируется упруго линейное поведение материала, включая окрестности вершины трещины. Характер разрушения реальных материалов редко совпадает с этой теоретической моделью. Но если зона пластической деформации мала по сравнению с окружающей зоной упругих напряжений, то это допущение обеспечивает вполне достаточное приближение. Из этого следует, что точность метода исследований снижается по мере возрастания разрушающих напряжений и увеличения пластической зоны. [c.110]

Согласно модели В. И. Владимирова и А. Н, Орлова [50], подрастание квазихрупкой усталостной трещины определяется долей материала, разрушающегося под действием нормальных и касательных напряжений. Применение этой модели разрушения металла к участку б внутри зоны пластической деформации, где достигается критическая плотность внутренней энергии материала, позволяет записать [c.250]

Выражения для расчета Ка. различны при различных формах образца и при различных способах нагружения (осевое или внецентренное растяжение, изгиб). Расчет Кс по формулам (3) и (4) ведется методом последовательных приближений. Он правомерен только в том случае, когда пластическая зона мала по сравнению с длиной трещины. Чем ниже предел текучести и меньше длина исходной трещины, тем больше зона пластической деформации. Считается, что разрушающее напряжение в сечении нетто не должно превышать 0,8 сГо,2- При этом обычно лавинное разрушение образца наступает при максимальной нагрузке без постепенного ее спада в процессе роста трещины, и по- [c.95]

При деформации в месте контакта с обрабатываемым материалом струя оказывает разрушающее действие также и на боковые стенки прорези. Под большим давлением струя проникает по микропустотам и трещинам, образующимся в материале в результате разрушения, между слоями наполнителя, расслаивая материал в прилегающей к резу зоне и производя сколы на наружной поверхности, ухудшая тем самым качество обработки. [c.52]

В пластинах, подверженных растяжению, вязкое разрушение происходит, когда напряжение в нетто-сечении превышает напряжение пластического течения а". Механизм разрушения состоит в местной деформации вдоль линии сдвига под углом 450, исходящих от вершины трещины к кромкам образца. Однако в трубе, подвергнутой изгибу, механизм разрушения отличается от пластины. Нижнюю границу разрушающей нагрузки получим при допущении развития пластической зоны в сечении трубы. Силовое равновесие пластического шарнира определяет положение нейтральной оси по углу [c.142]

Для правильного экспериментального определения Кс (или G ) необходимо, чтобы пластическая деформация не была чрезмерной. Так, при сквозной пластической деформации по всей толщине, пластически деформированный объем в вершине трещины оказывается настолько велик, что уже нельзя пользоваться асимптотическими формулами. На основании экспериментальных проверок было ориентировочно установлено, что допустимая пластическая деформация в вершине трещины имеет место, если разрушающее напряжение в петто-сечении образца пе превосходит 0,8 предела текучести материала, определенного на гладких образцах. Критическая длина трещины, используемая для подсчета Яс, в этом случае будет равна не экспериментально определенному значению, а несколько большему — на упомянутую выше величину г . Для приемлемой точности определения значения Кс длина пластической зоны не должна превышать 20% полудлины трещины, иначе вне этой зоны нельзя н0Л1130ваться асимптотическими формулами линейной механики разрушения. [c.131]

Влияние температуры испытаний на долговечность на стадии образования трещин при (Хд = 3 и амплитуде номинальных напряжений Оан, равных пределу текучести Стт (Оав = 1), показано на рис. 7.10. Точки на рис. 7.10 нанесены по результатам расчета на ЭВМ с учетом кинетики местных упругопластических деформаций в зоне концентрации. Предельное число циклов для. заданных Оа и Пон зависит от типа стали и температуры испытаний. Минимальными разрушающие числа циклов оказываются для циклически разупрочняющейся стали ТС (II), а максимальными — для стали Х18Н10Т (III), склонной к циклическому упрочнению. Различие долговечности при этом достигает 20—50 раз. Это различие объясняется разными скоростями накопления повреждений в зонах концентрации, а также абсолютными значениями местных деформаций (их величина для стали II в 2,1— 3,1 раза больше, чем для стали III. Для циклически стабильной при 20° С и склонной к деформационному старению стали 22к (I) при температурах старения долговечность уменьшается в 2—2,5 раза за счет снижения пластичности. [c.263]

Поля деформаций при квазистатиче-ском(Л/=23циклам) и статическом разрушениях идентичны, а также одинаковы и разрушающие деформации. На рис. 35 приведены величины интенсивностей накопленных деформаций, обуславливающих образование трещины, в зависимости от числа циклов (или исходного уровня нагрузок) для однородного напряженного состояния при различных асимметриях циклов напряжений и для полосы с отверстием в зоне концентрации при пульсирующем цикле нагрузки, соответствующем асимметрии цикла напряжений г = —0,6 (линия AB ). Здесь же даны кривые [c.114]

Тонкине [223] использовая теорию Дагдейла [205] для определения размеров пластической зоны впереди распространяющейся трещины. Он показал, что разрушающее усилие в вершине трещины пропорционально произведении пластической деформации на размф пластической зоны. Таким образом, поведение материала при напряжениях выше предела выносливости характеризуется степенным уравнением [c.156]

Поскольку скол обычно связывают с меньшими локальными деформациями, чем деформации, соответствующие пластическому разрыву, то механизм разрушения неразрушенных связей важен с точки зрения явлений распространения и остановки трещины. А именно, при прочих одинаковых условиях продолжение распространения было бы легче и остановка более затруднена, если бы механизмом разрушения связей являлся скол. Следуя Коттреллу [5] и обозначая через а среднее разрушающее напряжение в зоне разрушения, содержащей разрушенные области, и через Фр предельное пластическое смещение в конце трещины, т. е. Фр — раскрытие трещины, связанное с разрушением неразрушенной связи, работу, затрачиваемую на образование единицы новой поверхности разрушения, можно записать в виде ур=ОуФр. РГзменение механизма разрушения связи, вероятно, в большей степени влияет на Фр, чем на Оу, и Фр будет значительно ниже в случае скола, чем при пластическом разрыве. [c.149]

Характеристики и aj 2 используют при определении параметров диаграмм статического деформирования при высоких температурах о ). По этим диаграммам анализируют кинетику местных упругопластических деформаций в зонах и вне зон концентрации напряжений, а также в окрестности трещин. Как следует из, экспериментов, с понижением (по Отношению к комнатной) температуры и увеличением скорости деформиро-. вания сопротивление упругопластическим деформациям и разрушению увеличивается по экспоненциальному или степенному закону [2, 10, 12, 17]. По мере приблил ения предела текучести к пределу прочности гладкого образца разрушающие деформации для гладкого образца уменьшаются. Зависимость пределов текучести [c.47]

ВЫЧИСЛЯЮТ временное сопротивление статич. изгибу в кг/см . В этой ф-ле г — расстояние между опорами в см, Ь и Л — ширина и высота (по направлению де ствующей силы) образца в см. В зависимости от формы поперечного сечения бруска и различных неправильностей в строении Д. разрушение при изгибе может произойти как от напряжений растяжения или сжатия, так и скалывания. Т. к. соиротивление сжатию вдоль волокон меньше, чем растяжению, то разрушение при изгибе чаще всего начинается от сжатия, хотя невооруженным глазом оно м. б. и незаметно. Видимое же разрушение происходит в растянутой зоне разрывом крайних волокон. Наличие в бруске скрытых трегцин, проходящих в плоскости, параллельной нейтральному <- лою, резко снижает сопротивление скалыванию, и в атом случае разрушение происходит от скалывающих напряжений, вызываю-)цих сдвиг одной части образца по другой в плоскости трещины. Сопротивление изгибу бо.11ее полно характеризуется работой, за-г траченной на излом. Точка приложения груза из-за прогиба образца перемещается, и груз ири отом перемещении производит определенную работу, поглощаемую Д. Диаграмма изгиба и служит для определения величины атой работы. Площадь диаграммы изгиба, характеризующая работу, зависит не только от разрушающего груза и соответствующей ему стрелы прогиба, но также и от формы линии, выражающей зависимость между грузом и деформацией (стрелой прогиба), и угла ее с осью абсцисс. Если обозначить через / стрелу прогиба в момент разрушения, Р —разрушающий груз, то площадь диаграммы или работу прп изгибе можно выразить ф-лои Г = г Р/, [c.106]

Получаем, что для учета пластической зоны достаточно в формуле коэффициента интенсивности напряжений заменить нолу-длину трещины Z на ZH- г . В этом и состоит так называемая поправка на пластичес1 ую деформацию при вычислении Кс по формуле для К. Эта поправка расширяет область справедливости линейной механики разрушения по разрушающим напряжениям в сторону их увеличения, но критическим длинам трещин — в сторону их уменынения. При плоской деформации пластическую поправку (в силу ее малости) можно не вводить. [c.75]

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования прочности гибких металлических рукавов показали, что ответственными за разрушения при малоцикловом нагружении являются упругопластические деформации в наиболее нагруженной зоне гофрированной оболочки. По моменту образования трещины разрушающие циклические деформации металлорукавов соответствуют разрушающим деформациям конструкционного материала при одном и том же числе циклов жесткого нагружения. Величина деформации изделия может быть определена с привлечением решения задачи о циклическом упругопластическом нагружении гофрированной оболочки [53, 55] либо приближенными способами [39]. Отмеченные обстоятельства позволяют оценивать малоцикло-вую прочность металлорукавов с учетом работы конструкции за пределами упругости. [c.197]

ХРУПКОСТЬ—свойство материала разрушаться при небольшой (преим. упругой) деформации под действием напряжений, ср. уровень к-рых ниже предела текучести. Образование хрупкой трещины и развитие процесса хрупкого разрушения связаны с появлением малых локальных зон пластич. деформации (см. Прочность твёрдых тел). Относит, доля упругой и пластич. деформации при хрупком разрушении зависит от свойств материала (характера. межатомных и межмолекулярных связей, микро- и криеталлич. структуры) и условий работы. Приложение растягивающих напряжений по трём гл. осям (трёхосное напряжённое состояние), концентрация напряжений в местах резкого изменения сечения детали, понижение темп-ры и увеличение скорости нагружения, а также повышение запаса упругой энергии нагруженной конструкции способствуют переходу материала в хрупкое состояние. Напр., существенно упругий материал мрамор, хрупко разрушающийся при растяжении, в условиях несимметричного по трём гл. осям сжатия ведёт себя как пластичный материал чем выше концентрация напряжений, тем сильнее проявляется X. материала, и т. д. [c.417]

Разрушение большого числа конструкционных пластичных сталей (малоуглеродистые и низколегированные) широко применяемых в машиностроении, сопровождается образованием местных или обших упругопластических деформаций по, всему разрушаемому сечению. Расчетное определение величин разрушающих нагрузок при этом на основе соответствующих уравнений линейной механики разрушения оказывается невозможным, даже с учетом поп.равок на размеры зон пластических дeфop.vIaций. Более удовлетворительные результаты получают при использовании деформационных критериев разрушения, в частности критического раскрытия трещин. Однако такой подход к определению предельных эксплуатационных нагрузок оказывается недостаточны.м. Экспериментально определяемое на лабораторных образцах критическое раскрытие трещин существенно зависит от абсолютных размеров сечений, температур, скоростей и способов нагружения и т.д. Поэтому в связи с этим расчет прочности в хрупких состояниях должен проводиться с привлечением дополнительных критериев, к [c.69]

Как разрушающая деформация, так и прочность заметно снижались после отжига после отншга при 1500 F (816° С) в течение 69 ч прочность снизилась до 25 ООО фунт/кв. дюйм (17,6 кгс/мм ). При нагружении в поперечном направлении происходило почти полное разрушение волокон. Излом проходил через зону реакции в область охрупчепной матрицы, однако он становился вязким, когда трещина распространялась в неповрежденную матрицу. [c.328]

Увеличение скорости деформации повышает переходные температуры Tqy, Тху и Tf. Поскольку с повышением скорости нагружения увеличивается предел текучести, то при данной температуре требуется меньшая пластическая зона под надрезом для появления растягивающего напряжения, достаточного для роста зародыша трещины скола. Изменение Tqy схематически представлено на рис. 117. Предполагается, что критическое значение разрушающего напряжения скола со скоростью деформации не меняется. Абсолютный прирост переходной температуры АТоу обусловливается ее исходным значением, так как зависимость предела текучести от температуры нелинейна. Если Tqy находится в об- [c.203]

Несмотря на то что возможно существование молекулярного водорода высокого давления в пустотах, тем не менее общераспространенное мнение и имеющиеся доказательства сводятся к тому, что атомарный водороЖ мигрирует р зоны деформации, где оказывает охрупчивающее дейстаие. Механизм этого неясен. Возможно, что водород ослабляет сцепление в решетке металла у острия трещины. Он может собираться в местах дислокаций и предотвращать пластическую деформацию таким образом, разрушающие напряжения у острия трещины достигаются раньше, чем условия протекания пластической деформации., [c.193]

Раскрытие трещины и общий механизм хрупкого разрушения. Трудность применения метода линейной механики разрушения к сравнительно вязким конструкционным сталям низкой и средней прочности объясняется тем, что в этих случаях разрушение может быть связано со значительной локальной пластичностью. В таких материалах во время испытания образцов стандартных размеров с надрезом при нормальных скоростях деформации перед разрушением впереди напряженной трещины может распространяться пластическая зона. Вследствие этого невозможно проанализировать упругое напряженное состояние и вычислить показатель вязкости разрушения Кс- Уэллс (1969 г.) разработал метод, приняв, что неустойчивое распространение дефекта происходит при его критическом раскрытии около вершины (критическое раскрытие трещины или OD). Он предполагал, что это значение одинаково для реальных конструкций к образцов небольших размеров подобной толщины. Экспериментальное подтверждение было получено несколькими специалистами. Например, результаты определения разрушающих напряжений для охрупченных труб высокого давления из сплава циркония хорошо согласовывались с данными испытаний на изгиб образцов небольших размеров с надрезом для исследования критического раскрытия трещины (Фернихауф и Уоткинс, 1968 г.). Хорошее соответствие наблюдалось между поведением материалов при инициирующих испытаниях широкого листа и на изгиб образцов натурной толщины для выявления величины критического раскрытия трещины (Бурде-кин и Стоун, 1966 г.). В условиях малой пластической деформации можно показать, что усилие распространения трещины G есть произведение предела текучести Оу и критического раскрытия трещины б [c.236]

Исследование разрушенных образцов показало, что существует локализованная пластическая деформация, сосредоточенная на участке шириной 0,1. .. 0,2 мм. Эта область представляет собой неглубокую канавку, по склону и дну которой движется разрушающая сквозная трещина. Ширина трещины на порядок меньше ширины деформированной зоны — 0,01 мм. Трещина не доходит до конца деформированной зоны на 0,5. .. 1,0 мм, превращаясь на этом участке в мелкую сетку разрывов. Эта область должна быть квалифшдарована как миниатюрная зона утяжки — шейка. [c.139]

В случае нагружения большой пластины с центральным надрезом, когда зона пластической деформации мала по сравнению с шириной пластины, напряжение, необходимое для нестабильного роста трещины, выражают как о = КсЦяа, где а — половина длины трещины. Таким образом, параметр Кс численно равен разрушающему напряжению в пластине с трещиной полу-длиной 11пмм. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...