Коэффициент в зоне трещины

В критической зоне минимальных запасов прочности в деталях формируется трещина глубиной I = KxJ aYf длиной L = = (2- 10) I и с радиусом вершины трещины, равным двум-трем радиусам усталостной трещины ресурс определяют при I = = (0,45ч-0,65) Я (в формулах / — безразмерный коэффициент, учитывающий форму трещины и характер нагружения Н — толщина стенки детали в зоне трещины). [c.141]

Наибольшее применение для изучения развития трещин в широком диапазоне температур получили плоские образцы с начальными трещинами при внецентренном растяжении [110, 124]. Однако образцы такого типа целесообразно использовать при сравнительно низких уровнях размахов коэффициентов интенсивностей напряжений когда размеры пластических зон Гт меньше длины трепщны I и при положительных значениях коэффициентов асимметрии по напряжениям. При образовании в опасном сечении развитых упругопластических деформаций и деформаций ползучести и при знакопеременном нагружении следует применять осевое нагружение образцов с регистрацией номинальных деформаций. При однократном и малоцикловом нагружениях в условиях комнатных температур используются [110] плоские образцы с симметричными центральными или боковыми трещинами. Прецизионные делительные сетки с малым шагом наносятся в зоне трещин на боковых полированных поверхностях образцов. При повышенных температурах в силу определенных трудностей с получением равномерного распределения температур по ширине и длине рабочей части применение плоских образцов становится менее рациональным, чем цилиндрических трубчатых. Для обеспечения возможности измерения местных деформаций и размеров пластических зон в вершине трещины статические и малоцикловые испытания при высоких температурах должны проводиться в соответствующих инертных газовых средах или в вакууме. [c.220]

Так, по данным Государственного союзного тракторного научно-исследовательского института (НАТИ), отношение наработки после появления трещины к наработке при полном завершении испытаний для сварных металлоконструкций рам автомобилей и тракторов составляет 0,23—0,70. Допуск к работе конструкций с трещинами часто вызван производственной необходимостью и почти всегда (при соответствующей оценке надежности) экономически целесообразен. Уже новые изделия могут иметь трещины, поэтому определение времени работы деталей с трещинами является актуальной научно-технической задачей. Ее решение может быть основано на линейной механике разрушения. Основные ее результаты можно сформулировать следующим образом живучесть элементов конструкций с трещинами зависит от напряженного состояния в зоне трещины и скорости ее развития напряженное состояние в зоне любой трещины и при любом способе нагружения может быть описано с помощью лишь трех параметров — коэффициентов интенсивностей напряжений Ki, Км и Кщ (принцип микроскопа). [c.170]

Отсюда следует, что по коэффициенту Кх достаточно точно можно определить напряжения Оу при 0 = 0, а также аналогично и все другие напряжения в зоне трещины. [c.30]

Несимметричные циклы нагружения. Процесс нагружения материала в зоне трещины в случае несимметричного нагружения характеризуется циклами изменения коэффициента интенсивности напряжений, а за параметры циклов принимаются максимальное /Стах и минимальное К пип значения КИН, размах нагружения Кр и среднее значение цикла Кт (рис. 5.5). Величины Кр и Кт определяются соотношениями [c.41]

Далее в формулы для определения напряжений и деформаций в зоне трещины вводятся относительные напряжения ст — а/ао.2 и относительные (по отношению к ео,г) деформации 8=е/ео,2- Тогда соотношение для определения Ki в упругой области записывается в виде /fi = а - /яГ а коэффициент концентрации деформаций — в виде [c.23]

Линейная механика разрушения, в рамках которой наибольшее значение имеют коэффициент интенсивности напряжений и его критическое значение, явилась основой расчетов прочности с учетом дефектов типа трещин при сравнительно небольших уровнях номинальных напряжений в зоне трещин (порядка 0,3—0.6 от предела текучести). Вместе с тем для ответственных и высоконагруженных элементов конструкций при фактических уровнях напряжений в зонах трещин, достигающих предела текучести или превышающих его, и реальных размерах дефектов, удовлетворяющих нормам дефектоскопического контроля, использование уравнений и критериев линейной механики разрушения становится необоснованным. При этих условиях размеры пластических зон превышают размеры трещин и сами трещины могут оказаться в пластически деформированных областях элементов машин и конструкций. [c.7]

Анализ перераспределения напряжений и деформаций в зонах трещин позволяет количественно описать поле упругопластических деформаций и заменить в расчетах коэффициенты интенсивности напряжений на коэффициенты интенсивности деформаций. Деформационные параметры нелинейной механики разрушения дают возможность выполнить расчеты прочности на стадии проектирования. При этом используют упомянутые выше фундаментальные характеристики механических свойств, в которых учтено влияние основных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов и дефектов типа трещин. [c.7]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

Из практики известно, что усталостные трещины (рис. 7.20, а) возникают у основания зуба в зоне растянутых волокон. Это происходит потому, что основание зуба является местом, где возникают наибольшие напряжения изгиба и концентрация напряжений, последнее будем учитывать, вводя в расчеты теоретический коэффициент концентрации напряжений К . [c.138]

Влияние отверстий на развитие усталостных трещин состоит в следующем [22. Если на пути развивающейся усталостной трещины встречается круглое отверстие, то тормозящий эффект этого отверстия, проявляющийся после входа в него трещины (независимо от размера и расположения отверстия), практически компенсируется ускорением роста трещины при ее приближении к отверстию (за счет увеличения коэффициента интенсивности напряжений) и увеличением размера повреждения (за счет присоединения к повреждению самого отверстия). Ускоренному появлению вторичной трещины из такого рода отверстий может способствовать, по-видимому, предварительная интенсивная наработка в зоне отверстия. [c.173]

При переменных напряжениях концентрация напряжений снижает предел выносливости деталей как из пластичных, так и из хрупких материалов. Это объясняется тем, что многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Снижение предела выносливости при симметричном цикле напряжений оценивают эффективным (т. е. действительным) коэффициентом к о н ц е н г ра-ции напряжений, который кроме геометрической формы деталей отражает свойства материала, или, как говорят, его чувствительность к местным напряжениям. [c.21]

Конечная цель всех исследований закономерностей усталостного разрушения управлять процессом распространения трещин путем его моделирования, вводя обоснованный контроль в зонах распространения трещин, сопоставляя прогноз с реализуемым процессом. По результатам контроля уточняются данные моделирования и обосновывается периодичность осмотров деталей по критерию роста трещин, а также разрабатывается система воздействия на деталь с трещиной в условиях эксплуатации или при ремонте с целью уменьшения скорости роста трещины вплоть до ее полной остановки. С точки зрения организационной структуры несомненно, что полностью система управления может быть реализована при взаимодействии многих организаций и научных направлений. Вместе с тем следует выделить решение задачи, являющейся основной, связанной с представлением о том, как ведет себя металл с развивающейся усталостной трещиной при эксплуатационном нагружении. В этом направлении выполнено множество исследований, которые обобщены, например в [6-11]. Из рассмотрения в качестве характеристики процесса разрушения скорости роста трещины и коэффициента интенсивности напряжения изучены различные внешние воздействия для множества конструкционных материалов. Однако все попытки ввести единообразное описание кинетического процесса до настоящего времени не дали положительного результата. [c.21]

В середине 70-х гг. методом граничных элементов широко пользовался Круз с сотрудниками [62—66]. В этом подходе поверхность трехмерного тела, включая поверхность трещины, моделируется двумерными (поверхностными) элементами, внутри которых интерполируются перемещения и усилия. Эти поверхностные (граничные) элементы могут иметь произвольную форму, например они могут быть двумерными изопараметриче-скими криволинейными. Далее, плоские элементы, одна из сторон которых совпадает с отрезком фронта трещины, могут принадлежать к такому типу изопараметрических элементов, которые содержат описания перемещений в функции г (где г — нормальное радиальное расстояние от фронта трещины) [64, 65, 67, 68]. Пользуясь методом граничных элементов, который приводит к уравнению типа (4.14), перемещения и усилия рассчитывают для узлов, находящихся на границе твердого тела и, следовательно, на поверхности трещины. Коэффициент К определяют экстраполяцией, пользуясь величинами перемещений узлов, находящихся вблизи фронта трещины [67, 68]. В работе [68] приведено впечатляющее исследование полуэллип-тического поверхностного дефекта в пластине, подвергнутой такому нагружению, что нормальные напряжения в зоне трещины могут быть представлены полиномами вплоть до четвертого порядка по толщине пластины, т. е. по направлению t, причем эти напряжения аппроксимируются в пластине без трещины. В этой работе представлены результаты для различных отношений глубины трещины к толщине пластины ajt отмечено, что точность расчетов составляет порядка 5%. В [67, 68] была использована методика подконструкций, благодаря которой вблизи поверхности трещины применялась более мелкая сетка из работы [c.207]

Параметры Ирвина /С и G характеризуют поле напряжений в зоне трещины и ее поведение при приложении внешней нагрузки. Они служат критериями оценки вязкости разрушения. Параметр К. — коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины, или локальное повышение растягивающего напряжения у ведущего конца трещины, параметр G характеризует энергию, затрачиваемую при увеличении трещины на единицу длины. Для плосконапряженного и плоскодеформи-рованного состояния указанные параметры обозначают соответственно Кс и G и Ki и Gj . [c.31]

ОрОван вместо удельной поверхности энергии предложил использовать значение фиктивной энергии G, состоящей из двух членов из поверхностной энергии и из энергии, отнесенной к микроскопической по размерам поверхности пластической деформации, возникающей в зоне трещины. Эта фиктивная энергия, т. е. энергия преодоления в моМент распространения трещины, или же энергия, необходимая для распространения на единичном пути трещины единичной длины, есть, в сущности, вязкость разрушения. Вязкость- разрушения находится в тесной Связи с рассмотренным выше коэффициентом интенсивности напряжения [c.40]

Н.А. Махутовым [33] описана методика и дан вывод выражений для коэффициента интенсивности деформаций. Основное значение эта характеристика имеет в тех случаях, когда в процессе нагружения и разрушения в зоне трещины возникают повышенные местные пластические деформации. [c.56]

Если ввести понятие условного теоретического коэффициента концентрации интенсивности напряжений в воне трещины К8К отношение интенсивности местных напряжений к интенсивности номинальных напрямсе-ний [2], то для случая плоского напряженного состояния в зоне трещины при 0= 0 на основании (101) можно записать [c.39]

Долговечность образцов состоит из инкубационного периода и периода докритпческого роста трещин. Инкубационный период — это время от приложения к образцу нагрузки до начала докритического роста трещины, когда скорость превышает 4 10 ° мм/с. Этот период, наблюдаемый, например, при испытаниях пластичных материалов, зависит от начального коэффициента интенсивности напряжений и увеличивается с его понижением. Природа инкубационного периода различна. Это может быть время, необходимое для растворения коррозионной средой окисной пленки в вершине трещины или время, необходимое для проникновения водорода в металл и диффузии его в зону предразрушения. [c.362]

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под ди аграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений К,, К , К, . Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = Kjj,, где — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной. [c.80]

При исследовании сварных соединений необходимо ориентироваться на испытание образцов, в которых воспроизведены условия сварки и эксплуатации конструкций. Необходимо также учитывать особенности дефектов сварки, которые имеют остроту концентратов, существенно отличную от остроты трещины. Например, радиус в вершине непро-вара или несплавления может изменяться от 0,001 до 2 мм. Этот онцентратор может работать как трещина и в то же время иметь значительные отличия от нее с увеличением радиуса в вершине. Поэтому формс1льный подход при оценке трещиностойкости сварных конструкций может привести к серьезным ошибкам. В связи с этим представляется весьма важным моментом прежде всего определение влияния начального радиуса концентратора на ei о критическое раскрытие 6 . Для этой цели воспользуемся результатами работы /27/, где для оценки сопротивляемости сварных соединений квазихрупким разрушениям был предложен критерий — критический коэффициент интенсивности деформаций, учитьгаающий изменение механических свойств метал га в зоне концентратора в процессе термопластического цикла сварки и величину радиуса в его вершине. При этом [c.82]

Если задержка водородного охрупчивания связана не с переносом водорода в зону предразруше-Н1Ш, а с его проникновением в металл сквозь барьерную окисную пленку, образовавшуюся в результате взаимодействия металла со средой, то кинетика коррозионного роста трещины будет определяться условиями их образования и разрушения. Это в первую очередь касается циклического нагружения, когда от уровня коэффициента интенсивности напряжений и частоты нагружения будет зависеть плотность защитных пленок, препятствующих проникновению водорода в металл. [c.345]

Упругопластическоё распределение деформации в окрестности трещины является основой для определения деформационных критериев хрупкого разрушения. Ранее приведенное выражение для коэффициента интенсивности напряжений К=Оу Y2ж) позволяет приближенно определить протяженность пластической зоны (зоны текучести) Гт на продолжении трещины. Полагая в конце пластической зоны равенство местных напряжений Оу пределу текучести От, можно записать [c.30]

Иначе обстоит дело, если конструкция из хрупкого материала. Действительно, если максимальное напряжение а ях в зоне концентрации достигает предела прочности а , то в той точке, где а = = сгтах, зарождается трещина. Она усиливает концентрацию и продолжает расти, пока не произойдет разрушение тела. Таким образом, для тела из хрупкого материала, если его рассчитывать по формулам, приведенным в гл. IV и V, предельным напряжением следует считать а щ = Од/ад. Здесь, однако, нужна одна оговорка. Оказывается, что снижение предельного напряжения при одном и том же значении геометрического коэффициента концентрации для разных хрупких материалов весьма различно. Так, например, прочность закаленного образца из высокоуглеродистой стали очень сильно снижается при наличии надреза. В то же время чугун малр чувствителен к надрезам. Этот факт объясняется тем, что большинг [c.166]

Момент смыкания скосов от пластической деформации по всему сечению пластины определяется достижением размера зоны пластической деформации, равного половине толщины пластины. С возрастанием пластичности материала такая ситуация может быть реализована при меньшей длине трещины в растягиваемой пластине, а следовательно, при меньшем уровне коэффициента интенсивности напряжения. В зоне долома пластическая зона может существенно превышать толщину пластины. Так, например, в пластине толщиной 3 мм из высокопластичного магниевого сплава МА18 (8=18 %, [c.109]

Переход к положительному соотношению главных напряжений приводит к снижению размеров зоны пластической деформации в момент перегрузки. Поэтому роль остаточных сжимающих напряжений в задержке трещины резко снижается. Снижается и шероховатость поверхности излома, влияющая на задержку трещины в результате уменьшения размеров зоны статического проскальзывания трещины. По мере возрастания соотношения главных напряжений происходит снижение размеров зоны пластической деформации в момент перегрузки и одновременно уровня эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений, который руководит ростом трещины после перегрузки. Начиная с некоторого соотношения главных напряжений происходит возрастание длительности задержки трещины при возрастании соотношения главных напряжений. Изменение знака соотношения главных напряжений приводит к снижению тормозящей роли компоненты напря- [c.436]

Расчеты по уравнению (9.29) показали, что для реализации имеющейся у диска № 2 зависимости шага усталостных бороздок от длины трещины напряженность материала диска в зоне зарождения трещины должна была в 2,1 раза превышать его напряженность при критических размерах трещины (см. рис. 9.476). Численное значение эквивалентных напряжений для полуэллиптиче-ской трещины можно определить по эквивалентному коэффициенту интенсивности напряжения = 62,5 МПа м / , отвечающему переходу сплава ВТ8 к нестабильному разрушению, из формулы Ирвина [15] [c.525]

Выдержка материала под нагрузкой при достижении порогового коэффициента интенсивности напряжения меняет ситуацию в вершине трещины в связи с проявлением материалом чувствительности к характеру его нагружения. Зона пластической деформации при выдержке перестает быть тормозящим фактором в процессе сохранения неизменным зфовня внешней нагрузки. Происходит медленное подрастание трещины при смешанном внутри- и межзереином скольжении (см. рис. 10.76, в), причем процесс внутризеренного [c.546]

Смотреть страницы где упоминается термин Коэффициент в зоне трещины : [c.39] [c.198] [c.28] [c.46] [c.136] [c.256] [c.23] [c.35] [c.41] [c.220] [c.220] [c.105] [c.353] [c.111] [c.329] [c.338] [c.64] [c.397] [c.402] [c.404] [c.413] [c.680]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...