Нагрузки на стадии образования трещин

Применительно к наиболее ответственным конструкциям (атомные и химические реакторы, сосуды для транспортировки токсичных газов и жидкостей под давлением) выполнение пп. 1—5 осуществляется для стадии образования макротрещин. При этом указанные выше запасы по нагрузкам ид, деформациям 1 и долговечности гея определяются по уравнениям типа (1.3) кривых малоциклового или длительного циклического разрушения, получаемых по критерию образования макротрещин. Однако опыт эксплуатации и испытаний большого числа элементов конструкций при малоцикловом нагружении показывает, что долговечность на стадии развития трещин сопоставима или в 2—5 раз превышает долговечность на стадии образования трещин. Это позволяет за счет уточнения расчетов прочности и ресурса по первой и второй стадии повреждения увеличить срок безопасной эксплуатации конструкций. [c.20]

Для однородного хрупкого материала неравномерность распределения напряжений из-за концентрации сохраняется на всех стадиях нагружения и при статических нагрузках. В местах действия максимальных напряжений начинается разрушение материала (путем образования трещин). Особенно чувствительна к концентраторам закаленная сталь и тем больше, чем выше ее характеристики прочности. Эффективный коэффициент концентрации напряжений для хрупких однородных материалов весьма близок к теоретическому. Следовательно, для хрупкого материала в расчетах на прочность при статических нагрузках можно пользоваться теоретическими коэффициентами концентрации напряжений. [c.120]

На участке сечения в зоне датчиков Д-56 и Д-76 в упругой стадии работы оболочки верхняя и нижняя ее грани были растянуты. После приложения нагрузки, равной 10 000 Н (рис. 3.33), деформации растяжения верхней грани оболочки в этой зоне уменьшились, что связано с образованием трещины в месте примыкания полки к ребрам от действия положительных моментов. [c.246]

В противоположность большому объему теоретических и экспериментальных работ по хрупкому разрушению сколом образцов с надрезами, относительно мало работ по изучению условий возникновения вязких трещин. Общая картина вязкого разрушения обычно включает образование пор вокруг включений или частиц второй фазы с последующим их ростом в продольном и поперечном направлениях до полного слияния при увеличении нагрузки. На эту стадию роста пор может влиять гидростатическая компонента напряжения, так как поперечные главные растягивающие напряжения облегчают рост пор. [c.192]

Появление или зарождение трещины в подавляющем большинстве случаев связано с переходом неострой зазубрины (выточки, надреза) в идеально острую трещину, свойственную данному материалу. Под влиянием возрастающей нагрузки происходят местная пластическая деформация, механическое упрочнение и, наконец, образование трещины. На процесс зарождения трещины не влияет ни скорость нагружения, ни кинетическая энергия, хотя высокая скорость нагружения изменяет свойства материала, определяющие стадию зарождения трещины. [c.13]

Выявленные закономерности могут быть объяснены следующим образом. Нагружение сопровождается образованием переднего фронта усталостной бороздки, что аналогично образованию зоны вытягивания при перегрузке. Притупление вершины трещины вследствие пластической деформации металла заканчивается при достижении максимальной нагрузки цикла. Далее на начальной стадии нисходящей ветви уменьшения нагрузки впереди притупленной вершины трещины образуются дислокационные трещины. Последующее уменьшение нагрузки приводит к образованию вторичных бороздок вследствие ротационной [c.211]

Общим на первой стадии процесса образования трещин является совместное действие напряжений в материале и неустойчиво пассивное состояние поверхности. При этом опасны как внешние напряжения (растягивающие, изгибающие и эксплуатационные напряжения или переменные нагрузки), так и внутренние (остаточные напряжения от деформаций, обработки, сварки и пр.). Вредны также слабо окисляющие растворы, растворение в которых, однако, приводит к образованию только недостаточно стабильных (повреждаемых), защитных или пассивных пленок. [c.40]

В результате выполненной селекции сигналов АЭ применительно ко второй стадии процесса роста усталостных трещин, когда формирование усталостных бороздок являлось доминирующим, было выявлено, в какой части цикла реализуются ротационные эффекты (рис. 3.30). Для более наглядного представления полученных результатов шкала по напряжению цикла была растянута два раза. Очевидно, что на полученных картограммах имеет место образование геометрической фигуры в виде вытянутого языка , расположенного непосредственно в районе максимального уровня напряжения цикла. Этот факт согласуется с тем, что наиболее интенсивно ротационные эффекты могли бы иметь место в пластической зоне на восходящей ветви нагрузки именно при максимальном раскрытии берегов трещины. На нисходящей ветви наи- [c.172]

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

Образование и развитие трещин. Конструкция модели и результаты ее исследования в упругой стадии описаны в 2.2.4 настоящей работы. Первые видимые трещины в модели образовались от действия положительных моментов в нижней части ребер в зоне их пересечения при нагрузке 4000—6000 Н. При нагрузке 5000—8000 Н от действия положительных моментов образуются трещины в месте примыкания полки к ребрам на расстоянии 15— 30 см от места приложения нагрузки. Трещины раскрываются только с нижней стороны оболочки и при увеличении нагрузки развиваются в обоих направлениях (в сторону пересечения ребер и к контурной диафрагме). С развитием трещин уменьшается [c.243]

Характеризуя изменения, происходящие при периодических нагревах и охлаждениях композиционных материалов, следует указать и на трансформацию поверхности сб-разца. Относительно гладкая в исходных образцах поверхность после термоциклирования становится шероховатой, с многочисленными выступами и впадинами. Степень повреждения поверхности возрастает с числом циклов, и темп этого роста увеличивается с повышением верхней температуры цикла. На дальних стадиях высокотемпературного термоциклирования на поверхности образцов просматриваются следы упрочняющих волокон. Термоциклирование под нагрузкой ведет и к образованию поверхностных трещин. [c.199]

Таким образом, изменение микротвердости сталей ТС и 22к в зависимости от ширины петли или накопленной деформации также показывает, что процесс упругопластического деформирования не является монотонным, а протекает в три стадии (рис. 5.33). Первая из них характеризуется упрочнением материала с образованием полос скольжения и протекает в первые 10—15 циклов нагружения. Вторую стадию отличает интенсивное разупрочнение материала, связанное либо с накоплением пластических деформаций и образованием грубых полос скольжения, когда имеет место квазистатическое разрушение, либо циклических повреждений в виде микротрещин, когда разрушение имеет усталостный характер. На второй стадии нагружения идет накопление деформаций, а также статических и циклических повреждений. Третья стадия связана с развитием магистральной трещины и окончательным разрушением образца. При этом идет сильное накопление деформаций в случае мягкого нагружения или снижения нагрузки (при нагружений жестком) без существенного изменения микротвердости. [c.216]

Поведение материала при постепенно уменьшающихся температурах иллюстрируется на рис. 15. Диаграммы зависимости нагрузка — прогиб подобны до точки максимума, но при постепенно снижающихся температурах правая часть диаграммы отрезается на ранних стадиях нагружения за счет образования хрупкой трещины. Поведение мате- [c.383]

Во время нагружения балок после образования наклонных трещин на боковых гранях эта арматура задерживает развитие трещин по высоте и тем самым увеличивает промежуток между появлением косых трещин на гранях и разрушением элемента. Это видно при испытании образцов со слабым поперечным армированием или при его отсутствии. Так, балки, армированные только продольной арматурой, после образования первых наклонных трещин выдерживали еще значительное увеличение нагрузки. Учитывая сказанное, можно рекомендовать в балках, работающих на косой изгиб с кручением, напрягать как нижнюю, так и верхнюю продольную арматуру. При этом верхнюю напрягаемую арматуру необходимо ставить в количестве 15—20% площади сечения нижней арматуры, предварительно рассчитав сечение по трещиностойкости верхней зоны в стадии изготовления, транспортирования и монтажа. Величину предварительного напряжения верхней арматуры следует выбирать, чтобы в предельном состоянии напряжения в ней оказывались сжимающими. [c.215]

Считают, что второй пер,иод связан с интенсивным образованием вакансий и их оттоком в субмикроско-пические нарушения сплошности. С появлением субми-кроскопических трещин плотность дислокаций уменьшается и, следовательно, облегчается движение доменных границ. Поэтому если в первом периоде магнитная проницаемость снижается, а электрическая проводимость не изменяется, то во втором периоде магнитная проницаемость увеличивается, а электрическая проводимость снижается. В третьем периоде субмикроскопические трещины перерождаются в микротрещины. При этом движение доменных границ еще больше облегчается, что вызывает увеличение магнитной проницаемости. При увеличении напряжений плотность образующихся полос скольжения выше и поэтому трещины появляются раньше. Важным предшественником их появлеиия является возникновение на поверхности детали шероховатости. На процесс упрочнения при начальных стадиях зарождения трещины оказывает влияние большое число факторов (вид нагружения, способ задания нагрузки, уровень нагружения, асимметрия цикла и т. д.). Общая долговечность образца с увеличением его размеров уменьшается, [c.160]

В теории дислокации рассматривается несколько механизмов образования и роста трещин путем торможения и скопления дислокаций на препятствиях (например, у границ зерен), объединения вакансий, образованных ступеньками на движущихся дислокациях, и др. По данным С. Н. Жуковского и Э. Е. Тома-шевского, время до разрушения, долговечность под нагрузкой, определяется скоростью роста трещин на ускоренной стадии Хе - [c.32]

При анализе долговечности тел, работающих под нестационарной нагрузкой, в области ползучести материалов, необходилю различать количество изменений нагрузки или время до появления первоначальных макротрещин ( р)/ длиной /о, способных к развитию, и количество изменений нагрузки N , или время (/ ), р до развития этой трещины из /о до критической длины / р. вызывающей излом тела. Эти две стадии протекают по различным закономерностям. Процесс образования трещины длиной /о из первоначальных дефектов металла является процессом суммирования повреждения, осуществляющемся в ограниченном объеме материала (процесса кумуляции повреждений). В этом случае является решающей су.м.марная работа деформации, необходимая для разрушения Kped)h зависящая для данного типа стали от структуры и температуры. Если одновременно действуют механические и температурные циклы напряжения, можно в соответствии с люделью исчерпывания способности к деформации в но-вреждаелюм объеме металла (обыкновенно на поверхности тела, где действует полагать [c.265]

Холодные трещины. Причиной образования холодных трещин является перекос отливки при съеме с пресс-фор р ты и несоответствие химического состава сплава оптимальному. Следовательно, предупреждение холодных трещин необходимо начинать уже на стадии проектирования пресс-формы. Выталкиватели должны быть расположены равномерно по всему контуру отливки, чтобы обеспечить съем отливки без перекосов в местах обнажения формы — вокруг стержней и выступов формы необходимо устанавливать дополнительные выталкиватели. Плоские крупногабаритные отливки для предупреждения холодных трещин предпочтительнее снимать с помощью рамки или плитой. Блестящие участкй на поверхности отливки или литника, царапины свидетельствуют о том, что отливка при съеме испытывает нежелательные нагрузки, разрушающие целостность отдельных узлов. [c.116]

Вследствие пространственной работы в расчете также существенно менялось распределение продольных меридиональных сил. Значительно перераспределялись нормальные силы в зоне сопряжения ствола трубы с основанием увеличились значения максимальных растягивающих сил и снизились значения сил сжатия. Нормальные меридиональные силы, полученные в расчетах, представлены на рис. 4.5, s. Кривой 1 на рисунке изображена эпюра дополнительных нормальных меридиональных сил, учитывающих простоанственную работу сооружения, полученных по формуле (4.3). В соответствии с эпюрой максимальные нормальные растягивающие усилия, отнесенные к 1 м сечения, в месте примыкания трубы к основанию увеличиваются, а сжимающие— уменьшаются на 1116,5 кН по высоте трубы пространственная работа сооружения при воздействии усилий Nm влияет в меньшей степени. Кривой 2 на рисунке изображена эпюра нормальных сил из консольного расчета трубы с учетом крена основания, геометрической нелинейности в работе сооружения и т. д. При этом погонные нормальные меридиональные силы получены без учета перераспределения усилий при образовании горизонтальных кольцевых трещин, т. е. они соответствуют упругой стадии работы трубы. Эпюра 3 получена суммированием эпюр / и 2 и соответствует распределению нормальных меридиональных сил в трубе от ветра, крена основания и горизонтальных перемещений верхних участков трубы и учитывает влияние пространственной работы сооружения. При этом вследствие пространственной работы трубы максимальные растягивающие нормальные силы в месте сопряжения ствола с фундаментом увеличились на 31%. Эпюры 4, 5 отражают усилия V только от воздействия ветра соответственно в консольном и пространственном расчетах, при этом суммарная горизонтальная составляющая ветровой нагрузки принимается в соответствии с [2]. Эпю- [c.298]

В соответствии с др. теориями, физич. природа процесса усталости отлична от природы статич. наклепа. Образование микроскопич. трещин при циклич. нагрузках рассматривается в этом случае как процесс постепенного ослабления межатомных связей и развития необратимых повреждений в определенных участках структуры (напр., на границах мозаичных блоков). Модель неоднородного упруго-пластич. деформирования конгломерата случайно ориентированных кристаллов послужила основой для теорий усталостного процесса как в детерминированной, так и в вероятностной трактовке. При напряжениях, не превосходящих предела текучести металла, усталостные процессы связаны лишь с явлениями местной пластич. деформации, не проявляющейся макроскопически, и рассматриваются как квази-упругие. Числа циклов, необходимые для усталостного разрушения при таких уровнях напряженности, измеряются сотнями тыс. и млн. При напряжениях, превосходящих предел текучести, явления усталости сопровождаются макросконическими пластич. деформациями и рассматриваются как упруго-пластические. Число циклов, необходимое для разрушения в этой области, измеряется сотнями и тысячами. В зависимости от условий протекания процесс У. может также сопровождаться фазовыми превращениями в металлах. Так, при новы-шенных темп-рах происходит выделение и перераспределение упрочняющих фаз при переменном нагружении, что иногда приводит к ускоренному ослаблению границ зерен, и при длительной работе трещины усталостного разрушения возникают в этом случае на границах зерен. Физико-химич. превращения в структуре наблюдались также и при комнатной темп-ре при циклич. напряжениях выше предела У. Стадия усталостного разрушения, связанная с развитием трещины, возникает на разных этапах действия переменных напряжений. При большой структурной неоднородности, свойственной, например, чугунам, в местах включений графита система микротрещин возникает задолго до развития магистральной трещины, приводящей к окончательному усталостному разрушению. Для структурно более- однородных металлов, напр, конструкционных сталей, образованию отдельных микро-, а потом макротрещин предшествуют длительно накапливающиеся изменения, и трещины возникают на относительно поздних стадиях, развиваясь с нарастающей скоростью. [c.383]

Характер сероводородного растрескивания зависит от марки стали, концентрации сероводорода в среде и величины напряжений в металле [137]. Возникновение трещин на ранних стадиях коррозии отмечается в сталях с повышенной склонностью к растрескиванию в газонефтепромысловых средах с высокой концентрацией H2S. Эти трещины имеют сравнительно простой характер. При высокой величине напряжений образуются крупные трещины, расположенные под прямым углом к направлению приложения нагрузки. Однако при низких напряжениях трещины располагаются не под прямым углом к оси нагрузки, а радиально. Считают [137], что эти радиальные трещины возникают вследствие водородного расслоения (пузырения). При медленном развитии процесса растрескивания (при небольших напряжениях в металле и малых концентрациях сероводорода в среде) образуются многочисленные мелкие трещины. Эти трещины не связаны с образованием пузырей. [c.59]

Холодные трещины являются одним из видов локального разрушения сварных соединений. При образовании холодных трещин определяющими являются три фактора закалочные структуры, повышенный уровень напряжений первого рода и насыщенность металла водородом [42]. Установлено, что процесс образования холодных трещин включает три стадии подготовительную, инкубационную и спонтанного разрушения. Первые две стадии характеризуют процесс зарождения, а третья — процесс распространения трещин. По данным В. Ф. Мусияченко, холодные трещины зарождаются по границам действительного зерна аустенита в результате высокотемпературной пластической деформации, при которой увеличивается плотность подвижных дислокаций и возрастает упругая энергия искажений структуры. Последующее возникновение субмикротрещин является результатом проскальзывания по границам зерен и диффузии вакансий к границам. Водород и сера, снижающие поверхностную энергию границ зерен, способствуют росту полостей и субмикротрещин. ГОСТ 26388—84 предусматривает применение машинных либо технологических методов выбора рациональных режимов сварки углеродистых и легированных сталей — основного металла в ЗТВ и металла шва. Машинный метод основан на доведении металла сварного соединения до образования холодных трещин при внешней постоянно действующей нагрузке после сварки в процессе охлаждения в интервале 150—100 °С. При технологических методах испытания определяют условия образования холодных трещин под действием остаточных сварочных напряжений. Приложение нагрузки к образцам при машинных. методах осуществляют растяжением либо изгибом со скоростью 5—10 МПа/с, причем под нагрузкой образцы выдерживают в течение 20 ч. Испытанию подвергают 30 образцов одного типа при различных нагрузках и устанавливают минимальное значение нагрузки, при которой 126 [c.126]

Микроскопическое исследование показывает, что усталостная трещина, как правило, проходит сквозь тело кристаллического зерна по границам зерен она может пройти только случайно, на некоторой части своего пути. Металлографические и рентгенографические исследования показывают, что циклические нагрузки не вызывают в металле каких-либо структурных изменений, но в отдельных кристаллических зернах наблюдается небольшая пластическая деформация, не отличающаяся принципиально от пластической деформации при статическом нагружении. Наличие пластических сдвигов в металле, подвергнутом действию переменных нагрузок, обнаруживается методами рентгенографии, а также визуально, при помощи оптического микроскопа, когда напряжение и число циклов достаточно велики, и при помощи электронного микроскопа в начальной стадии сдвиго-образования. По-видимому, незначительные пластические деформации в отдельных, наиболее неблагоприятно расположенных зернах существуют и при статических нагрузках тогда, когда напряжения значительно ниже предела текучести или предела упругости. Действительно, предел упругости всегда определяется условно (см. 60) н нахождение истинной границы, при которой появляются первые пластические деформации, практически невозможно. [c.417]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...