Карты разрушения

Построенные карты разрушения показали, что [c.386]

Рис. 7.29. Карты разрушения сталей в коррозионной среде, определяющие области (а) частот и (б) асимметрии цикла, в которых механизм роста трещины остается неизменным [120]

Идея деформационных карт (карт деформационных механизмов), о которых уже говорилось в гл, 13, совершенно логично привела к идее карт разрушения . Первые карты разрушения были опубликованы в 1969 г. 1463]. Позднее концепцию карт разрушения детально разработали Эшби и др [372]. [c.276]

ПОСТРОЕНИЕ КАРТ РАЗРУШЕНИЯ [c.276]

При построении карт разрушения можно действовать следующими двумя способами [c.276]

Можно использовать уравнения, вытекающие из модельных представлений (точно так же, как при построении деформационных карт), и описывающие зависимость времени до разрушения от температуры и напряжения, для различных механизмов разрушения [464]. Эти уравнения (которые можно назвать основными уравнениями разрушения при ползучести) уже рассматривались в предыдущей главе. В дальнейшем приведем их к виду, в котором их удобно использовать при построении карт разрушения. [c.276]

Главным предположением при построении карт разрушения на основе уравнений (16.1) - (16.4) является предположение о параллельном взаимно независимом действии отдельных рассматриваемых механизмов разрушения. Согласно этому предположению в рассматриваемых условиях разрушение происходит в соответствии с тем механизмом, который ведёт к наиболее короткому времени до разрушений. Предположение о параллельном действии отдельных механизмов разрушения существенно упрощает ситуацию, так как можно ожидать, что повреждения, вызываемые одним механизмом, влияют на действие других механизмов. [c.277]

К сравнению обоих способов построения карт разрушения вернемся в разд. 16.4. [c.277]

Карту разрушения, построенную по экспериментальным данным, можно, очевидно, представить и в координатах "нормированное напряжение сг / -время до разрушения f , Такая карта для сплава нимоник 80А приведена на рис. 16.1. [ 372]. [c.277]

РИС. 16.2. карты разрушения стали [c.279]

Способ построения карт разрушения по уравнениям (16.1) - (16.4) исходит иэ очень упрощенных представлений о развитии разрушения при ползучести. Эго следует из предыдущей главы. Так, уравнение (16.2), описывающее время до разрушения для случая, когда разрушение происходит путем образования клиновидных трещин на стыках трех зерен и их дальнейшего роста, фактически основано на предположениях, что трещина достигает критической длины на одной грани зерна, а стыки трех зерен не являются препятствиями для роста трещины. [c.280]

К построению карт разрушения относится все, что было сказано в разд, 13.4 о построении деформационных карт. При использовании соответствующих основных уравнений достоверность карт разрушения сильно зависит от точности, с которой известны коэффициенты объемной диффузии и особенно коэффициент диффузии по границам зерен. То же самое, конечно, относится и к некоторым другим величинам, входящим в основные уравнения, таким, как Е , в уравнении (16.1), у в (16.2), А в (16.3) и в (16,4), Так же, как диффузионные, постоянные, эти величины можно оценить только приближенно. Однако значение подобных карт от этого не снижается. Такие карты дают возможность, хотя бы приблизительно, определить области внешних условий, при которых доминирует тот или иной из основных механизмов разрушения при ползучести. [c.280]

Практическое значение карт разрушения (так же, как и деформационных карт) заключается в том, что предсказание определяющего механизма разрушения, действующего при данных условиях, позволяет влиять на структуру материала с целью повышения долговечности . [c.281]

Карта разрушения определяет область условий, в которых можно данные по разрушению при ползучести экстраполировать на базе единого регрессионного уравнения. Экстраполяция до областей условий, в которых действует один механизм разрушения, ведет к прогнозированию более длительных времен до разрушения. При этих условиях необходимы другие регрессионные уравнения или необходимо первоначальное регрессионное уравнение дополнить следующим членом или членами [464]. [c.281]

Карты механизмов деформации и разрушения, предложенные Эшби и соавторами [30—32], являются заметным этапом развития современной физики прочности. Благодаря им появилась возможность свести в единую логическую систему взглядов многочисленные результаты самых разнообразных исследований в области пластической деформации и разрушения материалов. Простая и наглядная форма взаимосвязи механизмов деформации с уровнем механических свойств материала в широком диапазоне температур позволяет выделить основной механизм деформации в каждом из температурных интервалов. При этом карты Эшби несут как бы двойную нагрузку, с одной стороны, они являются фактически механическим паспортом материала, а с другой,— акцентируют внимание на узловых и, следовательно, наиболее актуальных и перспективных направлениях исследований. [c.18]

КАРТЫ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ [c.211]

В качестве примера на рис. 5.17 приведена карта механизмов разрушения для молибдена [435]. Отметим, что при разрушении ОЦК-ме-таллов в интервале от абсолютного нуля до температуры плавления Эшби различает семь механизмов разрушения скол, межзеренное разрушение, низкотемпературное пластичное разрушение, внутри-зеренное разрушение при ползучести, межзеренное разрушение при ползучести, разрыв и динамическое разрушение. В разрушении сколом Эшби выделяет три вида скол 1 — разрушение сколом, когда не наблюдается общая пластичность, хотя микропластичность в вершине трещины может быть, скол 1 — это скол от существующих дефектов [c.211]

Рис. 5.17. Карта механизмов разрушении молибдена [435)

Рис. 2.12. Карта областей (I-VI) развития разрушения окиси магния MgO при однократном приложении нагрузки в зависимости от температуры и скорости деформации [41] (комментарии смотри в тексте)

Применительно к решению обратной задачи анализа поверхностей разрушения-изломов, с целью восстановления величин и числа параметров воздействия при анализе уже реализованного процесса роста трещины рассматриваемые диаграммы (карты) иллюстрируют представление об эквивалентности реализуемых процессов разрушения в широком диапазоне сочетания условий внешнего воздействия на материал. Все возможные варианты разрушения по телу или по границам зерен на предложенных картах функционально связаны с относительной температурой Т/ Т , относительным напряжением а / и скоростью приложения нагрузки или скоростью деформации, где — температура плавления материала. Существование значительных по размеру областей с неизменным видом разрушения, в которых все три параметра [c.98]

Для построения таких карт были изучены кинетические закономерности ползучести, дислокационная структура стали и морфология разрушения в области температур ее эксплуатации. Эта область температур является переходной от низкотемпературной к высокотемпературной ползучести. [c.7]

Таким путем на карте нанесены две области ползучести, механизмы которых определяются при каждой температуре уровнем напряжений. Соответственно в этих областях есть различия в типе разрушения. [c.9]

Этот параметр необходим для установления механизма роста пор, определяющего время до разрушения. При Р < 10 диффузионный рост можно не учитывать, и доминирует дислокационная (степенная) ползучесть. При Р> 1 перекрывается Диффузионная область на карте разрушения, и нет необходимости учитывать дислокационную ползучесть. В диапазоне между приведенными двумя предельными величинами РДля определения времени до разрушения важны оба обсуждаемых механизма. [c.247]

Пример карты разрушения (сплав нимоник 80А), построенной первым из рассмотренных выше способов показан на рис. 16.1, а. Для построения этой карты в координатах "нормированное напряжение а/Е - гомологическая температура имелись в распоряжении многочисленные экспериментальные данные. На рисуйке для упрощения не нанесены эксперимен-/тальные точки (см. [372]), но на ней приведены кривые постоянного времени до разрушения в интервале от 10 до 10 с. На карте показана область внешних условий (а /E Т/ Г ), при которых разрушение сопровождается динамической релаксацией. Заштрихованные участки обозначают область внешних условий, При которых происходило смешанное разрушение. [c.277]

Пример карты разрушения, построенной вторым из описанных способов, т. е. на основе уравнений (16.1) - (16.4), показан на рис. 16.2, а для аустенитной стали 17 Сг 12Ni-2,5Mo [464]. Деформационная карта такой стали представлена на рис. 13.1. При построении карты разрушения, приведенной на рис. 16.2, а, было использовано то же уравнение для скорости ползучести. [c.277]

ИС. 16.1. Карты разрушения сппава нимоник 80А, построенные по результатам фрактографи чес кого ана-ли за в координатах ст/е, [c.278]

При разработке карт разрушения на основе уравнений (16.1) — (16,4) можно использовать не только координатную систему (сг/G, Т], но и другие, особенно систему d, a/G), где d — средний размер зерен- Примером карт разрушения в таких координатах может служить рис. 16.2, б, где предстааяе-на карта для стали 17 Сг- 12Ni- 2,5Мо при температуре 873 К [464]. Из ри- сунка видно, что при временах до разрушения 10 с происходит только кавитационное разрушение в соответствии с механизмом диффузионного ррста. [c.279]

На диаграмме с осями нормализованное напряжение 8 Е и гомологическая температура Т/Тпл могут быть представлены области, в которых описанные выше механизмы разрушения являются преобладающими. Такие диаграммы, впервые предложенные Рэем и впоследствии развитые Эшби с сотрудниками [434—436], называются картами механизмов разрушения. Карты могут быть также построены в осях — время 4 и деформация до разрушения. [c.211]

Карты Эшби составлены для материалов с разной кристаллографической структурой ГЦК-, ОЦК- и ГПУ-металлов, ионных и ковалентных кристаллов и построены в основном на результатах фракто-графического анализа. В некоторых случаях выводы делались по характерным измененням пластичности или времени до разрушения. [c.211]

Обзорные работы Эшби [434—436], в которых для материалов различных классов были построены и проанализированы карты механизмов разрушения, сыграли валгную роль в обобщении многочисленных экспериментальных и теоретических исследований процесса разрушения. Однако применительно к вопросам пластичного разрушения, представляющим процесс развития и накопления дефектов в материале при деформировании, карты Эшби оказываются недостаточными для анализа и прогнозирования поведения материалов при нагружении, поскольку они не отражают динамику процесса [4371. В последующих работах Эшби [370, 393] разработана простая модель пластичного разрушения, учитывающая накопление в материале повреждаемости и тип напряженного состояния. [c.213]

Переход к разрушению элементов авиационных конструкций на заключительной фазе развития усталостной трещины может быть осуществлен в широком диапазоне температурно-скоростных условий нагружения. Возможны разнообразные ситуации по интенсивности напряженного состояния материала в зоне страгивания трещины применительно к широкому классу конструкционных материалов на основе железа, титана, алюминия, магния и никеля. Поэтому в условиях эксплуатации могут быть достигнуты ситуации с минимально реализованной вязкостью разрушения вплоть до межзеренного проскальзывания или, напротив, может произойти высокопластичное разрушение, в котором сочетаются процессы внутризе-ренного скольжения и межзеренной ползучести. Вся совокупность реализуемых таким образом ситуаций в условиях эксплуатации должна рассматриваться с единых энергетических позиций с привлечением карт или диаграмм областей устойчивого поведения материала [40-42]. [c.97]

Протекающие в материале процессы в случае эксплуатационных разрушений могут протекать не в строгом соответствии с диаграммами или картами Эшби. Это обусловлено существованием критических условий по масштабному уровню протекания процесса эволюции открытых систем в соответствии с принципами синергетики [43-46]. При различном сочетании одновременно действующих нескольких факторов в результате эффекта их суммарного воздействия, взаимного влияния друг на друга может измениться критическая величина используемого (одного) параметра, который применяется для определения границы смены механизма разрушения. Многофакторная оценка поведения материала при различном сочетании параметров внешнего воздействия подразумевает комплексное изучение границ перехода от одних протекаемых процессов разрушения материала к другим с использоваттем интегральных характеристик эволюции поведения материала и рельефа излома в оценке условий его нагружения в эксплуатации. [c.99]

Рис. 7.7. Карта (а) зависимости скорости роста усталостной трещины da/dN и механизмов внутризеренного (ВЗ), межзеренного (М3) разрушения или смешанного разрушения жаропрочных сплавов от частоты приложения нагрузки аупри постоянном уровне размаха деформации [21], а также аналогичная зависимость для сплава In 718 при разной асимметрии цикла и постоянном уровне /fmax [22]

Последовательность процессов разрушения может быть рассмотрена с единых позиций на основе диаграммы, описывающей влияние в агрессивной среде асимметрии цикла на области формирования усталостных бороздок в сплавах, для которых проявляется сужение области формирования усталостных бороздок. Для таких сплавов в области высокой асимметрии цикла нагружения исчезает понятие порогового КИН. Это связано с тем, что в агрессивной среде, при наличии начального концентратора напряжений или дефекта развитие трещины при длительном статическом растяжении начинается с достижения пороговой величины Kis [143, 146, 151]. Поэтому рост трещин в условиях исчезающе малых амплитуд нагружения будет иметь место при достижении Kis Kf - В связи с этим карта областей разрушения материала при разной асимметрии цикла нагружения может быть представлена в виде (рис. 7.39). Область формирования усталостных бороздок либо не достигается вовсе, либо ограничена низкой асимметрией цикла R < 0,8. Пороговая величина КИН перестает существовать при приближении к величине Kis в рассматриваемой агрессивной среде. [c.395]

Рис. 7.39. Карта областей разрушения металлов в агрессивной среде при разной асимметрии цикла с механизмами, отвечающими начальной стадии роста трещины и области формирования усталостных бороздок, с учетом пороговой величины Kis

Процессы разрушения и деформирования при ползучести являются термоактивированными кинетическими процессами и происходят одновременно в течение практически всего времени пребывания материала под нагрузкой. Изучение процесса разрушения должно происходить в тесной связи с изучением процессов деформирования при ползучести. Поэтому прежде, чем рассматривать морфологические особенности разрушения, рассмотрим различные температурно-силовые области, в которых в основе процессов ползучести и разрушения лежат разные механизмы, вызывающие кинетические закономерности накопления деформации и несплошностей при ползучести. Этой цели служат так называемые карты механизмов ползучести и разрушения. [c.7]

Ползучесть — весьма сложное явление, которое не удается описать на основе единых физических представлений. В зависимости от температурно-силовых условий испытаний реализуются те или иные механизмы деформирования. Точность прогнозирования характеристик жаропрочности в значительной степени зависит от того, ведется ли оно в области действия одних и тех же механизмов деформирования или происходит переход в область другой группы механизмов. В последнее время появились работы, в которых на основании анализа кинетических особенностей ползучести при различных температурно-силовых условиях предложены карты механизмов ползучести некоторых чистых металлов и сталей [1,2]. Построение таких картограмм имеет большое теоретическое и практическое значение для диагностики и прогнозирования жаропрочных свойств металла. В [3,4] представлены карты механизмов ползучести и разрушения для стали 12ХШФ, широко применяемой в теплоэнергетике. [c.7]

Анализ кинетических кривых ползучести с использованием указанных зависимостей позволил авторам провести температурно-силовые границы между областями температур и построить карты механизмов ползучести и разрушения стали 12Х1МФ. Карта механизмов ползучести представлена на рис. 1.1. [c.8]

Для области а карты характерны незначительные структурные изменения, большая деформация при разрушении, смешанный характер разрушения по вязкому типу, клинообразование и вблизи границы области — наличие отдельных пор. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...