Пор зарождение

При анализе зарождения разрушения по изложенной выше схеме обычно делается одно существенное допущение — независимость НДС от повреждения материала. Только при малом относительном объеме повреждений указанное допущение справедливо. При усталостном и хрупком разрушениях повреждение характеризуется весьма острыми микротрещинами, объединение которых (зарождение макроразрушения) происходит при относительно небольшой доле поврежденного материала. Поэтому при усталостном и хрупком разрушениях анализ НДС и накопления повреждений можно проводить независимо. Вязкое, особенно межзеренное, кавитационное разрушение обусловлено объединением большого количества растущих в процессе деформирования пор. Очевидно, что в данном случае объем повреждений может достигать значительной величины и разрыхление материала будет оказывать влияние на НДС. Следовательно, анализ вязкого разрушения материала требуется проводить посредством решения связной задачи о НДС и накоплении повреждений в элементе конструкции, что отмечено пунктирной стрелкой на рис. В.1 между блоком НДС и блоком Анализ зарождения макроразрушения . [c.7]

Отметим, что аналогичный подход использовали в работе [275] при рассмотрении условий зарождения пор на включениях и в работе [122] при учете влияния водорода и примесей на хрупкое разрушение стали. По структуре критерий (2.7) подобен критерию Писаренко—Лебедева [182], но области их применения связаны с разными масштабными уровнями первый критерий рассматривает зарождение разрушения на микроуровне второй — контролирует условие макроразрушения. [c.71]

В процессе предварительного деформирования на наиболее слабых включениях зародятся микротрещины, но, поскольку условия их распространения не выполнены (ai< S ), произойдет пластическое притупление их вершин и они превратятся в поры. Впоследствии эти микротрещины уже не смогут быть инициаторами хрупкого разрушения. Таким образом, при последующем испытании образцов в области низких температур зарождение микротрещины будет происходить на более прочных [c.108]

Кроме указанных закономерностей, из предложенного критерия зарождения хрупкого разрушения следует, что зарождение острых микротрещин (способных инициировать хрупкое разрушение) может наступать на более поздних стадиях деформирования, чем зарождение пор, контролирующих вязкое разрушение материала. Принципиальная возможность реализации указанной ситуации была показана в подразделе 2.1.2.2, где зарождение пор и острых микротрещин рассматривалось по дислокационным механизмам в матрице. [c.109]

Следует также отметить, что при анализе хрупкого разрушения параметр Od в (2.7) и (2.10) отвечает прочности такого включения, на котором происходит зарождение микротрещины, способной нестабильно (хрупко) развиваться. Аналогичный уравнению (2.7) критерий может быть использован для анализа зарождения пор, но в этом случае ст<г будет отвечать прочности слабых включений, т. е. будет меньше, чем идентичный параметр, используемый при анализе хрупкого разрушения. [c.110]

Основным механизмом вязкого разрушения является зарождение, рост и объединение пор. В конструкционных сталях при незначительном деформировании поры образуются в первую очередь в результате отслаивания слабо связанных с ферритной матрицей крупных сульфидов марганца (MnS) и включений глинозема (АЬОз) [222]. Такие частицы, как карбиды и нитриды, в сталях связаны с матрицей весьма прочно, и поры могут возникать только при высоких локальных напряжениях. Поэтому для возникновения пор на карбидах необходимы большие пластические деформации. [c.111]

Размер частиц может оказывать влияние на возникновение пор. Дислокациям, скользящим в матрице, легче обогнуть область влияния частиц, если они малы, путем поперечного скольжения, чем скапливаться вокруг них [170]. Следовательно, для зарождения пор у частиц меньшего размера требуется большая пластическая деформация. Эффект этот усиливается, если частицы малого размера прочнее связаны с матрицей. [c.111]

В общем случае функцию зарождения пор можно представить в виде [117] [c.111]

Рассмотрим конкретный вид зависимости (2.47). Следуя работе [117], примем, что критическая деформация Хс, необходимая для зарождения поры, связана с радиусом включения / вкл зависимостью [c.112]

Зависимость (2.52) достаточно хорошо отражает экспериментальные данные по зарождению пор на включениях в низколегированной стали [440]. [c.113]

В чистых материалах, где отсутствуют включения, зарождение пор согласно имеющимся данным [211] начинается при фрагментации структуры материала, соответствующей весьма высокой пластической деформации у>в, и происходит по границам фрагментов (в зоне стыковки трех фрагментов). При х > Хн концентрация микропор быстро увеличивается. [c.113]

Для указанного механизма функцию зарождения пор можно представить в виде [211] [c.113]

Следует также отметить, что практически во всех моделях имеется допущение о постоянстве числа пор, т. е. об отсутствии их зарождения в процессе пластического деформирования. Однако экспериментально показано, что процесс образования пор происходит на всем протяжении деформирования материала, вплоть до разрушения [117, 274, 280, 440]. [c.116]

Рассмотрим структурный элемент материала, где происхо дит элементарный акт макроразрушения (разрушение структурного элемента принимается за условие зарождения макроразрушения). Под критической деформацией е/, отвечающей зарождению макроразрушения, будем принимать такую деформацию, при которой случайное отклонение в площади пор по какому-либо сечению структурного элемента (предполагается, что распределение пор по любому сечению структурного элемента одинаково) приводит к локализации деформации по этому сечению, а следовательно, к потере пластической устойчивости рассматриваемого элемента без увеличения его нагруженности. Случайное увеличение в площади пор, которое может иметь место при любой деформации структурного элемента в любом его сечении, приводит к случайному отклонению по силе F, действующей на нетто-сечение (площадь нетто-сечения 5н структурного элемента равна разности начальной площади и площади пор). Для сохранения равновесия в элементе это отклонение (уменьшение) должно быть скомпенсировано увеличением нормального к рассматриваемому сечению истинного (отнесенного к нетто-сечению) напряжения бон. Если это увеличение можна [c.117]

Законы деформирования, роста и зарождения пор, конкретный вид которых будет сформулирован ниже, являются идентичными при анализе деформирования структурного элемента в целом и любого его сечения. Следовательно, можно записать [c.118]

Таким образом, зарождение пор на включениях описывается зависимостями (2.54) и (2.65). [c.118]

Зарождение пор в процессе деформирования происходит непрерывно, начиная с х = Хн, поэтому, чтобы найти суммарную площадь всех пор 5, необходимо произвести интегрирование выражения (2.69) от Хн до XI.. Подставив выражение (2.68) в (2.69),. получим [c.119]

В процессе пластического деформирования происходит перманентное зарождение пор. Параллельно с указанным процессом наблюдается рост пор. Для адекватного прогнозирования Sf необходимо учитывать, что зарождение и рост пор происходит одновременно в процессе пластического деформирования. В большинстве случаев зарождение пор можно однозначно связать с пластической деформацией, независимо, происходит ли [c.147]

В чистых материалах конгломерат пор, при котором реализуется микропластическая неустойчивость структурного элемента, в основном состоит из зародышевых и незначительно выросших пор, так как темп зарождения нор растет с увеличением пластической деформации. Поэтому в чистых материалах вязкое разрушение в основном обусловлено процессом зарождения пор и в значительно меньшей степени — процессом их роста. В конструкционных материалах наблюдается обратная картина — основной вклад в разрушение вносит процесс роста пор. Поскольку жесткость напряженного состояния влияет практически только на скорость роста пор, то чувствительность ef к этому параметру для чистых материалов значительно меньше, чем для конструкционных. [c.148]

Причина различной скоростной зависимости критических параметров при внутри- и межзеренном разрушении заключается в разной природе физических процессов, приводящих к накоплению меж- и внутризеренных повреждений. Как уже отмечалось, межзеренное разрушение в рассматриваемых условиях связано с зарождением, ростом и объединением пор по границам зерен. Следует подчеркнуть, что во многих работах [199, 256] разрушение по границам зерен связывается с ростом микротрещин, зародившихся в стыках трех зерен. Однако выполненные в последнее время фрактографические исследования [256] достаточно убедительно показали, что указанные механизмы не являются альтернативными в обоих случаях процесс развития повреждений является кавитационным [256, 326]. Более легкое зарождение пор в тройных стыках приводит к неоднородному развитию повреждений и формированию клиновидных микротрещин, которые в процессе роста поглощают мелкие поры, зарождающиеся по всей поверхности границ зерен [256]. Таким образом, указанная дифференциация межзеренных повреждений является достаточна условной и при описании процессов накопления повреждений на границах зерен целесообразно исходить из моделирования их кавитационными механизмами. [c.154]

Для математической формулировки модели необходимо конкретизировать все входящие в (3.1) параметры. Для этого необходимо ввести уравнения, описывающие рост и зарождение пор по границам зерен, в процессе статического и циклического деформирований. Следует также определить упрочнение материала при мгновенной случайной догрузке структурного элемента, деформирование которого происходит при наличии ползучести. [c.157]

В настоящее время предложены различные модели зарождения пор на границах зерен, которые позволяют качественно объяснить экспериментальные результаты, однако их использование для количественного описания процесса зарождения кавитационного повреждения весьма проблематично [256]. В связи с этим обратимся к анализу общих закономерностей зарождения пор на границах зерен [61, 345, 431]. Такой анализ можно провести на основе классической теории гетерогенного зарождения [256], из которой следует, что поры могут зарождаться на стыках трех или четырех зерен, у выступов и на включениях, расположенных на границах. Полученное в рамках указанной теории уравнение для скорости зарождения пор имеет вид [216, 256] [c.157]

Величина Стс определяется двумя конкурирующими процессами зернограничным проскальзыванием и диффузией у мест зарождения пор. Первый процесс приводит к увеличению концентрации напряжений, второй — аккомодирует проскальзывание и тем самым снижает Ос Такая закономерность находит отражение в следующей зависимости [256] [c.157]

Рис. 3.4. Зависимости коэффициента зарождения межзеренных пор Ом от скорости пластической деформации (схема)

Зарождение острой микротрещины может происходить только по механизмам, обеспечивающим такую ориентацию образовавшихся несплошностей, при которой практически исключается эмиссия дислокаций из вершины зародышевой микротрещины и, как следствие, ее пластическое притупление и превращение в пору. Зарождение острых микротрещин в ряде случаев (при умеренных температурах) происходит при напряжениях, значительно превышающих предел текучести, т. е. при пластической деформации, составляющей примерно 1—20%-Значительно раньше, например при о От, может происходить зарождение пор, т. е. микротрещин, которые при зарождении сразу притупляются за счет эмиссии дислокаций из вершин. Если при зарождении острой микротрещины условие страгива-ния Гриффитса не выполнено, дальнейший ее рост, как и рост пор, может быть только стабильным, обусловленным пластическим деформированием в ее вершине. [c.146]

Большое влияние на образование термоусталостных трещин оказывает и неоднородная структура, разнородные дефекты и другие подобные явления в поверхностном слое металла. Необходимо учитывать и то, что при резких охлаждениях возникают дополнительно в большом количестве ранзотипные дефекты в металле, которые могут перемещаться, соединяться и т. д. Такие скопления дефектов являются местными концентраторами напряжений, приводящих к ускоренному образованию трещин и пор. Зарождение пор происходит по границам зерен из-за локализации там пластической деформации. [c.237]

Применение локальных критериев к анализу разрушения в материальной точке также наталкивается на ряд противоречий. В частности, при таком подходе практически невозможно прогнозировать разрушение тела с трещинами или острыми концентраторами, в котором реализуется высокий градиент напряжений и деформаций. Трудности описания разрушения в высокоградиентных полях напряжений и деформаций в первую очередь связаны с тем фактом, что для зарождения разрушения необходима реализация тех или иных физических процессов в некотором конечном объеме материала, а не в материальной точке. Поэтому даже при выполнении условия зарождения разрушения в материальной точке реально разрушение не происходит до тех пор, пока критическое состояние не возникает в некотором объеме материала. [c.6]

Рассмотрим, в каких случаях зарождение микронесплошно-сти на включениях приводит к образованию острой микротрещины, а в каких —поры. При зарождении микротреш,ины на включении, для того чтобы инициировать хрупкое разрушение матрицы, микротрещине нужно преодолеть межфазную границу между включением и матрицей, т. е. некоторый эффективный барьер, мерой которого является эффективная поверхностная энергия межфазной границы. В случае непрочных включений или непрочных связей матрица — включение (например, крупные включения сульфидов марганца MnS или глинозема АЬОз) зарождение микротрещины будет происходить при небольших пластических деформациях и малых скоплениях дислокаций у включений [см. уравнение (2.7)]. Движущей силой прорастания микротрещины по включению или по межфазной границе в основном является энергоемкость дислокационного скопления, так как вклад внешних напряжений при малой длине зародышевой трещины невелик [121]. Процесс зарождения микротрещины происходит за счет свала дислокаций в образующуюся несплошность. Поскольку в данном случае энергоемкость дислокационного скопления мала, то вполне вероятно, что зародышевая трещина не сможет преодолеть межфазную границу, притупится и превратится в пору. [c.110]

Кроме зарождения пор на включениях поры могут формироваться из микротрещин, зародившихся в результате дислокационных реакций (механизм Стро, Коттрелла и т. д.) и не распространившихся по механизму скола (ai<5 ). В данном случае микротрещины притупляются за счет релаксации напряжений в их вершинах и превращаются в пору. Несмотря на возможный дислокационный механизм зарождения пор, вязкое разрушение конструкционных материалов происходит за счет пор, зародившихся на частицах второй фазы включениях, карбидах и т. д. Таким образом, существует большой набор значений деформации, требуемой для зарождения поры. Поры возникают на включениях при значительно меньших деформациях, чем на карбидах и нитридах. Возникновение пор вокруг крупных частиц облегчено по сравнению с мелкими. [c.111]

Функция А ос, Т) в соответствии с уравнением Беккера — Дьеринга описывает зарождение пор при ползучести (см. 3.2), [c.111]

Большинство моделей вязкого разрушения, целью которых является прогнозирование критической деформации е/ при различной степени трехосности напряженного состояния, основываются на уравнениях роста пор. При этом предполагается, что зарождение всех пор происходит одновременно в момент начала пластического деформирования или при некоторой деформации 1121, 333, 427]. [c.113]

Для описания процесса возникновения пор в микрообъеме вводится в рассмотрение функция зарождения пор, вид которой зависит от конкретного механизма, обусловливающего их инициацию. Предполагается, что независимо от механизма инициации пор фактором, контролирующим процесс зарождения, является параметр Одквиста х. Функция зарождения пор на фрагментах описывается зависимостью (2.54). Зарождение пор на включениях оптимально описывать уравнением (2.52). К сожалению, использование завйсимости (2.52) в данной модели приводит к значительным затруднениям при формулировке уравнения, решением которого является зависимость f amlOi). Однако уравнение (2.52) с достаточной степенью точности можно аппроксимировать зависимостью вида [c.118]

Рассмотрим случай постоянной жесткости напряженного состояния (Ото/о,) = onst) в процессе нагружения (реализуется простое нагружение х = еР, Кн = ен) и определим е/ = е/(От/о<) для молибдена. В этом случае зарождение пор описывается функцией (2.54) интегрирование выражения (2.70) проводится аналитически и функция стр(еР) может быть определена [c.120]

Исследование влияния параметра Gm/Oi на критическую деформацию 6/ для конструкционных материалов, механизм зарождения пор в которых описывается функцией (2.64), можно провести на примере рассмотрения стали 15Х2МФА. В данном случае в соответствии с выражениями (2.64), (2.66) и (2.71) при [c.121]

При вязком разрушении по механизму образования, роста и объединения пор критической величиной служит, как правило, пластическая деформация е/ в момент разрыва — образования макроразрушения. Для расчета е/ Томасоном, Макклинтоком, Маккензи и другими исследователями предложен ряд моделей, в которых критическая деформация при зарождении макроразрушения связывается с достижением некоторой другой эмпирической критической величины, например с критическим расстоянием между порами, с критическими напряжениями в перемычках между порами, с критическим размером поры и т. п. Альтернативным подходом к определению ef, не требующим введения эмпирических параметров, является физико-механическая модель вязкого разрушения, использующая понятие микро-пластической неустойчивости структурного элемента. В модели предполагается, что деформация sf отвечает ситуации, когда случайное отклонение в площади пор по какому-либо сечению структурного элемента не компенсируется деформационным упрочнением материала и тем самым приводит к локализации деформации по этому сечению, а следовательно, к потере пластической устойчивости рассматриваемого элемента без увеличения его нагруженности. [c.147]

Зарождение и рост пор на границах зерен обеспечиваются двумя процессами зернограничной диффузией и пластической деформацией, причем их соотношение существенно изменяется при изменении скорости деформирования [296, 382]. При уменьшении I относительный вклад диффузионных процессов увеличивается, поэтому при деформировании с двумя различными скоростями и I2 (El < Е2) скорость накопления повреждений, которую можно выразить параметром dSlde S — площадь пор на единичной площади грани зерна), будет больше при = Ei [c.154]

Будем рассматривать межзеренное разрушение материала, происходящее путем накопления кавитационяых повреждений. На основе имеющихся экспериментальных данных [199, 240, 256, 304—306, 334, 341, 392, 394] следует принять, что развитие указанных повреждений определяется непрерывным зарождением и ростом пор по границам зерен в процессе деформирования материала. Образование макроразрушения (разрушения в масштабе, большем либо порядка размера зерна поликристал-лического материала) обусловлено объеединением микропор. В качестве критерия объединения пор, т. е. критерия образования макроразрушения, будем использовать критерий, основан- [c.155]

Ползучесть металлических материалов (1987) -- [ c.4 , c.5 , c.6 , c.7 , c.8 , c.9 , c.10 , c.11 , c.12 , c.13 , c.14 , c.15 , c.16 , c.17 , c.18 , c.19 , c.20 , c.21 , c.22 , c.23 , c.24 , c.25 , c.26 , c.27 , c.28 , c.29 , c.30 , c.31 , c.32 , c.33 , c.34 , c.35 , c.36 , c.37 , c.38 , c.39 , c.40 , c.41 , c.42 , c.43 , c.44 , c.45 , c.46 , c.47 , c.48 , c.49 , c.50 , c.51 , c.52 , c.53 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...