Разрушение в энергии деформации при разрушении

Совершенно очевидно, что материалы, обладающие разными свойствами, по-разному сопротивляются кавитационному воздействию. Из широкого разнообразия физических, химических, электрических и термодинамических свойств материалов такие свойства, как предел упругости, твердость, пластичность, упрочнение наклепом, зависимость свойств материала от температуры, модуль упругости, плотность, предел усталости, энергия деформации при разрушении, предельная работа деформации, теплопроводность, температура плавления, химическая инертность, сцепление окислов с поверхностью, кристаллическая структура и электропроводность, изучались исследователями ранее. Сочетая эти свойства с разными видами кавитационного воздействия, можно видеть, что число различных возможных комбинаций может быть огромным. Поэтому естественно сделать вывод, что вряд ли удастся найти единое объяснение всех причин кавитационного разрушения. Другой вывод состоит в том, что разрушение в конкретной системе твердое тело—жидкость начинается с наиболее слабого звена. Наконец, третий вывод состоит в том, что степень воздействия разных факторов, определяющих кавитационное разрушение, может меняться с изменением параметров течения жидкости. Следовательно, данный материал при разных условиях может подвергаться совершенно различным типам кавитационного разрушения. [c.429]

Принимается, что энергия, поглощенная при возникновении языков сдвига (см. рис. 30), Одинакова в обоих образцах из этого следует, что разница в энергии, поглощенной при разрушении этих образцов, есть энергия, ушедшая на распространение трещины в условиях плоской деформации (эта энергия поглощается незаштрихованной на рис. 30, а центральной частью 3 стандартного образца). [c.54]

Развитие трещины может произойти в случае регулярного нагружения в условиях постоянства деформации и постоянства нагрузки. При постоянстве деформации сохраняется постоянство плотности энергии деформации и разрушения, когда выполняется условие первого уравнения синергетики. При постоянстве нагрузки сохраняется постоянным ускорение роста трещины в соответствии со вторым уравнением синергетики. Показатель степени при коэффициенте интенсивности напряжения в этом случае соответствует четырем. Итак, для условий нагружения с постоянной нагрузкой каскад скачков трещины при ее развитии на масштабном уровне мезо И характеризуется соотношением [c.222]

Рис. 3.15. Трещина Гриффитса и энергия И7, требуемая для распространения трещины (с — половина длины трещины). (Из работы [17].) / — энергия, требуемая для образования новой поверхности разрушения 2 — энергия деформации, высвобождающаяся при изменении длины 3 — энергия W, требуемая для распространения трещины 4 —в этом диапазоне значений с требуется энергия 5 — в этом диапазоне значений с высвобождается энергия.

Механикой разрушения называют механику, выражающую одним параметром механические величины, такие как напряжение и деформация вблизи вершины трещины (однопараметрическое представление). Такими параметрами являются, например, коэффициент интенсивности упругих напряжений К., коэффициент высвобождения энергии G, размер пластической зоны у вершины трещины О), критическое раскрытие трещины б ( OD), коэффициент интенсивности пластических напряжений Ка, -интеграл. Эти параметры не всегда являются критериями разрушения реальных материалов при различных условиях, а скорее характеризуют способ обработки данных с помощью механики сплошных сред, чтобы рационально представить явления разрушения. В этом смысле механику разрушения можно называть механикой трещин . [c.186]

Основным видом динамических испытаний, получившим широкое распространение, является ударное испытание надрезанных образцов на маятниковых копрах, главным образом на изгиб. Такие испытания проводят при начальной скорости удара 3—6 м/с. Перемещение ударяющего молота в процессе разрушения замедляется, причем тем в большей степени, чем ближе запас потенциальной энергии молота к величине работы, поглощенной в процессе разрушения образца. Между ударными испытаниями на копрах и динамическими испытаниями на высокоскоростных машинах имеется различие. Ударное испытание происходит при расходовании заданного запаса потенциальной энергии без подвода дополнительной энергии извне, из-за чего скорость деформирования в процессе деформации или разрушения может существенно снизиться. При испытаниях на высокоскоростных машинах в процессе деформации и разрушения об- [c.209]

Вязкость разрушения тесно связана с показателями прочности материалов и Ов. Увеличение прочности сопровождается снижением пластичности и вязкости разрушения. Это объясняется тем, что у высокопрочных материалов мала энергия, поглощаемая при разрушении, уровень которой определяется величиной пластической деформации у вершины трещины. Для высокопрочных материалов эффект увеличения прочности существенно перекрывается сни- жением пластичности, в ре- [c.74]

Достоинством ПНП-сталей являются высокие значения вязкости разрушения Ki (см. рис. 5.16 в начале раздела). Высокие значения вязкости разрушения для ПНП-сталей обусловлены поглощением энергии деформации при фазовом у- а-пре-вращении. ПНП-стали имеют высокое сопротивление усталостному, а также коррозионному разрушению. Это связано с образованием мартенсита при продвижении трещины и релаксацией напряжений в вершине трещины. [c.371]

Согласно точке зрения представителей школы П. А. Ребиндера смачивание твердой фазы при контакте с жидкой связано с обратимой (физической) адсорбцией поверхностно-активных молекул, вызывающей более или менее сильное снижение удельной поверхностной энергии поверхностей до деформации и возникающих поверхностей в процессе деформации и разрушения. Этот процесс не связан и не имеет ничего общего ни с процессами коррозии, ни с химическими реакциями и образованием интерметаллидных соединений, ни с растворением твердой фазы в жидкой. Химические реакции, если и имеют место, играют подчиненную роль и маскируют основной процесс адсорбции [80]. [c.82]

Наиболее простое определение понятий о хрупкости материала следует из рассмотрения кривых напряжение—деформация. Хрупкость характеризуется тем, что образец разрушается при нагрузке, соответствующей максимуму кривой о—е (например, кривые / и 2 на рис. 2.1,6) при деформациях обычно меньших 5%. Различие между хрупким и пластическим разрушением проявляется также в количестве энергии, диссипируемой при разрушении, и в природе поверхности разрушения. Внешний вид поверхности разрушения также указывает на различия между хрупким и пластическим разрушениями и является важным фактором эмпирического описания указанных явлений. [c.259]

Разрушение - процесс, включающий зарождение и развитие трещин. Разрушение может закончиться разделением тела на части. Различают хрупкое разрушение, сопровождающееся минимальным поглощением энергии и малой предшествующей пластической деформацией, и вязкое (пластическое) разрушение, при котором материал обнаруживает значительную пластичность. В общем случае при разрушении имеют место механизмы и пластического, и хрупкого разрушения. Их соотношение в значительной степени определяется температурой, при которой происходит разрушение. При комнатной температуре мы условно можем разделить материалы на хрупкие (например, чугун) и пластичные (например, сталь) в зависимости от того, какой механизм разрушения преобладает. [c.156]

Как было показано в разделе 2.2, вязкое разрушение материала в большинстве случаев происходит по механизму зарождения, роста и объединения пор. Развитие пор контролируется пластической деформацией. Поэтому после зарождения вязкого макроразрушения его продвижение в соседней с разрушенным объем материала возможно только после достижения в этом объеме критической деформации. Таким образом, для продвижения вязкой трещины необходимо, чтобы у ее движущейся вершины статическая деформация достигала критической величины. Иными словами, развитие вязкой трещины есть не что иное, как непрерывное зарождение вязкого разрушения у ее движущейся вершины. Отметим, что именно такая закономерность коренным образом отличает развитие трещины при вязком разрушении от ее развития — при хрупком. При хрупком разрушении для продвижения трещины необходима незначительная энергия, так как движущаяся трещина острая [ее [c.252]

Выявленная последовательность сигналов АЭ отражает известную последовательность процессов деформации и разрушения материала, которые реализуются в вершине распространяющейся усталостной трещины [91, 143, 144]. Они связаны с формированием скосов от пластической деформации у поверхности образца и созданием мезотун-нелей вдоль фронта трещины с последующим разрушением перемычек между ними (см. рис. 3.19). Развитие скосов от пластической деформации происходит преимущественно путем сдвиговой деформации, и раскрытие части фронта трещины в области у поверхности образца определяется модами III + I. Это наиболее простой способ поглощения и релаксации энергии деформации и разрушения. Этот процесс наиболее активен в момент раскрытия и закрытия берегов трещины, поэтому на этих этапах восходящей и нисходящей ветвей нагрузки сигналы от ротаций объемом материала незаметны. Разрушение перемычек между мезотуннелями при регулярном одноосном нагружении также связано р модами III+I, что, в свою рчередь, соответствует локализованным процессам деформации ц разрушения, р которых ротационные эффекты едва заметны. [c.173]

Роль электронов в металлах как фактора, определяющего их прочность и пластичность, подчеркивалась Я. И. Френкелем еще в ранних работах [1] на основе пористой электронной модели. Современные представления о реальной прочности металлов, учитывающие, с одной стороны, кооперативный характер процессов перемещения атомов при деформации, а с другой — локальный характер разрушения, не отрицают роли электронного фактора. Так, справедливо считается, что наблюдаемые различия прочностных характеристик кристаллов определяются их электронной структурой, а роль дефектов упаковки в механизме деформации и разрушения металлов и качественная связь энергии дефектов упаковки с характеристиками электронной структуры [2] общепринятые. Для дальнейшего развития этих представлений стала очевидной необходимость установления закономерностей взаимосвязи процессов деформации и разрушения с электронными свойствами самих дефектов, ответственных за прочностные свойства металлов [.3]. Со времени открытия явления взаимодействия позитронов с дефектами кристаллической решетки [4] стало понятным, что метод позитронной аннигиляции является уникальным для получения информации об электронной структуре дефектов [5]. В основе этой возможности лежит тот факт, что при наличии в кристал.те дефектов с концентрацией 10 все термализованные позитроны захватываются ими и аннигиляция с электронами в дефектах дает информацию об их электронной структуре. Если концентрация дефектов недостаточна, то в позитронную аннигиляцию будут вносить вклад как совершенные, так и дефектные области кристалла. Следовательно, использование метода электронно-позитронной аннигиляции для анализа структурного состояния в области дефектов, образующих- [c.139]

Превращение упругой энергии в поверхностную было рассмотрено еще Гриффитсом при выводе критерия разрушения. В своих рассуждениях (см., например, [4, 5]) он полагал, что упругая энергия, накопленная в материале во время деформации с 2Е (здесь - энергия, с размер трещины), преобразуется при разрушении в энергию сво-бодной поверхности >У2=2улС, для характеристики которой предложил использовать удельную поверхностную энергию Ул- [c.69]

Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Обычно оценивается работой до разрушения надрезанного образца при ударном изгибе, отнесенной к площади его сечения в месте надреза. Измеряется в Дж/м (кгс м/см ). Вязкому разрушению соответствуют обычно большие значения поглощенной энергии, т.е. большая работа распространения трещин. При хрупком разрушении работа распространения трецщны пренебрежимо мала, а при смешанном она возрастает пропорционально проценту вязкой (или волокнистой) составляющей в изломе. [c.86]

Достоинством ПНП сталей являются высокие значения вязкости разрушения Ки Высокие значения вязкости разрушения для ПНП сталей обусловлены поглощением энергии деформации при фазовом Y->-a превращении ПНП стали имеют высокое сопротивление усталост ному а также коррозионному разрушению Это связано с образованием мартенсита при продвиже НИИ трещины и релаксацией напряжении в вершине тре щины [c.241]

В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненапол-ненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%-При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее. [c.70]

Ударная прочность образцов с надрезом всегда меньше, чем без надреза [172, 233, 235, 245]. Главная причина этого состоит в том, что надрез является концентратором напряжения. Наибольшая концентрация наблюдается в случае острых надрезов с малым радиусом кривизны у их вершины [см. уравнение (5.13)]. Однако есть и другие причины, по которым надрез уменьшает ударную прочность, причем у одних полимеров более резко, чем у других. В образце без надреза деформация развивается по всей длине, а в образцах с надрезом большая часть деформации развивается вблизи вершины надреза, так что материал в надрезе претерпевает чрезвычайно высокую скорость деформации по сравнению с образцом без надреза [1, 245]. При высоких скоростях деформации пластичный материал может разрушаться хрупко, и его ударная прочность понижается. Поэтому различие в ударной прочности между образцами с надрезом и без надреза обычно больше для пластичных, чем для хрупких материалов [246]. Еще один фактор, обусловливаюш,ий чувствительность материала к надрезу, связан с тем, что процесс разрушения состоит из зарождения и роста трещин. В образце с надрезом трещина уже создана, и количество энергии, поглощенной при разрушении, определяется только энергией роста трещин. В случае образцов без надреза энергия, затрачиваемая на инициирование трещины, складывается с энергией, затрачиваемой на рост трещины. [c.184]

И деформации формоизменения, который подчеркивался в самом начале настоящей книги. Многие эксперименты показали, что при высоком гидростатическом давлении тело может накапливать большое количество упругой энергии без разрушения или остаточной деформации при условии, что материал совершенно однороден. Поэтохму Губер рассматривал отдельно всестороннюю деформацию и деформацию формоизменения. Он предполагал, что имеются две различные меры прочности для случаев простого растяжения и сжатия соответственно. Пусть Wo есть работа деформации в единице объема при всесторонней (объемной) деформации, а Шо — работа формоизменения. Губер принял, что в случае сжатия мерой прочности на разрушение является максимум величины г о, а в случае растяжения максимум величины -f- w oy Генки интересовался мерой сопротивления пластическому течению. Он утверждал, что поскольку не может быть всестороннего течения, следовательно не может быть и всестороннего пластического течения ни при сжатии, ни при растяжении. Поэтому условие пластического течения должно выражаться только через деформацию формоизменения. Как уже упоминалось раньше, он соответственно моделировал единичный объем любого пластического материала сосудом, способным вмещать в себя ограниченное количество энергии формоизменения. Когда энергии вливается больше, сосуд переполняется, или материал течет. [c.120]

В данной главе показано развитие испытаний на вязкость разрушения, предложенных на основе оригинального анализа Гриффитса. Нестабильный рост трещины происходит тогда, когда величина высвобождаемой энергии деформации (при фиксиро ванной деформации) или потенциальной энергии (при постоянной нагрузке) превышает критическое значение, равное поверхностной энергии для идеально упругого тела. На практике обычные металлы разрушаются квазихрупко , и критические значения вязкости в данном случае включают работу пластической деформации материала вокруг вершины трещины, предшествующей нестабильному состоянию. Постоянство значений вязкости разрушения образцов различной геометрии при различных температурах и скоростях нагружения может быть установлено только экспериментальным путем при полном понимании факторов, контролирующих степень пластического течения перед наступлением нестабильности. В следующей главе описано развитие экспериментальных методов оценки вязкости разрушения, а в гл. VII и VIII обсуждены микромеханизмы распространения трещины, чтобы показать, каким образом их можно иногда использовать для предсказания наступления момента нестабильного разрушения. [c.107]

При испытании на высокоскоростных машинах в процессе деформирования и разрушения образца энергия к нему подводится непрерывно и скорость перемещения активного захвата остается неизменной в течение всего процесса испытания. При ударном испытании перемещение ударяющего молота в процессе деформации и разрушения образца замедляется тем в большей степени, чем ближе запас потенциальной энергии молота к величине работы, затраченной на полное разрушение образца. Система при ударе неподгружаемая. Подвод энергии в процессе ударного испытания отсутствует. [c.273]

Анализ критических точек (точек бифуркаций), отвечающих при движении трещины смене микромеханизма разрушения в условиях подобия локального разрушения, с использованием концепции критической плотности энергии деформации позволил выявить однозначную связь между параметрами, контролирующими локальное и глобальное разрушения. Найденные соотношения и разработанная методология количественной фрактографии с учетом дискретности и автомодельности разрушения при возникновении локальной нестабильности позволяют с помощью микрофрактографических исследований решать важные инй енерные задачи, связанные с оценкой по микрофракто-графическим параметрам скорости и длительности роста усталостной трещины по механизму нормального отрыва, определением эквивалентных напряжений, склонности материала к хрупкому разрушению в точках бифуркаций, соответствующих смене микромеханизма разрушения, с установлением пороговой энергии на единицу длины трещины в этих точках. Это позволило разработать единые для сплавов на данной основе фрактографические карты, объединяющие мйкро- и макропараметры разрушения. [c.6]

Следует подчеркнуть, что вопрос о соответствии величин б 1и Л//ДЛ/ имеет большой практический смысл. Дело в том, что помимо микротуннелировай я усталостной трещины возможен эффект контактного взаимодействия берегов усталостной трещины, приводящей к диссипации упругой энергии деформации. При этом прирост трещины в цикле нагружения будет определяться действием определенного механизма разрушения, а не тем, насколько макропроцесс разрушения материала, дающий осредненную характеристику миграции всего фронта трещины, отличается от микропроцесса нарушения сплошности материала. Если усталостные бороздки формируются в каждом цикле приложения внешней нагрузки при стационарном или ином режиме нагружения, то, рассчитав их число в направлении роста трещины, можно судить о числе циклов нагружения по формуле [248] [c.194]

Все эти методы имеют общий недостаток, состоящий в том, что они не позволяют единообразно измерять интенсивность кавитации, хотя с этой целью был предложен параметр, представляющий собой произведение потери объема материала на удельную объемную энергию деформации ири разрушении [84]. С помощью этого параметра было выполнено предварительное сравнение интенсивностей кавитации, достигаемых различными методами лабораторных испытаний [85] и в натурных условиях [86]. Однако, согласно результатам последних эксперим ентальных исследований, такой подход, по-видимому, несовершенен [19, 22, 87]. Таким образом, не существует прямого способа сравнения результатов разных лабораторных испытаний, а также испытаний, проводимых в лабораторных и натурных условиях. В настоящее время лучшим способом сравнения результатов разных испытаний является сравнение по относительной величине разрушения одного и того же материала. Однако, как уже отмечалось выше, относительное сопротивление материалов в условиях кавитации зависит от способа его определения. Поскольку различия очень велики, то, следовательно, при разных методах испытаний определяются разные свойства материалов. Одна из возможных причин такого расхождения, вероятно, связана с тем, что для разных материалов предел интенсивности кавитации, до достижения которого они не подвергаются заметному разрушению, различен однако нельзя утверждать, что материал, для [c.477]

Основоположником теории хрупкого разрушения твердых тел считают Гриффитса [99, с. 30], который впервые попытался связать сопротивление разрушению с упругой энергией, накопленной в деформируемом образце и освобождающейся при развитии трещины. По Гриффитсу распространение трещины без дополнительной работы (или самопроизвольное разрушение) возможно, если увеличение поверхностной энергии в результате развития трещины компенсируется соответствующим уменьшением упругой энергии деформации. При недостатке упругой энергии, накопленной в образце, трещина для своего развития требует [c.175]

Это связано с тем, что вблизи вершин трещин или надрезов напряженное состояние близко к равномерному трехосному растяжению. Хрупкое разрушение в обычных ковких металлах всегда сопровождается небольшой пластической деформацией в тонком слое у поверхности разрушения. Поэтому упругая энергия тела при разрушении подобных материалов идет не только на образование поверхностной энергии, но и на работу, затрачиваемую на образование пластических деформаций в приповерхностном слое трещины. По оценкам Орована, например, для железа последняя величина больше в 10 раз величины энергии поверхностного натяжения, и последней можно пренебречь. Для высокоуглеродистой стали обе величины сравнимы. [c.382]

Поведение термопластичных полимеров при кратковременном нагружении в температурном интервале их эксплуатации наиболее полно описывают кривые в координатах нагрузка — деформация (кривые о — е), полученные при различных видах деформирования и различной скоростью приложения нагрузки. Эти кривые характеризуют поведение полимера вплоть до разрушения. По кривым ст — е, снятым в строго определенных (стандартных) условиях, находят сопоставимые между собой стандартные показатели механических свойств — кратковременный модуль зохругости, предел пропорциональности, предел текучести, разрушающее напряжение, деформацию при разрушении и энергию, затрачиваемую на разрушения. [c.29]

В том диапазоне температур или скоростей нагружения, в котором проявляется эффект эластифицирования, наибольшее влияние на прочность, и особенно на энергию разрушения (ударную вязкость), эластифицированных полимеров и сополимеров стирола, метилметакрилата и акрилонитрила оказывает количество вводимого эластификатора, его свойства и степень диспергирования, а также прочность сцепления между фазами. С увеличением содержания эластичной фазы (при одном и том же методе получения эластифицированного термопласта) пропорционально снижается предел текучести и разрушающее напряжение и увеличивается относительная деформация при разрушении (рис. IV.25). Соответственное возрастание энергии, затрачиваемой на разрушение, обусловливает практически линейное увеличение ударной вязкости с повышением содержания эластичной фазы, причем с понижением температуры возрастание ударной вязкости проявляется менее резко. На рис. 1У.26 обобщены данные об ударной вязкости промышленных ударопрочных полистиролов и пластиков АБС. [c.165]

Тирувенгадамом была предложена обобщенная теория кавитационных разрушений, в соответствии с которой определяющим свойством металла при эрозионном разрушении является энергия деформации [771. Под энергией деформации исследователь понимал площадь, ограниченную кривой напряжение — деформация, полученной при испытании материалов на сжатие (для пластических материалов — на растяжение). Была выведена безразмерная величина, названная числом кавитационного разрушения Сд, представляющая собой отношение энергии, поглощенной материалом при деформации, к энергии, выделяющейся при разрушении пузырька. Величина Сд определялась по формуле [c.60]

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]

Смотреть страницы где упоминается термин Разрушение в энергии деформации при разрушении : [c.436] [c.284] [c.173] [c.339] [c.268] [c.281] [c.77] [c.149] [c.179] [c.131] [c.131] [c.115] [c.275] [c.346] [c.359] [c.193] [c.60] [c.50] [c.372]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...