Накопление повреждений

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]

Усталость — это постепенное накопление повреждений в материале под действием повторно-переменных нагрузок, макси- [c.126]

В настоящем разделе предпринята попытка сформулировать деформационно-силовой критерий зарождения усталостного разрушения применительно к ОЦК металлам, в частности к сталям перлитного класса, основываясь на некоторых физико-меха-нических представлениях о накоплении повреждений при усталости [74, 79, 85, 126]. Разрабатываемый подход позволит ответить на некоторые открытые вопросы в проблеме малоцикловой усталости материалов, в частности, касающиеся влияния на долговечность максимальных напряжений и нестационарности нагружения. [c.136]

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]

Следовательно, при меньшей скорости деформирования критическое состояние материала будет достигнуто быстрее и значения макроскопических параметров разрушения Nf или ef) уменьшатся (рис. 3.2, кривая 2). При внутризеренном накоплении повреждений роль диффузионных механизмов незначи- [c.154]

Изложенные здесь основные закономерности межзеренного разрушения в условиях длительного статического и циклического нагружений положены в основу рассматриваемой ниже физико-механической модели. Анализ влияния скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, может быть выполнен исходя из схемы, приведенной на рис. 3.2. Для этого значения критической деформации е/ или долговечности Nf при межзеренном накоплении повреждений, рассчитанные по предлагаемой ниже модели, должны сравниваться с аналогичными параметрами, полученными в предположении внутризеренного характера зарождения макроразрушения по одной из ранее разработанных методик (см. гл. 2). [c.155]

Поясним роль структурного элемента (зерна или блока) при анализе накопления повреждений в материале. Ранее (см. раздел 2.3) было отмечено, что одним из основным механизмов, образования микротрещин является скопление дислокаций у препятствий (барьеров), которыми в большинстве случаев являются границы зерен, блоков и фрагментов, сформировавшихся в процессе деформирования материала. Если размер обратимой упругопластической зоны меньше диаметра зерна dg, плоские скопления дислокаций не доходят до границ зерен, поэтому здесь не создается необходимая для зарождения микротрещин концентрация напряжений. С другой стороны, в теле зерна отсутствуют барьеры дислокационного происхождения, которые могут служить стопорами для скопления дислокаций. Значит, [c.213]

При разработке моделей прогнозирования трещиностойкости и развития трещин необходимо было сформулировать условие накопления повреждений в градиентных полях напряжений и деформаций. Было показано, что повреждения накапливаются, если размер необратимой упругопластической зоны (при статическом нагружении) или обратимой упругопластической зоны (при циклическом нагружении) больше структурного элемента, размер которого во многих случаях можно принять равным диаметру зерна. В противном случае, когда размер упругопластической зоны меньше размера структурного элемента, материал практически не повреждается и локальные критерии разрушения, сформулированные в терминах механики сплошной деформируемой среды, не дают адекватных реальным ситуациям прогнозов. [c.264]

В предлагаемой методике в качестве основного механизма, контролирующего разрушение, принимается накопление повреждений при медленном квазистатическом деформировании материала, которое обусловлено процессом низкотемпературной ползучести при напряжениях выше предела текучести. С пог мощью данной методики осуществляется расчет временного ресурса конструкции при статическом нагружении в условиях действия коррозионной среды. [c.329]

Далее предполагают, что накопление повреждений не зависит от порядка чередования ступеней. Условие суммирования повреждений записывают в следующем виде [c.310]

Вопросы усталости, и в первую очередь малоцикловой усталости, совершенствование методов испытания на усталость, обоснование деформационных критериев малоцикловой усталости, установление физической модели накопления повреждений при повторно-переменных нагрузках, кинетики развития усталостных трещин в тех или иных условиях нагружения, статистический аспект усталости, а также разработка инженерных методов расчета элементов конструкций на прочность при повторно-переменных напряжениях с учетом различных факторов (вида напряженного состояния, конструктивно-технологических особенностей, температуры, начальной напряженности и т. п.). [c.664]

Изыскание методов оценки накопления поврежденности материала и установления динамики изменения повреждаемости по мере наработки часов в процессе эксплуатации высоконапряженных ответственных элементов конструкций. [c.664]

Существенно влияют на возникновение и развитие усталостных трещин дефекты внутреннего строения материала (внутренние трещины, шлаковые включения и т. п.) и дефекты обработки поверхности детали (царапины, следы от резца или шлифовального камня и т. п.). Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а разрушение вследствие распространения усталостной трещины — усталостным разрушением. Свойство материала противостоять усталости называют сопротивлением усталости. [c.307]

Наиболее опасными для технических объектов оказываются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушение. Кроме усталостных напряжений в механических системах наблюдаются и другие явления, вызываемые вибрациями, например постепенное ослабление ( разбалтывание ) неподвижных соединений. Вибрационные воздействия вызывают малые относительные смещения сопряженных поверхностей в соединениях деталей машин, при этом происходит.изменение структуры поверхностных слоев сопрягаемых деталей, их износ и, как результат, уменьшение силы трения в соединении, что вызывает изменение диссипативных свойств объекта, смещает его собственные частоты и т. п. [c.272]

Методы прогнозирования работоспособности длительно проработавших сварных аппаратов должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле. Одним из основных аспектов решения проблем безопасности нефтегазохимических производств является дальнейшее совершенствование методологии оценки остаточного ресурса безопасной работы оборудования, т.е. определения времени наработки оборудования до перехода его в предельное состояние при установленных режимах и условиях эксплуатации. [c.5]

Недостаточное совершенство НД, в частности, по нормированию остаточного ресурса нефтегазохимического оборудования, объясняется тем, что они базируются в основном на критериях статической прочности бездефектного металла. Между тем, в процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны разрушения. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которыми являются дефекты металлургического, строительномонтажного и эксплуатационного характера, а также зоны геометрических конструктивных концентраторов в местах приварки днищ, переходов, патрубков штуцеров в корпус аппарата. При этом особую опасность представляют трещиноподобные дефекты холодные и горячие трещины, непровары и подрезы швов, механические (царапины) и коррозионные (стресс-коррозия) повреждения и др. [c.328]

Для решения проблемы оценки уровня накопления повреждений может применяться метод акустического измерения скорости ультразвука и ее взаимосвязи со структурными изменениями. [c.340]

Де и, как следствие, о невлиянии Отах на долговечность материала. Вместе с тем в условиях ОНС Отах может значительно отличаться от величины, получаемой в эксперименте, и, следовательно, оказывать значительное влияние на долговечность. Как уже отмечалось, практически отсутствуют экспериментальные работы по специальному исследованию влияния максимальных напряжений в цикле на долговечность. В то же время существуют немногочисленные теоретические исследования, касающиеся затронутой проблемы. По нашему мнению, несомненный интерес здесь могут представлять работы В. В. Новожилова [164, 167]. Кратко изложим их суть. Предполагается, что решающая роль в накоплении необратимых повреждений принадлежит микронапряжениям. Последние возникают в силу неоднородности и анизотропности отдельных структурных составляющих поликристаллического материала. Постулируется, что скорость накопления повреждений D пропорциональна интенсивности микронапряжений р [c.133]

Последний вопрос, о котором хотелось бы упомянуть в данном разделе,— анализ циклической долговечности при нестационарном нагружении. Обычно расчет при нестационарном нагружении базируется на различных вариантах правил линейного суммирования повреждений [99]. Первая гипотеза накопления повреждений была предложена в 1924 г. А. Пальмгреном [386] и развита А. Майнером [376]. Эта гипотеза, широко используемая до сих пор, называется гипотезой Пальмгрена—Майнера, или правилом линейного суммирования повреждений. Гипотеза Пальмгрена—Майнера утверждает, что доля поврежденности при любом уровне амплитуды нагружения пропорциональна от- [c.134]

Принимается, что разрушение наступит при D=l. К наиболее значительным недостаткам линейной теории относится то, что она не описывает влияния очередности воздействия напряжений различных уровней и предполагает одинаковую скорость накопления повреждений при нагружении заданного уровня независимо от предыдущей истории нагружения. Экспериментальные данные показывают, что порядок приложения нагрузки на самом деле играет значительную роль и скорость накопления повреждений при заданном уровне нагружения является функ цией истории циклического нагружения [99, 360]. Например если провести испытания образцов, нагружая их цикличес кими напряжениями (деформациями) двух уровней Oi > аг причем испытать две группы образцов первая группа нагружа ется сначала напряжением ti, а затем ог, вторая — сначала Ог 1 [c.135]

При описании картины усталостного разрешения поликрис-таллического материала одним из ключевых вопросов является выбор минимального объема, для которого оказываются применимы соотношения, связывающие долговечность с НДС, рассчитываемым по уравнениям механики сплошной среды. В работах [72, 73] показано, что необходимым и достаточным условием накопления повреждений в материале является достижение зоной знакопеременной пластической деформации [c.139]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Однако такие феноменологические модели малопригодны для экстраполяции результатов относительно кратковременных лабораторных опытов на реальные длительные сроки эксплуатации, а также для описания разрушения в условиях ОНС при сложных программах нагружения. В этой связи многие исследователи обращаются к анализу физических механизмов и моделей накопления повреждений при разрушениях, зависящих от времени. Выполненный во многих работах [240, 256, 306, 318, 324, 342, 392, 433] металлографический и фрактографиче-ский анализ показал, что снижение долговечности при уменьшении скорости деформирования при различных схемах нагру- [c.152]

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]

В общем случае для решения вопроса о характере разрушения недостаточно знать, какая из двух величин — или авкл — больше, поскольку скорость накопления повреждений определяется также ростом пор (см. подраздел 3.2.2). Однако при относительно больших скоростях деформирования (g 10 с ), когда границы зерен не обладают свойствами, отличными от свойств тела зерна, согласно зависимости (3.6) скорость зарождения межзеренных пор приближается к нулю. Фактически это означает переход к механизму зарождения пор, описываемому уравнением (2.52), как в теле, так и по границам зерна. В этом случае условие вкл > м предопределяет внутризерен-ный характер разрушения как более вероятный. [c.160]

В данной главе рассмотрено разрушение материала, при котором критические параметры Nf или ef) существенно зависят от времени нагружения или от скорости деформирования. При испытании в инертных средах чувствительность материала к скорости деформирования в основном связана с межзеренным характером накопления повреждений и разрушения при вну-тризеренном разрушении такой чувствительности не наблюдается. Скоростная зависимость Nf H) или ef( ) в первую очередь обусловлена накоплением повреждений по границам зерен не только за счет пластического деформирования, но и за счет диффузии вакансий в теле зерна активность диффузионных процессов значительно ниже, чем по границам, и они практически не оказывают влияния на внутризеренное повреждение. Переход от межзеренного разрушения к внутризеренному при увеличении I связан с нивелированием диффузионных процессов по границам зерен и отсутствием проскальзывания зерен. [c.186]

Один из наиболее трудных и наименее разработанных вопросов механики материалов — прогнозирование типа разрушения (внутризеренного или межзеренного) и условий перехода от внутризеренного, менее опасного разрушения, к межзерен-ному, приводящему к снижению критической деформации и долговечности материала. В настоящей главе предложен подход к анализу типа разрушения в зависимости от условий испытаний. Суть подхода заключается в параллельном анализе накоплений повреждений в теле зерна и по его границам тип разрушения будет определяться тем процессом, который дает меньшие значения параметров предельных состояний материала Nf и е/). Такой анализ может проводиться на основании физико-механических моделей кавитационного внутризеренного или усталостного разрушения, рассмотренных в гл. 2, и модели кавитационного межзеренного разрушения, представленной в данной главе. [c.187]

Таким образом, для накопления повреждений необходимо и достаточно выполнение двух условий первое — наличие обратимой пластической деформации в цикле второе — размер зоны обратимой пластической деформации должен быть больще размера зерна (или блока). Тогда AKth можно определить как размах КИН, при котором зона обратимой пластической деформации должна быть равна размеру структурного элемента. Очевидно, в данном случае величина AKth отлична от нуля и непосредственно зависит от параметров структуры материала, что соответствует данным работы [156]. При АК > AKth повреждение в элементе будет накапливаться и трещина будет развиваться. [c.214]

Следует отметить, что накопление повреждений будет происходить и при условии, когда напряжения еще не достигают циклического предела текучести 5т, так как в этом случае идут процессы микротекучести. Тем не менее повреждаемость материала в условиях микротекучести будет достаточно малой и поэтому скоростью развития трещины при оценке AKth можно пренебречь (dL/dN Q). Строго говоря, при расчете НДС в окрестности вершины трещины нужно использовать параметр ат" < От, характеризующий сопротивление материала микро-пластическому деформированию. Однако известно, что в этом случае большинство положений теории пластичности не приемлемо [195, 206, 379]. Выходом из этого положения является анализ НДС в рамках теории пластичности (в расчет вводится параметр От), но и при анализе накопления повреждений учитывается повреждаемость от упругих (с макроскопических позиций) деформаций (см. раздел 2.3). [c.214]

Допущение об однородности НДС в структурном элементе основывается на физических закономерностях, аналогичных рассмотренным при анализе роста трещин усталости (см. подраздел 4.1.4), так как при хрупком, вязком и усталостном разрушениях необходимым условием зарождения повреждений (мнкро-трещин, микропор) является определенная концентрация напряжений в голове плоских скоплений дислокаций. При размере пластической зоны меньшем, чем диаметр зерна, повреждения не образуются. Если допустить, что НДС однородно, получим в этом случае отсутствие пластической деформации в структурном элементе (см. подраздел 4.1.4). Так как нас интересует пластическое деформирование не само по себе, а утилитарно — с точки зрения накопления повреждений, то предложенная фор- [c.231]

Контести, Канетто, Леванян. Металлографическое исследование и численное моделирование процесса накопления повреждений при ползучести в образцах с подрезом из нержавеющей стали марки 17—12 РН//Теор. основы инжен. расчетов,— 1988.—№ 1.— С. 150—162. [c.370]

В зоне разрушения обычно виден полосатый узор, состоящий из ряда параллельных линий - следов скачкообразного продвижения тршиш по мере накопления повреждений. [c.291]

Лучше совпадает с опытом теория ступенчатого накопления повреждений (Кортен-Долан и другие), согласно которой отсчет на каждой ступени ведется от уровня повреждения, достигнутого на предыдущих ступенях. Учитывается также влияние степени асимметрии циклов на повреждаемость. [c.310]

При мягком нагружении циклически разупрочняющихся или стабильных металлов накапливаются пластические деформации, которые могут привести к двум типам разрушения — квазистати-ческому и усталостному. Квазистатнческое связано с возрастанием остаточных деформаций до уровня, соответствующего разрушению при однократном статическом нагружении. Разрушение усталостного характера связано с накоплением повреждений, образованием прогрессируюш,их трещин при существенно меньшей пластической деформации. Возможны и промежуточные формы разрушения, когда образуются трещины усталости на фоне заметных пластических деформаций. [c.623]

Испытания на надежность и испытания по всем критериям, связанным с накоплением повреждений, требуют длительного времени. Считается, что рептение первоочередной задачи техники обеспечение необходимой надежности оборудования затрудняется невозможностьро достаточно быстрой оценки надежности. Поэтому проблема ускоренных испытаний является весьма актуальной. [c.474]

Выбранный метод оценки уровня накопленных повреждений является безусловным методом НК техническ< го состояния аппарата. Ультразвук может прощупывать трещиноподобные дефекты самых разных размеров (от долей мм) и пространственного положения (выходящие на поверхность и в глубине). Ультразвук отражается от имеющихся повреждений, трещин, пор, как солнечный луч от зеркала. Оборудование для его осуществления очень транспортабельно. [c.204]

Сопротивление материалов 1986 (1986) -- [ c.652 ]

Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению (1975) -- [ c.111 , c.128 , c.161 , c.170 , c.171 ]

Расчет машиностроительных конструкций методом конечных элементов (1989) -- [ c.268 , c.273 ]

Краткий курс сопротивления материалов Издание 2 (1977) -- [ c.136 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...