Разрушение как неустойчивость

Разрушение как неустойчивость равновесия 225 [c.225]

Можно утверждать, что достижение нагрузками критических значений равносильно разрушению конструкции, так как неустойчивая форма равновесия неминуемо будет утрачена, что связано с практически неограниченным ростом деформаций и напряжений. [c.502]

Можно утверждать, что достижение нагрузками критических значений равносильно разрушению конструкции, так как неустойчивая форма равновесия неминуемо будет утрачена, что связано с практически неограниченным ростом деформаций и напряжений. Особая опасность разрушения вследствие потери устойчивости заключается в том, что обычно она происходит внезапно и при низких значениях напряжений, когда прочность элемента еще далеко не исчерпана. [c.561]

В том случае, когда сжимающие нагрузки, действующие на такие элементы конструкций, как стойки, колонны, пластины или тонкостенные цилиндры, достигают некоторой критической величины, иногда внезапно происходят изменения их формы — изгибание, сморщивание, искривление или выпучивание. Хотя напряжения, вызываемые приложенными нагрузками, могут быть вполне допустимыми с точки зрения прочности, большие перемещения в результате изменений формы могут привести к потере равновесия и внезапной поломке. Такой вид разрушения обычно называется разрушением вследствие неустойчивости, или выпучивания. Потеря устойчивости обусловлена лишь размерами конструкции и модулем упругости материала и никак не связана с его прочностью. В частности, элемент конструкции из высокопрочной стали заданной длины не может выдержать критической нагрузки, большей, чем элемент таких же размеров и такого же поперечного сечения из низкопрочной стали. Боковое выпучивание продольно сжатых стержней представляет собой имеющий большое практическое значение пример потери устойчивости, исследование которого позволит понять сущность этого явления. [c.549]

Этот раздел главы касается инициирования трещины, т. е. в ней исследуются условия, возникающие в тот момент, когда дефект внезапно становится неустойчивым и инициирует быстро развивающееся разрушение. Как только разрушение началось, т. е. оно достигло некоторой скорости и стало распространяться неустойчиво, становятся важными другие факторы, которые описаны в последнем разделе. [c.151]

Разрушение вызывается положительным градиентом давления, приводящим жидкость с малой энергией в состояние покоя. Его можно предотвратить путем отсасывания жидкости в сечении непосредственно за началом разрушения, как и в случае отрыва потока. Аналогия между разрушением вихрей и прямым скачком уплотнения при сверхзвуковых скоростях почти отсутствует, ао оба случая связаны с неустойчивостью при замедлении потока, обусловленном внезапным ростом давления. [c.208]

Разрушение как состояние неустойчивости равновесия. [c.224]

В настоящем разделе представлена модель вязкого разрушения материала, рассматривающая процесс непрерывного образования и роста пор [76, 80]. Модель базируется на введенном понятии пластической неустойчивости структурного элемента материала как состоянии, контролирующем критическую деформацию е/ при вязком разрушении, что позволяет отойти от описания процесса непосредственного слияния пор. [c.116]

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]

Понижение температуры и повышение скорости деформации приводит к сужению области абсолютных пороговых значений К, , отвечающих предыдущему и последующему неустойчивым состояниям. Таким образом, испытания при пониженных температурах и высоких скоростях деформации для определения приближаются к испытаниям в подобных по микромеханизму разрушения условиях. Остается вопрос, как перейти от значений К, при низкой температуре к значениям К, при более высокой температуре или более высоких [c.311]

Использование перколяционных моделей при анализе разрушения является исключительно перспективным, так как к моменту достижения критического состояния - неустойчивости разрушения на микроуровне - среда становится пористой, т.е. содержит перколяционные кластеры. Образование бесконечного кластера в данном случае связано с объединением пор, что является критическим состоянием (разрушением). [c.337]

Более интересен случай, когда < gAp. Тогда величина со становится чисто мнимой. При этом амплитуда волн начинает неограниченно расти во времени, и тогда исходное состояние двухфазной системы оказывается гидродинамически неустойчивым. Как уже отмечалось, такого рода неустойчивость называется неустойчивостью Тейлора (или Рэлея—Тейлора [30]). Физическая интерпретация неустойчивости Тейлора следующая. В действительности на начальное невозмущенное состояние системы всегда накладываются малые случайные возмущения. Их можно представить как наложение прогрессивных волн разной длины. Те волны, для которых волновые числа попадают в диапазон значений, определяемых условием < gAp, начинают неограниченно расти по амплитуде и приводят к разрушению исходного состояния системы. [c.144]

С точки зрения предотвращения полного разрушения важно знать, к какому виду равновесия относится предельное состояние. Если предельное состояние равновесия устойчиво, то нет опасности немедленного полного разрушения. Если же предельное состояние неустойчиво, то такую трещину допускать нельзя, во всяком случае, без дальнейшего более подробного анализа. Выбор допускаемого размера начальной трещины в большой мере зависит от вида предельного состояния равновесия. [c.327]

Одной из важнейших характеристик сопротивления материала трещинообразованию является величина предельной нагрузки, связанная с началом развития трещины, которое зачастую отождествляется с понятием полного разрушения. Однако это справедливо только в случае лавинообразного неустойчивого распространения. Во многих случаях взаимодействия трещин с препятствиями и границами, а также в задачах взаимодействия систем трещин, как показывают эксперименты и расчеты [98, 185, 216, 219, 309, 326, 331, 395], на значительном участке изменения нагрузки развитие трещины протекает устойчиво. Очевидно, что наличие устойчивых трещин в конструкциях и сооружениях, работающих зачастую в определенных режимах изменения внешних нагрузок, гораздо менее опасно, а искусственное усиление таких сооружений (за счет постановки заклепок,, пластин и стрингеров, высверливания отверстий на пути распространения трещин и т. д.) может значительно продлить их жизнь . [c.161]

Небесполезно подчеркнуть, что проблема разрушения тел представляет собой глобальную задачу, не связанную непосредственно с локальными условиями на концах трещин однако локальное предельное условие на конце трещины должно выполняться как в случае устойчивого, так и в случае неустойчивого развития трещины, и поэтому это условие может быть использовано как необходимое условие при решении соответствующих задач. [c.551]

На рис. 28.2 (линии 1) представлено семейство интегральных кривых уравнения (28.9), полученных на ЭВМ. Интегральные кривые считались лишь в устойчивой области, так как переход в неустойчивую область связан с полным разрушением. Как видно, в рассматриваемой задаче сохраняются качественные особенности, присущие процессу роста трещины в упругопла- стических телах, которые состоят в наличии участка устойчивого роста трещины. [c.243]

Доминирующим видом разрушения однонаправленного композита при растяжении в направлении армирования является распространение трещины параллельно волокнам. Распространение этой трещины начинается с расщепления композита у вершины надреза, протекает устойчиво при малых приращениях нагрузки и приводит окончательно к неустойчивому разрушению, как показано на рис. 2.27. [c.79]

Величина if названа сплошностью, учитывая те значения, которые она приобретает в отмеченных выше крайних случаях. Аналогично тому, как при вязком разрушении наступает момент потери устойчивости равномерного растяжения и возникает шейка, в условиях малых значений г ), а именно —при г] = г 3о>0, рассеянный характер разрушения становится неустойчивым, и происходит глобальное разрушение образца. Однако, как Н. Дж. Хофф при определении 4р не учитывал образования шейки, так и Л. М. Качанов в упрощенном варианте теории относит [разрушение не к г1)о>0, а к г ) = 0. При этом, как и в случае вязкого разрушения, отрезки времени от начала нагружения до ip = -i Jo и до г(5 = 0 отличаются несущественно. Л. М. Качанов делает еще одно существенное предположение— связывает хрупкое разрушение с возникновением трещин, которые образуются при достижении максимальным растягивающим напряжением определенной предельной величины. Учитывая это предположение и ожидаемый характер изменения параметра ip, Л. М. Качанов для его определения предложил следующее уравнение [c.585]

Как уже отмечалось, переход от вязкого разрушения к хрупкому связан с переходом от контролируемого влияния на разрушение неустойчивости мезокластеров (вязкое разрушение) к неустойчивости микрокластеров (хрупкое разрушение). Это определяет изменение вида поверхности разрушения, обусловленное сменой объекта фрактальности и фрактальной размерности структуры зоны предразрушения, и спонтанное изменение вида зависимости фрактальной размерности от поперечной деформации (переход от зависимости (231) к (232) при Х /. = 0,5). Изменение объекта фрактальности характеризуется переходом при = 0,5 от фрактальной поверхности при 2 D 3 к фрактальному фронту трещины при 1 D 2. [c.183]

Другим вариантом конструкции первого типа является резец, применявшийся при ПМО на Ленинградском сталепрокатном заводе [И] (рис. 89). Пластина 6 опирается на вкладыш 5, изготовленный из стали Р6М5, и на установочный сухарь 3, положение которого регулируется винтом 2. Пластина к вкладышу прижимается с помощью накладного стружколома 1 и винта 4. В державке 7 предусмотрены каналы для циркуляции охлаждающей воды. В этой конструкции не выполняется требование свободного прохода стружки по передней поверхности инструмента. Опыт показывает, что накладные стружколомы неустойчивы в работе, они должны тщательно подгоняться по пластине возможны случаи пакетирования стружки и разрушения как стружколома, так и пластины. [c.159]

Поверхностное разрушение металла под воздействием внешней среды называется коррозией. Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и во многих других средах, так как образующаяся пленка окислов недостаточно плотна и не изолирует металл от химического воздействия среды. Некоторые элементы иовышают устойчивость стали против коррозии, и таким образом можно создать сталь (сплав), практически не подвергаюш,уюся коррозии в данной среде. [c.479]

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]

Будем полагать, что в момент начала процесса неустойчивого деформирования за счет наличия пор нагруженность материала такова, что его реология начинает подчиняться закону упругопластического, а не упруговязкого деформирования. При этом принимается, как и в подразделе 2.2.2, что локальное изменение деформации в характерном сечении не приводит к изменению соотношения компонент тензора напряжений (а следовательно, и параметров qn = a fOi и q,n omfoi) в структурном элементе. Окончательно условие достижения критической деформации при межзеренном разрушении формулируется аналогично условию предельного состояния в случае внутризеренного вязкого разрушения [c.156]

С нашей точки зрения, снижение критической деформации в агрессивной среде в первую очередь связано с увеличением темпа развития повреждений и, как следствие, с ростом скорости деформации в режиме ползучести (см. раздел 3.3). Уменьшение критического уровня повреждаемости при кавитационном разрушении маловероятно, так как на критическое событие — слияние микропор, обусловленное пластической неустойчивостью, — не будет оказывать влияние когезивная прочность материала. Итак, предположим, что критическая повреждае- [c.167]

С позиции синергетики как пластическая деформация, так и разрушение являются способом реализации диссипации энергии, а значит, являясь механизмами диссипации энергии, они должны быть взаимосвязаны. Но вопрос сводится к тому, какой из указанных механизмов является контролирующим при данном температурно-силовом воздействии. Выделение контролирующего механизма диссипации энергии требует анализа энергии активации элементарного механизма деформации и разрушения. В главе 3 уже отмечалось, что параметром порядка при перестройках структур из неустойчивого состояния в устойчивое является энергия ак1ивации элементарного процесса. С учетом того, что существует иерархия спектров элементарных механизмов деформации и разрушения, следует выделять и соответствующий спектр энергии активации элементарных процессов, который можно описать с помощью функции самоподобия (см. главу 3) [c.261]

Достижение критических условий при разрушении обусловливает спонтанное изменение размера микрокластера и, следовательно, активационного объема. Так как в критических точках параметры, контролирующие неустойчивость системы (подсистемы), взаимосвязаны между собой, то, зная а и р , [c.324]

Рассмотрение явления разрушения мегаллов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами, гюзволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел при самоорганизации диссипативных структур. Из анализа разрушения о позиций синергетики следует, что устойчивость процессов деформации и разрушения твердых тел определяется диссипативными свойствами среды вб]щзи точек неустойчивости. Показателем этих свойств вблизи неравновесных фазовых переходов являются двух- и трехпараметрические критерии, учитывающие кооперативное взаимодействие пластической деформации и разрушения. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами - двух- или трехпараметрическими. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от используемых в линейной механике заключается в том, что они включают только критерии, контролирующие неравновесные фазовые переходы и охра- [c.340]

Пластическая деформация, как и разрушение, является диссипативным процессом, который протекает вдали от термодниомического равновесия и сопровождается проявлением неустойчивости системы в критических точках [1]. При сварке давлением пластическая деформация совершенно необходима для образования соединения и во многом определяет кинетику процесса. В связи с этим представляет интерес установление взаимосвязи механизмов пластической деформации и формирования соединения при сварке данлением ка структуриом уровне. [c.133]

Эта длина неустойчивой трещины при заданном напряжении а. Таким образом, по Гриффитсу прочность материала при хрупком разрушении определяется наличием уже существующих микротрещин. При известном распределении трещин в материале прочность его тем выше, чем выше его поверхностная энергия П. Проводилась экспериментальная проверка этой теории применительно к стеклу, которая состояла в определении прочности стекла в зависимости от длины искусственно создаваемых трещин. Было получено вполне удовлетворительное соответствие для такого хрупкого материала, как стекло. [c.74]

Шестое представление. Т. Дж. Блэк /269/, изучив известные результаты экспериментов С. И. Клайна, Г. А. Эйнштейна и других, предложил свою теорию турбулентности пристенного слоя. По Т. Дж. Блэку, основная роль случайных турбулентных пульсаций в потоке со сдвигом состоит не в непосредственном и локгшьном переносе осредненного импульса, а в порождении сильной трехмерной неустойчивой с фукту-ры подслоя. Эта неустойчивость в свою очередь вызывает быстрое разрушение структуры потока в подслое, которое повторяется во времени и пространстве на всей поверхности, обтекаемой турбулентным потоком. Это явление Блэк представляет в следующем виде имеется более или менее равномерно расположенная на поверхности система зон, в которых происходит разрушение структуры подслоя. Эта система движется по потоку со скоростью, примерно равной скорости перемещений турбулентных возмущений в слое. В движущейся зоне разрушения структуры энергия передается от основного движения к вращательному и каждая зона разрушения рассматривается как движущийся генератор вихрей. Непрерывная потеря кинетической энергии в этой зоне требует непрерывного локального оттока среды от стенки. В результате каждое разрушение поперек основного потока и образует непрерывные вихревые листки, расположенные под некоторым у1 лом к стенке. [c.26]

Таким образом, по схеме а при достаточно больших числах Бойда Во pa.jpymemie происходит из-за развития так называемой неустойчивости Рэлея — Тейлора, по схеме б при достаточно больших числах Вебера We — из-за развития так пазшшемой неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Естественно ожидать, что чедг больше I или превышение числа Бонда и Вебера по сравнению с критическими значениями (We—We, , и Во—Воц.), тем процесс разрушения будет происходить быстрее. Критические значения чисел Бойда Во, .4л и Вебера We 2л должны определяться из опыта, так как распад капель и пузырьков всегда происходит вследствие появления нелинейных, конечных по амплитуде возмущений на сферической (а не плоской) поверхности. [c.163]

Режим взрывоподобного разрушения 6 обычно связывается с неустойчивостью Рэлея — Тейлора, развивающейся па наветренной стороне капли. Поэтому в качестве критерия взрывоподобного разрушения используется обсуждавшийся выше критерий Бойда Во. Показано, что критические значения числа ВОс приблизительно равны 5 101 Однако на практике для характеристики этого, как и других режимов, удобно использовать число We. Так как характерное ускорение капли под воздействием газового потока [c.169]

Контакт воды с металлической поверхностью приводит к коррозии металлов, протекающей по электрохимическому механизму. Величина водонефтяного соотношения, характерного для конкретного месторождения, при котором система нефть — вода становится неустойчивой, может быть использована в качестве параметра для прогнозирования скорости коррозионного разрушения оборудования. Углеводороды практически не вызывают коррозию металлов. Однако неполярная фаза в системе нефть — вода оказывает значительное влияние на коррозионную активность водонефтяной системы в целом, повышая или понижая ее. Повышение защитного действия углеводородной составляющей в эмульсионной системе вода — нефть связано в основном с ингибирующими свойствами ПАВ, входящими в природную нефть. Наиболее активные ПАВ — нафтеновые н алифатические кислоты и асфальтосмолистые вещества. Содержание ПАВ в нефтях различных месторождений колеблется в широких пределах. Молекулы нафтеновых и алифатических кислот состоят из неполярной части — углеводородного радикала и полярной части карбоксильной группы, что обусловливает их способность адсорбироваться на границе раздела фаз. Соли нафтеновых кислог более полярны, чем сами кислоты, и более поверхностно-активны. Величина поверхностного натяжения на границе раздела вода — очищенная фракция нефти (например, вазелиновое масло или очищенный керосин) составляет 50—55 мН/м, в то время как поверхностное натяжение на границе раздела вода — сырая нефть не превышает 20—25 мН/м. Это свидетельствует об адсорбции поверхностно-активных компонентов нефти на границе раздела сырая нефть—вода. В щелочной пластовой воде происходит реакция взаимодействия нафтеновой кислоты с ионом щелочного металла. Образующееся соединение более поверхностно-активно, чем нафтеновые кислоты. [c.122]

Результат расчета по соотношению (4.50) согласуется с результатами измерения шага устало-стньгх бороздок, поскольку 85/823 = 2,14-10"V4-10 = = 0,0535 = (0,22) = 0,0484. Некоторое различие сопоставляемых соотношений является следствием, как уже было подчеркнуто выше, сложности получения точной величины максимального шага усталостных бороздок при подходе к положению неустойчивости в связи с переходом к нестабильному процессу разрушения. Любая флуктуация в условиях нагружения образца приводит к немедленному переходу к быстрому развитию разрушения. Если вернуться к предыдущему расчету, то оказывается, что при величине максимального шага бороздок 4,4-10 м соотношение 85/623 = 0,0485. Погрешность в оценке величины шага бороздок всего в 10 % приводит к представленному расхождению в определении соотношения между пороговыми коэффициентами интенсивности напряжения в 12 %. Очевидно, что рассматриваемые погрешности соответствуют естественному разбросу получаемых оценок экспериментальных величин. Этот вопрос обсужден в предыдущем разделе, где были приведены оценки шага усталостных бороз- [c.222]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...