Напряжение критическое (для трещины)

Отсутствие коррозии под напряжением может быть обеспечено правильным выбором материалов и чистотой воды. Для расчета критического размера трещины в корпусе необходимо знать поле напряжений и вязкость разрушения материала. Расчет напряжений в цилиндрической части корпуса (область А на рис. 12.1) относительно простой они зависят от давления, геометрии корпуса, размера трещины и распределения внешних нагрузок. Расчет интенсивности напряжения в вершине трещины в быстро меняющемся поле напряжения, например для трещины в области приварки патрубка, изображенной на рис. 12.2, значительно более трудный. В этом случае конструкцию разбивают на серии конечных элементов и далее рассчитывают, как описано в гл. 5. Результаты таких расчетов определения протяженности трещин приведены в табл. 12.1 [3]. [c.167]

Для данного растягивающего напряжения критическая длины трещины Скр = 2 7/(по ). [c.99]

Из (6.26) следует, что в рассматриваемом случае излучение обладает направленностью, зависящей от длины трещины. Если трещина начинает самопроизвольно расти (это возможно при условии, что действующие в окрестности трещины статические напряжения превышают критическое напряжение разрыва для трещины данной длины [76]), то в окружающее пространство также излучаются [c.277]

Начавшееся хрупкое разрушение является самопроизвольным процессом накопленная в системе энергия поддерживает процесс лавинообразного хрупкого разрушения, затрата энергии на образование новых поверхностей меньше, чем освобождающаяся при этом упругая энергия. Гриффитсом было установлено, что существует некоторая критическая длина трещины, назовем ее первой критической и обозначим через /аь рост которой происходит самопроизвольно и сопровождается уменьшением энергии в системе. Как было сказано выше, для того чтобы трещина двигалась, кроме энергетических условий (уменьшение энергии в системе), требуется и достижение определенного напряжения в устье трещины, что достигается при втором критическом ее размере—1с. Ввиду того что в металлах трещина не предельно остра, определяет хрупкую прочность вторая критическая длина дефекта, поскольку h >U, для, стекла имеет место обратная картина 1о<1а или разница между 1с и /э не так велика. Это количественная, но не принципиальная разница хрупкого разрушения стекла и металла. [c.72]

Константы Ки и используют для сравнительной оценки материалов и расчета работоспособности конструкций, при наличии трещин или технологических трещиноподобных дефектов (например, непроваров, несплавлений, макротрещин в сварных соединениях). Зная Ki, можно рассчитать допустимые средние напряжения от внешней нагрузки или критический размер трещины, до достижения которых конструкция может эксплуатироваться с наличием трещины. [c.546]

Между критической длиной трещины и приложенным напряжением выполняется соотношение (7). Для сквозной трещины коэффициент /С=я/2. В исходном состоянии [c.77]

Таким образом, кривая Гриффитса (12.34) определяет момент возникновения неустойчивости в равновесии трещины, когда любая случайная вариация напряжений или длины трещины вызывает прогрессирующий рост трещины. Отсюда и название — критический коэффициент интенсивности напряжений, поскольку достижение значения Kj = знаменует потерю устойчивости равновесия системы (аналогично термину критическая сила для сжатого стержня, теряющего устойчивость). [c.386]

Статический метод определения Кхс заключается в том, чтобы установить величину нагрузки, вызывающей лавинный рост трещины. При этом каждому образцу и характеру приложения напряжений соответствует критический размер трещины, определяющий переход от медленного распространения к быстрому. Расчетная формула для определения К1с имеет вид [c.332]

Выражение (8.9) подкупает своей простотой и очевидностью. Оно ясно показывает, что для каждого материала и определенного уровня напряжений можно указать критический размер трещины. Если размеры трещин меньше критических, разрушения не происходит. Этим и объясняется то обстоятельство, что, несмотря на наличие микротрещин, материал обладает свойством прочности. [c.369]

Ряс. 20.3. Зависимость критического напряжения от длины трещины для различных положений точек приложения сосредоточенных сил (имитирующих действие заклепок). Линия 1 соответствует решению Гриффитса. Величина t/o/i равна для линий 2—0,15 3 — 0,25 4 — 0,4 5 — 0,5 6 — 0,75. [c.163]

Hie построена кривая Гриффитса 7, соответствующая отсутствию подкрепляющих ребер. Очевидно, что трещина устойчива, если напряжение, необходимое для ее поддержания в критическом состоянии, возрастает с увеличением длины трещины. Как видно, для каждого значения безразмерного параметра характеризующего силу заклепок, существует критическое значение во (в нашем случае бо 0,45) безразмерного параметра е такое, что при [c.163]

Для определения критического значения напряжения, соответствующего росту трещин из точек х = а или х — [c.191]

Впервые распределение напряжений в окрестности вершины было найдено для трещины постоянной длины, движущейся с постоянной скоростью [447]. Оказалось, что максимальное значение растягивающего напряжения смещается из плоскости распространения трещины, когда скорость превышает некоторое критическое значение, и может произойти ветвление трещины. [c.406]

Коэффициенты ряда в формуле для напряжений у вершины трещины определяют (помимо критического состояния) устойчивость направления и распространения трещины [c.483]

Выражение (8.10) подкупает своей простотой и очевидностью. Оно ясно показывает, что для каждого материала и определенного уровня напряжений можно указать критический размер трещины. Если размеры трещины меньше [c.313]

При повторном циклическом нагружении, когда а изменяется от Отш до Стах, приращение длины трещины может вычисляться интегрированием уравнения (2.25) по длине трещины (от исходной длины трещины /о). На рис. 2.8 по данным Е. М. Морозова схематически представлены результаты таких расчетов в координатах а 1 для двух уровней циклических напряжений (кривая 1). Там же нанесена кривая 2 критических значений разрушающих напряжений и длины трещин, на пересечении с которой кривых 1 роста трещины возникает хрупкое разрушение. [c.37]

В связи с этим для мягких малоуглеродистых сталей имеет значение оценка их сопротивления распространению трещин при номинальных напряжениях, достигающих и превышающих предел текучести, т. е. при достижении предельных состояний на стадии общей пластичности. При хрупких состояниях этих сталей, для которых ак<0,8 Стт, используют приближенные выражения (2.16) и (2.19), связывающие критические напряжения и критическое раскрытие трещины для стадии инициирования быстро протекающего разрушения. Для квазихрупкого состояния, для которого критические значения номинальных напряжений приближаются к пределу текучести От, используют более полные выражения (2.20) и (2.21) с учетом ограниченной ширины пластины типа б (см. рис. 3.11), испытываемой на растяжение. Выражения (2.19) и (2.23) позволяют по раскрытию тре- [c.57]

Для практических расчетов деталей машин и элементов конструкций значение характеристик вязкости разрушения состоит в том, что по ним, задаваясь рабочим напряжением, можно оценить критический размер трещины, при котором произойдет хрупкое разрушение, и, наоборот, определив какими-либо методами дефектоскопии размер и форму трещин, можно Найти величину разрушающих напряжений. [c.135]

Характеристики вязкости разрушения, полученные при испытании однородных образцов, служат прежде всего для расчетов прочности изде.чий с учетом наличия в них дефектов в виде трещин. Используя положения линейной механики разрушения, можно определить критический размер трещин, при котором произойдет хрупкое разрушение, или оценить уровень разрушающих напряжений при данной величине дефекта. Что касается результатов, полученных на образцах с покрытиями, то их использование в аналогичных расчетах в настоящее время затруднено. Это связано с тем, что пока еще не разработан комплексный подход к проведению расчетов прочности для композиционного материала, каким можно представить основной металл с нанесенным на него покрытием. [c.153]

Если принять, что приложенное напряжение соизмеримо с пределом текучести металла Oj, то критическая глубина трещины а р достигается еще до того, как коэффициент интенсивности напряжения становится равным / is o- При этих условиях трещина растет с возрастающей скоростью, пока не произойдет разрушение. На основе предыдущего выражения для Ki получено следующее приближенное уравнение [c.148]

Получаем, что для учета пластической зоны достаточно в формуле коэффициента интенсивности напряжений заменить нолу-длину трещины Z на ZH- г . В этом и состоит так называемая поправка на пластичес1 ую деформацию при вычислении Кс по формуле для К. Эта поправка расширяет область справедливости линейной механики разрушения по разрушающим напряжениям в сторону их увеличения, но критическим длинам трещин — в сторону их уменынения. При плоской деформации пластическую поправку (в силу ее малости) можно не вводить. [c.75]

В настоящее время для качественной оценки способности материала тормозить развитие магистральной трещины существует достаточно больпюй набор экспериментальных методов и соответствующих характеристик материала (точнее, образца из пего). Здесь будут рассмотрены несколько таких характеристик, представляющих не только качественный (для сравнения и выбора материалов и технологий), но и расчетный интерес. Последнее означает, что но такой характеристике возможно, на основании соответствующих критериев разрушения, вести расчеты па прочность с определением требуемых коэффициентов запаса. Эти характеристики (называемые характеристиками трещиностой-костп) Кс, Ки — критические коэффициенты интенсивности на-пря/кений при плоском напряженном состоянии и объемном рас-тя кении (в случае плоской деформации) бс — критическое раскрытие трещины в вершине (разрушающее смещение) Лс — упругопластическая вязкость разрушения h — предел трещино-стойкости. [c.123]

К числу характерных особенностей роста трещин при коррозионном растрескивании следует отнести неоднозначность зависимостп v K) для ряда систем металл — среда, обусловленную начальными условиями нагружения [254]. Как следует нз рис. 48.4, для системы сталь 50Х — изобутиловый спирт расположенпе кинетической диаграммы обусловлено значением коэффициента пнтенсивности напряжений Кц (при котором начинается до-критический рост трещин) при этом с повышением выход на стабилизированный участок достигается при более высоких значениях скоростей. Как показали фракто-графические исследования, такая неоднозначность кинетических диаграмм во много.м обусловлена ветвлением трещин, интенсив-иость которого зависит от начальных условий нагружения. [c.366]

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под ди аграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений К,, К , К, . Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = Kjj,, где — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной. [c.80]

Однако, при нагружении конструкций из малоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталей, содержащих плоскостные дефекты, имеет место, как правило, развитое пластическое течение в вершине данных концентраторов (зона АВ на рис. 3.2). В общем случае это снижает опасность хрупких разрушений, так как часть энергии нагружения расходуется на образование пластических зон. В данных зонах напряжения и деформации уже не контролируются величиной коэффициентов интенсивности напряжений, а определяются из соотношений теории пластичности. Дпя некоторого упрощения описания процесса разрушения в механике разрушения вводят критерии, описывающие поведение материала за пределом упругости 5 — критическое раскрытие трещины и — критическое значение независящего от контура интегрирования некоторого интеграла. Деформационный критерий 5 основан на раскрытии берегов трещины до некоторых постоянных критических значений для рассматриваемого материала. На основе контурного Jj,-интеграла представляется возможность оценить момент разрушения конструкций с трещинами в упругопластической стадии нагружения посредством определения энергии, необходимой для начала процесса разрушения. При этом полагается, что критическое значение энергетического параметра, предшествующее разрушению, является характеристикой материала. Существуют также и другие характеристики разрушения, которые не получили широкого распространения на практике. Например, сопротивление микросколу [R ]. сопротивление отрыву, угол раскрытия вершины трещины, двухпараметрический критерий разрушения Морозова Е. М. и др. [c.81]

Анализ несущей способности сварных соединений с дефектом на границе сплавления мягкого и твердого металлов в условиях квазихрупкого разрушения для случая плоской деформации выполнен с применением критического раскрытия трещины 8 . Согласно дгшному алгоритму, полосы локальной текучести заменяли дополнительными разрезами, к берегам которых прикладывали нормальные и касательные напряжения aj, и что позволило свести упругопластическую задачу к упругой. Причем в упругой задаче концентратор представлен в виде щели с дополнительными прорезями в вершине (рис. 3.15). [c.97]

Для правильного экспериментального определения Кс (или G ) необходимо, чтобы пластическая деформация не была чрезмерной. Так, при сквозной пластической деформации по всей толщине, пластически деформированный объем в вершине трещины оказывается настолько велик, что уже нельзя пользоваться асимптотическими формулами. На основании экспериментальных проверок было ориентировочно установлено, что допустимая пластическая деформация в вершине трещины имеет место, если разрушающее напряжение в петто-сечении образца пе превосходит 0,8 предела текучести материала, определенного на гладких образцах. Критическая длина трещины, используемая для подсчета Яс, в этом случае будет равна не экспериментально определенному значению, а несколько большему — на упомянутую выше величину г . Для приемлемой точности определения значения Кс длина пластической зоны не должна превышать 20% полудлины трещины, иначе вне этой зоны нельзя н0Л1130ваться асимптотическими формулами линейной механики разрушения. [c.131]

Влияние кривизны трубки на критическое напряжение можно видеть из рис. 29.3, на котором приведены критические диаграммы разрушения для плоскости и длинной цилиндрической трубки при разных параметрах цилиндрической оболочки с трещиной Ъ = Rhl . С увеличением Ь (например, с увеличением ра-дйуса R при постоянной толщине) окружное критическое напряжение Оес для трубки стремится к критическому напряжению для плоскости. [c.251]

Таким образом, при соблюдении условия т>п фактический запас прочности при наличии трещины равен исходному, и сни-женпе ирочиости бака из-за наличия трещины не происходит. Однако такой вывод справедлив только для случая, когда коэффициент К, (пли К, ) постоянен с измепеннем критического наиряжения вплоть до предела прочности. В действительности зависит от критической длины трещины и, начиная с некоторого значения напряжения, сильно падает. Это означает, что график предела трещиностойкости имеет вид, показанный пунктиром на рис. 35.6, п луч, определяющий коэффициент а, будет пересекать [c.291]

Рис. 35.8. Критические диаграммы разрушения и предел трещиностойкости стали 24Х2НМФА. Результаты расчета Ос и h даны линиями 1 — g = 1 2— = 2 3— д = 3, 4 — д = 4. Результаты эксперимента для вс даны точками 5 — прямолинейная трещина, 6 — попуэллинтическая трещина, нетто — напряжение, 7 — полуэллиитическая трещина, брутто — напряжение, 8 — пределы трещиностойкости.

К водородному охрупчиванию наиболее чувствительны высокопрочные низкопластпчные сплавы, для которых характерна высокая степень трехосиости напряженного состояния и высокий градиент напряжений впереди вершины трещины, являющийся причиной проникновения водорода в зону предразрушения. С другой стороны, дефектная неравновесная структура таких сплавов является наиболее уязвимой с точки зрения водородного охрупчивания. При переходе к более пластичным и менее прочным материалам снижается объемность напряженного состояния, его зона смещается дальше от вершины трещины, при этом падает градиент напряжений. Все это сказывается ва условиях переноса водорода в зону предразрушения и накопления там критической концентрации, необходимой для образования сепаратной микротрещины. [c.345]

Для соответствующих предельных состояний (хрупкого и квазихрупкого) по данным о критических напряжениях ак для образцов с надрезом (кривая 2) производят вычисление критических напряжений для элемента конструкции. В области А при вычислениях в качестве критерия разрушения используют критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ки или раскрытия трещины бк- Определение для температуры Т = — Тэ величин Стк при известном Ki проводится по уравнениям (2.9) линейной механики разрушения (ЛМР) и температурным зависимостям Ki типа (3.4). В области Б (нелинейная механика разрушения — НЛМР) в качестве критерия разрушения используют критическое напряжение Стк, зависящее от температуры Т [по уравнению (3.6)], размеров сечения [по уравнению (3.7)] и размеров трещины [по уравнению (3.8)]. Величины КгеП [c.66]

Таблица 263. Критическая интенсивность напряжений в вершине трещины для условий плоской деформации, приводящая к спонтанному разрушению, определенная методом Британского стандарта на продольных и тангенциальных образцах различной толщины на пульсационной машине ЦДМПУ-200 [183]

Роль окружающей среды в протекании процесса пластической деформации у вершины трещины проявляется через концентрацию водорода, которая возрастает в непосредственной близости к этой вершине. Это наиболее близкая к реальной ситуации схема повреждения материала, которая используется для описания влияния агрессивной среды на ускорение процесса разрушения. В соответствии с соотношением (2.23) критическое раскрытие трещины уменьшается при увеличении интенсивности воздействия среды в момент перехода к нестабильному разрушению. Вместе с тем распространение усталостной трещины в коррозионной среде сопровождается ее ветвлением как по телу зерна, так и по границам зерен или иным структурным элементам [94]. Предельное состояние наступает одновременно но нескольким локальным вершинам трещины в каждом сечении вдоль всего ее фронта. В этой ситуации предельное состояние достигается при существенно иной интенсивности напряженного состояния материала, чем без ветвления мезотрещин вдоль макровершины трещины. [c.115]

В алюминиевых лопатках направляющего аппарата ГТД, когда распространение трещин происходит под действием вибрационных нагрузок квазихрупко, предлагается использовать отверстия в качестве ловушек для трещин [73]. Целесообразность применения данного подхода обусловлена тем, что если трещина достигала критического размера в межремонтный период, то требовался досрочный съем двигателя. Под критическим состоянием в данном слз чае подразумевался сам факт выявления в эксплуатации усталостной трещины. На основе стендовых испытаний, обобщения опыта эксплуатации двигателей и тензометри-рования лопаток были выявлены наиболее напряженные и потенциально опасные зоны с точки зрения зарождения и роста усталостных трещин. Предложено, после обнаружения в межремонтный период на лопатке трещины выполнять в ней два отверстия в строго определенных напряженных зонах, к которым будет устремлено движение развивающейся трещины. После попадания в отверстия трещина будет остановлена или заторможена, а двигатель можно дальше эксплз атиро-вать с заторможенной трещиной. [c.445]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...