Концентрация напряжений в вершинах

Зависимость (2.21), в которой и Ку — константы, за достаточно короткое время нашла свое экспериментальное подтверждение на абсолютном большинстве поликристаллических металлов и сплавов. Поэтому эТу зависимость пытались неоднократно объяснить с помощью различных теоретических моделей. Среди таких моделей наибольшее распространение получили теория, связывающая концентрацию напряжений в вершинах индивидуальных полос скольжения с размером зерна [26, 98, 99, 102] модель деформационного упрочнения, согласно которой плотность дислокаций, необходимая для пластической деформации металла, изменяется обратно пропорционально размеру зерна [63] модель начала пластического течения, исходящая из действия зернограничных источников и их определяющей роли в процессе передач , скольжения от зерна к зерну [54, 102]. [c.49]

Реальные материалы разрушаются при значительно более низких напряжениях, чем теоретическая прочность на отрыв или на сдвиг. Это снижение прочности материалов обусловлено наличием в реальных телах различного рода дефектов, в том числе и трещин, концентрация напряжений в вершинах которых превосходит теоретическую прочность. Предположение о наличии таких дефектов впервые было сделано Гри итсом [376]. Рассматривая общее изменение энергии тела с увеличением длины трещины, Гриффитс показал, что трещина начинает катастрофически расти при напряжениях, превышающих [c.188]

Итак, выполнение отверстий в элементах конструкций, как наиболее простой технологический прием, может быть эффективно при использовании способов задержки распространения усталостных трещин. Установка втулок в отверстия и использование стяжных элементов позволяет существенно усилить эффект уменьшения концентрации напряжений в вершине усталостной трещины за счет ее притупления. Расположение стяжных элементов иод углом 45" к плоскости трещины создает предпосылку для возникновения взаимного перемещения берегов трещины в продольном направлении под действием растягивающей эксплуатационной нагрузки. Это приводит к контактному взаимодействию берегов уже сформированной трещины, к снижению ее раскрытия под действием эксплуатационных нагрузок и, в конечном итоге, к уменьшению скорости последующего роста трещины. [c.455]

Обращенная к матрице вершина трещины испытывает поддержку (сопротивление) матрицы, величина которой зависит от модуля упругости и предела пропорциональности материала матрицы. Если в матрице происходит пластическое течение, эта поддержка исчезает, что усиливает эффект концентрации напряжений В вершине трещины, обращенной к матрице. Теория учитывает эти явления лишь значением постоянной В в уравнении (8). Тем не менее влияние сопротивления матрицы росту трещины было установлено экспериментально соответствующие результаты будут-приведены ниже. [c.153]

Таким образом, цикл напряжений в вершине трещины (цикл 3—4) изменяется от симметричного к асимметричному, сопровождаясь появлением растягивающего среднего напряжения. Если теоретический коэффициент концентрации напряжений в вершине трещины сат мало отличается от коэффициента концентрации в вершине надреза, то размах нового измененного цикла может существенно уменьшиться по сравнению с исходным циклом нагружения. [c.23]

Эффективный коэффициент концентрации напряжений в вершине трещины для зоны остаточных напряжений сжатия [c.56]

На основе полученных отношений можно построить полную теоретическую диаграмму зависимости предельных напряжений образования усталостной трещины и разрушения от теоретического коэффициента концентрации напряжений для любой асимметрии цикла нагружения (рис. 25). Кривая 1 (гипербола) соответствует полному проявлению теоретической концентрации напряжений од/осг и является границей образования усталостной трещины кривая 2, построенная по уравнениям (11) или (13) с заменой значений о на Ка, является линией разрушения для докритических значений а (до точки Л) кривые 3 vi 4 характеризуют предельные разрушающие напряжения в области существования нераспространяющихся усталостных трещин. Эту кривую можно построить с использованием уравнения для определения эффективного коэффициента концентрации напряжений в вершине надреза или трещины [c.57]

Еще ОДНОЙ характерной чертой аморфных металлов является то, что они, будучи высокопрочными материалами с низкой вязкостью, обладают одновременно чрезвычайно высокой вязкостью разрушения. Кристаллические металлы обычно легко разрушаются в результате скола по кристаллографическим плоскостям. В аморфных металлах, где отсутствуют какие бы то ни было кристаллографические плоскости, разрушения сколом не наблюдается. Концентрация напряжений в вершинах трещин в аморфных металлах сопровождается большой пластической деформацией, поэтому энергия, необходимая для распространения трещин в таком материале, становится чрезвычайно высокой. Ниже приведена энергия разрыва аморфных металлов и некоторых других материалов, кДж/м . [c.235]

Появление жидкой прослойки на границах зерен резко снижает пластичность и прочность сплавов. Если же жидкость присутствует на внешней поверхности испытуемого материала, эффективность ее зависит от растворимости. Считают, что хрупкость не возникает в системах, в которых оба металла обладают значительной взаимной растворимостью (хотя и есть исключения [195]). Одной из причин этого является скругление вершин трещин благодаря процессам растворения. Ускорению растворения способствует концентрация. напряжений в вершине трещин. Наряду с этим растет и диффузионное проникновение жидкого металла в твердый через стенки раскрывающихся трещин. Если жидкий и твердый металлы образуют эвтектическую систему,оплавленная зона легко распространяется вдоль трещин. [c.102]

Рис. 5.24. Зависимость концентрации напряжений в вершинах отверстий от размера малого отверстия для случая последовательного образования

Отметим, что в данном случае в силу симметрии задачи концентрация напряжений в вершинах второго отверстия та же, что и в соответствующих вершинах первого отверстия. [c.185]

На рисунке показаны зависимости как для линейного решения (т.е. для нулевого приближения), так и для нелинейного. Можно видеть, что в линейном решении концентрация напряжений в вершине А первого отверстия оказалась значительно [c.194]

Рис. 5.55. Зависимость концентрации напряжений в вершинах отверстий от абсциссы центра второго отверстия для задачи об образовании двух треугольных отверстий

На рис. 5.91, 5.92 показано изменение напряжений в вершинах отверстий в зависимости от абсциссы Х2 центра второго отверстия. На рис. 5.91, а приведено линейное решение, а на рис. 5.91, 5.92 — нелинейное решение в различные моменты времени. Из рисунков видно, что максимальная во всем теле концентрация напряжений достигается в вершинах второго отверстия — точках С (при Ж2/61 < 7) и D (при x /bi > 7). Следует также отметить, что учет нелинейных эффектов ведет к заметному (на 30-40 %) возрастанию концентрации напряжений в вершинах первого отверстия. [c.217]

При определении степени опасности дефекта учитывают напряженное состояние контролируемого изделия, вид дефекта, его размеры и ориентацию относительно действующих напряжений. Основными факторами, определяющими степень опасности дефекта, являются величина утонения герметичных перегородок и коэффициент концентрации механических напряжений (в трещинах — коэффициент интенсивности напряжений), показывающий, во сколько раз максимальные местные напряжения в зоне дефекта выше, чем в бездефектной зоне. Виды допустимых дефектов и их величины приводятся в нормативной документации на контроль соответствующего изделия. Наиболее опасными являются плоскостные трещиноподобные дефекты, располагающиеся перпендикулярно действующим напряжениям. Основным параметром, характеризующим уровень концентрации напряжений в вершинах трещин, является критический коэффициент интенсивности напряжений (см. 12.4). [c.6]

Постоянные А1, Ац, с , с , и находятся из граничных условий. Коэффициенты концентрации напряжений в вершинах эллипсоида при чистом сдвиге на бесконечности (50) определяют по формулам [c.378]

Уравнения 382, 384, 386—388 Концентрация напряжений в вершинах [c.456]

Концентрация напряжений в вершинах 376—378 [c.461]

Таким образом, действие среды на процесс разрушения стеклопластика носит двойственный характер. С одной стороны, облегчается разрушение из-за снижения поверхностной энергии при попадании среды в вершину трещины, ас другой.-снижается концентрация напряжений в вершине трещины. При высоких напряжениях, которые достаточны для разрыва химических связей, среда не успевает повлиять на развитие трещины или оказывает влияние только на протяжении начального короткого этапа, и ее роль сводится к тому, что она облегчает развитие поверхностных дефектов, уменьшая разрушающее напряжение, и вступает во взаимодействие с активными участками материала, образовавшимися по месту разрыва химических связей. При этом на вновь образовавшихся поверхностях разрушения химический состав материала изменяется, однако эти изменения пренебрежимо малы. В данном случае разрушение стеклопластика практически определяется действием одного напряжения. [c.159]

В реальных условиях процесс образования и развития трещин в связи с концентрацией напряжений в вершине трещины всегда сопровождается пластическими деформациями и часть высвобождаемой эн(фгии упругой деформации идет на образование не только поверхностного натяжения, но и узкой пластической зоны в окрестности трещины. Поэтому для пластичных материалов 2уА/ включает в себя и работу по пластическому деформированию, т. е. y = == Тг + 7n.i. где Yr — поверхностное натяжение по Гриффитсу, а Yii.i — удельная энергия образования пластической зоны (Ирвин, Орован). [c.186]

Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания (пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Пластическое затупление снимает (снижает) концентрацию напряжений в вершине трещины (в вершине мезотуннеля). Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута (локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит срыв процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует. [c.177]

Возьмем стекло. Резерв его прочности обычно оценивают по предельной прочности, обусловленной его микронооднородным строением из-за огромного количества термически индуцированных структурных дефектов — микротрещин. Растягивающее усилие создает концентрацию напряжения в вершинах этих микротрещин. Когда напряжение у вершины хотя бы одной из них достигает величины теоретической прочности, трещина начинает катастрофически углубляться в тело, рассекая его. [c.43]

Таким образом, поступают, например, при изучении концентрации напряжений в толстостенных композитных элементах (см. рис. 2.8). Как уже отмечалось, для изучения концентрации напряжений в вершинах вырезов на поверхности внутреннего канала (в точках 1 на рис. 2.8) от действия внутреннего давления допустимо использовать плоские модели, имеющие форму поперечного сечения К01МПОЗИТНОЙ трубы. Для испытания их необходимо довольно сложное приспособление. Кроме того, чтобы получить в модели с оболочкой достаточное для проведения точных измерений число полос, нужно создать довольно большО е давление, потому что около 90% давления прихо дится на деформацию жесткой оболочки. Однако при определенных условиях можно воспользоваться моделью без оболочки. Так, при достаточно большой толщине свода ш = Ь—а (примерно при ш/Ъ>0,2) контактное давление рк на поверхности сопряжения можно принять равномерным. В этом случае приходим к схеме плоской модели без оболочки, нагруженной дав- [c.43]

Предполагается, что и в этом случае галоидные ионы и водород в качестве опасных компонентов ответственны за высокотемпературное растрескивание. Предположение о роли водорода бы ло впервые сделано в работе [139], авторы которой остались его наиболее активными сторонниками. В основе предложенной гипотезы лежит образование водорода в результате пирогидролиза хлорида. Этот водород абсорбируется либо в металле, либо в области концентрации напряжений в вершине трещины, снижая энергию разрушения. Доказательства, приводимые в пользу механизма водородного охрупчивания, следующие 1) водород образуется в процессе высокотемпературной солевой коррозии 2) данные ASTM [144] и результаты [148] показывают, что водород может абсорбироваться в условиях высокотемпературного солевого коррозионного растрескивания 3) при комнатной температуре [c.402]

Увеличение размеров микротрещины на внутренней поверхности формь приводит к ее перемещению в область с меньшей плотностью дислокаций, что в итоге тормозит процесс распространения трещины. Однако непрерывная диффузия атомов углерода должна, по мнению авторов, влиять на блокирование движения дислокаций и в соответствии с приведенным механизмом процесс протекает далее, приводя к развитию микротрещины. В результате приложения внешнего силового поля, которое может быть следствием температурного градиента, наступит локальная концентрация напряжений в вершине трещин. [c.41]

Исходя из представлений о постепенном развитии трещины от дефекта на поверхности стекла и о зависимости прочности от концентрации напряжений в вершине трещины, Е. Шенд, предложил определять разрушающее напряжение стекла n.oi формуле, учитывающей глубину зеркальной зоны излома [c.122]

Для одноосного начального нагружения (сго,п)ц = ( J o,n)i2 = = О, (сго,п)22 = на рис. 5.26, 5.27 приведена зависимость концентрации напряжений в вершине эллипса (в этой точке концентрация напряжений максимальна) от напряжений на бесконечности для материала Трелоара при плоской деформации как для случая, когда отверстие образуется в предварительно нагруженном теле, так и для случая, когда нагрузки прикладываются после образования отверстия. Эксцентриситет эллипса т = 0.6. [c.173]

Таблица 5.1. Зависимость концентрации напряжений в вершине треуголь-ного отверстия от максимальной степени N в разложении отображающей функции для различных вариантов постановки задачи

Во время гидравлических испытаний вследствие увеличения концентрации напряжений в вершине водородной трешины возникает новая трещина, распространяющаяся к внутренней поверхности трубы перпендикулярно окружным напряжениям. При достижении этой трещиной внутренней поверхности трубы происходит разрушение трубы вследствие уменьшения толшяны стенки. На внутреннем слое разрушенной поверхности наблюдается хрупкий излом с расщеплениями, характерными для водородного охрупчивания, на внешнем слое виден вязкий долом. [c.116]

Наибольшую опасность представляют трещиноподобные дефекты, развитие которых в большинстве случаев приводит к авариям и р ру-шениям конструюдии. Образование и рост трещины происходят скачкообразно и сопровождаются различными раздельными импульсами соответствующей амплитуды. В материалах как с естественными трещинами, так и с искусственными надрезами происходит концентрация напряжений в вершине дефекта при нагружении объекта рабочими или испытательными нагрузками. При достижении локальным напряжением предела текучести материала образуется зона пластической деформации. Объем этой зоны пропорционален уровню напряжений, которые характеризуются коэффициентом интенсивности этих напряжений К. Когда локальные напряжения превышают предел прочности, происходит микроразрыв — скачкообразное приращение длины дефекта, сопровождающееся импульсом АЭ. Число импульсов Л/" растет с увеличением К. Зависимость суммарной АЭ N от коэффициента интенсивности напряжений К имеет вид [c.166]

В настоящее время величиной 5к пользуются редко. Значительно более широкое раснростарнение получили предложенные Ирвином и Орованом в качестве констант разрушения для нехрупких материалов критический коэффициент интенсивности напряжений Кю или вязкость разрушения Ою, связанная с Кгс соотношением 01с=Ки 1Е. Величина /Сю по существу характеризует Концентрацию напряжений в вершине развивающейся трещины в момент перехода к неконтролируемому разрушению за счет упругой энергии, накопленной в системе образец — испытательная машина . [c.31]

К динамическим эффектам прежде всего относится инерционный прорыв целого ряда препятствий после срыва дислокационной полупетли с одного из них unzipping ). Другая группа динамических эффектов в дислокационном ансамбле относится к коллективным явлениям в дислокационной структуре. Простейшим из них является движение группы дислокаций в полосе скольжения. Неоднократно наблюдалось движение субграниц, дислокационных стенок. Здесь фактически происходит коллективное преодоление препятствий вследствие концентрации напряжения в вершине полосы. Имеет место ряд других коллективных эффектов. Наиболее подробная классификация их дана Владимировым, который интенсивно исследовал эту проблему [124, 131, 132]. [c.133]

Для объяснения влияния на прочность размеров зерна при транскристаллическом разрушении можно принять схему Е. М. Шевандина [488]. Согласно этой схеме транскристаллическая трещина, дойдя до границы зерна, останавливается. В крупнозернистом материале концентрация напряжений в вершине трещины больше, чем в мелкозернистом, так как длина трещины, равная размерам зерна, в первом случае больше. Следовательно, при более крупном зерне условие распространений трещины лучше. [c.64]

Фактически измеряемая величина Ь соответствует не средней величине стнетто, а большей за счет концентрации напряжений в вершине треш,ины имеются некоторые данные о хорошей корреляции с коэффициентом интенсивности напряжений (Хг, Кс)- [c.484]

В зоне вершины концентратора напряжений — развивающейся трещине — процессы сорбции водорода проходят наиболее интенсивно. Это обусловлено следующими причинами а) в зоне трещины выделяется повышенное количество водорода вследствие работы микрокоррозионного элемента — дно трещины— стенки трещины б) концентрация напряжений в вершине трещины вызывает усиленную диффузию водорода в эту зону, так как водород имеет тенденцию диффундировать в наиболее напряженные области в) вследствие образования гидридов титана при усиленной диффузии водорода возникают дополнительные напряжения второго рода, ускоряющие процесс диффузии, т. е. процесс протекает автокаталитически. Эти явления приводят к резкому изменению свойств металла и при достижении критической для данных условий (вид и величина напряжений, структура и состав металла я т. д.) степени наводорожи-ваяня к развитию трещины под действием приложенных напряжений. Напряжения способствуют возникновению микротрещин и являются энергетическим условием развития магистральной трещины, локализуют коррозионный процесс вследствие концентрации напряжений и усиливают процессы локального и общего наводороживания металла. Роль электрохимического [c.74]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...