Разрушение хрупкое (теория)

В рамках фрактальных представлений рассмотрено влияние атомной шероховатости поверхности трещин на хрупкое разрушение в теории Гриффитса. При этом оказался принципиальным тот факт, что атомная шероховатость вскрывшейся трещины изменяет только поверхностную энергию [c.128]

В рамках фрактальных представлений рассмотрено влияние атомной шероховатости поверхности трещин на хрупкое разрушение в теории Гриф- [c.314]

Источником возникновения линейного механизма разрушения послужила теория хрупкого разрушения Гриффитса [c.75]

Четвертая теория прочности (энергетическая). Как было отмечено, разрушение хрупких материалов и переход в пластическое состояние пластичных материалов завершают стадию упругой работы. [c.256]

Для хрупкого состояния материала теория наибольших относительных деформаций дает обычно согласующиеся с опытом результаты. Условие (7.3) можно применить, если ffj—(г(а2+аз)>0. Использование второй теории в случае сжатия, когда Si>0, позволяет удовлетворительно объяснить причины разрушения хрупких материалов по плош,адкам, параллельным направлению сжимающей силы, а также более или менее правильно объяснить, почему сопротивление хрупких материалов сжатию значительно выше их [c.135]

Хрупкое разрушение, так же как и вязкое, начинается с развития трещины в материале. При хрупком разрушении трещина развивается вдоль кристаллографических плоскостей или по границам зерен. При этом по краям в месте разрыва образца не образуется таких выступов, как при вязком разрушении. По теории Гриффитса возникающая при растяжении трещина не будет развиваться до тех пор, пока концентрация напряжений не достигнет величины, необходимой для образования двух новых поверхностей. Приняв, что трещина располагается поперек растягиваемого образца и радиус скругления по краям трещины равен расстоянию между атомами, Гриффитс показал, что минимальное 18 [c.18]

Следует заметить, что эта теория прочности дает удовлетворительные результаты и для описания разрушения хрупких материалов в тех случаях, когда разрушение путем отрыва невозможно и оно происходит за счет сдвига по плоскостям действия тах- Так разрушаются образцы из хрупких материалов при сжатии (см. п. 3.2.5, рис. 3.15 б). Таким образом, третья теория прочности позволяет рассматривать предельные состояния хрупкого сдвига и текучести с единой точки зрения. [c.353]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Методы, развитые в настоящей книге, находят широкое применение в теории хрупкого разрушения. Изложение теории трещин, как и во всей этой главе, ведется, в основном, именно с точки зрения методов настоящей книги, поэтому в ряде случаев результаты различных авторов излагаются иначе, чем они были первоначально получены. [c.608]

Задача о трещине имеет важное значение в теории разрушения хрупких тел. Первым занялся этой задачей Гриффитс ), исследуя разрушение стекла. Этот автор объяснял разрушение хрупких тел существованием в теле трещин, которые увеличи- [c.343]

Равновесие хрупких тел с трещинами. Построение теории разрушения хрупких материалов связано с изучением напряженного состояния в окрестности поверхности разрыва поля перемещения ( трещин ) в упругом теле. Наиболее простой является задача о плоском напряженном состоянии в плите с прямолинейным разрезом, нагруженной силами, перпендикулярными разрезу, концы которого достаточно удалены от краев плиты. В линеаризованной постановке классическое решение, получаемое предельным переходом из решения задачи о напряженном состоянии в окрестности эллиптического отверстия, приводит к бесконечным напряжениям в концах трещины (угловых точках области). Без добавочных предполо- [c.69]

Несмотря на то что идеи Гриффитса о неодновременности разрыва межатомных связей при разрушении хрупких тел имеют обш,ее значение и применимы к случаю разрыва любых твердых тел, мы, однако, считаем, что теория Гриффитса в той форме, в которой она применяется к аморфным телам, для кристаллов неприменима. [c.31]

Успехи современной физики металлов, металловедения и теории пластичности показали, что любой вид разрушения (хрупкий [c.30]

Из других теорий прочности, не имеющих широкого распространения, но пригодных для оценки прочности грунтов, следует назвать теорию наибольших деформаций, согласно которой опасное состояние материала наступит в результате того, что его линейные или угловые деформации достигнут некоторого опасного, критического значения, и теорию прочности Гриффитса, по которой разрушение хрупкого тела в результате развития в нем трещины происходит при определенном критическом напряжении. [c.64]

Важность времени и температуры при определении характера разрушения (хрупкое или гибкое) очевидна. В работе [22] рассмотрена применимость принципа ШЕР к исследуемым свойствам. В работе [23] обсуждались как теория, так и экспериментальные данные о влиянии содержания пигментов на механические свойства красочных пленок. [c.403]

Теория разрушения хрупких покрытий была использована при анализе морозостойкости покрытий из грунтовки АК-070 [6]. В области отрицательных температур при увеличении толщины с 25 до 150 мкм разрушающие напряжения при растяжении покрытий снижаются со 100—120 до 35 МПа в соответствии с уравнением (2.1). Внутренние термические напряжения от толщины покрытий не зависят и при температуре —80 °С составляют 38—40 МПа. Покрытия толщиной более 50 мкм самопроизвольно разрушаются, поскольку для этих покрытий внутренние напряжения соизмеримы с разрушающими напряжениями при растяжении. Покрытия толщиной 25— 30 мкм устойчивы к растрескиванию даже при —100 °С, так как внутренние напряжения в таких покрытиях в 2 раза меньше разрушающих напряжений при растяжении. [c.113]

Разрушение материалов происходит путем отрыва за счет растягивающих напряжений или удлинений и путем среза за счет наибольших касательных напряжений. При этом разрушение отрывом может происходить при весьма малых остаточных деформациях или вовсе без них (хрупкое разрушение). Разрушение путем среза имеет место лишь после некоторой остаточной деформации (вязкое разрушение). Отсюда ясно, что первую и вторую теории прочности, отражающие разрушение отрывом, можно применять лишь для материалов, находящихся в хрупком состоянии. Третью и четвертую теории прочности, хорошо отражающие наступление текучести и разрушение путем среза, надлежит применять для материалов, находящихся в пластическом состоянии. [c.189]

Желательно кратко рассказать о том, как определяют теоретический коэффициент концентрации напряжений (методы теории упругости, разрушение образцов из хрупких материалов, деформации которых вплоть до разрушения подчиняются закону Гука). Эти сведения совместно с рассматриваемым далее вопросом о влиянии концентрации напряжений на прочность позволят обосновать наименование теоретический коэффициент концентрации напряжений . [c.178]

Общие соображения относительно полной энергии системы были использованы А. Гриффитсом при развитии его теории разрушения хрупких материалов 2). Известно, что материалы всегда проявляют намного меньшую прочность, чем можно было бы ожидать на основе анализа молекулярных сил. Для одного из видов стекла Гриффитс обнаружил теоретическую прочность на растя>кение порядка 2QQQ кГ/см-, тогда как опыты на растяжение со сток- [c.263]

Сформулировать универсальный критерий равнопрочно-сти, учитывающий всю совокупность причин, практически влияющих на прочность (тип напряженного состояния, состояние материала, характер действия на тело внещних факторов), до сих пор не удалось. Поэтому в настоящее время при расчете на прочность используется несколько теорий прочности, взаимно дополняющие друг друга. Теории прочности, объясняющие возникновение опасного состояния разрушением, называются теориями хрупкого разрушения, а объясняющие его возникновение появлением недопустимых пластических деформаций — теориями пластичности. Любая теория прочности проверяется, а иногда и выдвигается опытом. Для этого и нужны испытательные мащины, образцы и установки, позволяющие создавать произвольные напряженные состояния. [c.299]

Как и следует из теоретических предположений, дисперсная фаза увеличивает энергию разрушения хрупкого материала, причем в наибольшей степени при дисперсии частиц большого размера. Модуль упругости композита обычно определяется упругими свойствами составляющих его фаз. Когда существует либо большое различие в термическом расширении отдельных фаз, либо фазы плохо соединены друг с другом, модуль упругости композита значительно ниже предсказанного теорией из-за возникновения либо трещин в процессе изготовления, либо дефектов типа пор (псевдопор) в процессе приложения напряжений. Для получения высокой прочности необходимы большая энергия разрушения и высокий модуль упругости. [c.12]

Поскольку особенностью хрупких материалов является разрушение их без предварительных пластических деформаций, можно считать, что разрушения вызывают максимальные напряжения термоупругости. Следует оговориться сразу, что существует статистическая теория Мэйсона и Смита [2], которая на основе теорий статистической прочности Вейбелля [3] предполагает, что разрушение хрупких материалов наступает не в момент максимальных напряжений, а в момент так называемой максимальной опасности разрушения, обусловливаемой как величиной напряжения, так и величиной объема, находящегося в напряженном состоянии. При этом находится напряженное состояние образца, соответствующее максимальной вероятности разрушения. Наши эксперименты по испытаниям металлокерамических материалов, а также работы Мэнсона и Смита [2] показывают, что заметные расхождения между теорией максимальных напряжений и теорией максимальной опасности разрушения имеют место при значениях критерия Био В1 > 1 -У 2. [c.350]

Применение ЛУМР чрезвычайно эффективно при прогнозирова- НИИ поведения при разрушении хрупких материалов, но оно менее эффективно в случае пластичных или вязкоупругих материалов, в том числе большинства полимеров. Для решения этой проблемы предложено несколько подходов, в частности широко распространено применение нелинейно-упругого интеграла по линии, так называемого интеграла / или интеграла Райса [6], близкого по смыслу к G . Недавно Эндрюс 7] предложил для полимеров более общий подход, основанный на теории Гриффита. [c.55]

Для решения этой задачи большую роль сыграли различные варианты статистических теорий прочности [1, 4, 14, 97]. Статистическая теория прочности наиболее слабого звена , предложенная Вейбуллом [97], позволила описать влияние абсолютных размеров образцов и неоднородности распределения напряжений на характеристики сопротивления хрупкому разрушению. Статистическая теория прочности Н. Н. Афанасьева [1 дала возможность охарактеризовать влияние конструктивных факторов на средние значения пределов выносливости деталей машин. [c.59]

РАЗРУШЕНИЯ ТЕОРИЯ — физич., механико-математич., структурные и фи-зико-химич. объяснения закономерностей механич. разрушения. Эти объяснения еще недостаточно взаимосвязаны и часто развиваются обособленно. Следует различать теорию возникновения разрушения и развития этого процесса. В 1920 Гриффитс предложил теорию, объясняюш,ую процессы разрушения хрупких (практически вполне упругих, типа стекол) тел, содер- [c.105]

ФИГУРЫ ТЕЧЕНИЯ — линии на поверхности деформированных тел, панрав-ленные под углом к направлениям растяжения. Ф. т. выявляются наблюдениями над предварительно полированной поверхностью изучением характера разрушения хрупких слоев (напр., окалины) на поверхности образцов нагревом с последующим травлением реактивами фотографированием рельефа поверхности — теневым методом и т. д. В ряде случаев направление Ф. т. совпадает с вычисленным методом теории пластичности (см. Людерса — Чернова линии). Я. Б. Фридман. [c.402]

ЭНЕРГИЯ РАЗРУШЕНИЯ — работа, поглощенная в процессе разрушения. Ввиду локализации этого процесса вблизи вершины развиваюш,ейся трещины и одновременного развития нескольких (или многих) трещин удельную Э. р., отнесенную к единице объема или к единице поверхности, надежно определить пока не удалось. Простейшее предположение о поверхностной энергии при разрушении твердых тел введено для хрупкого (упругого) разрушения в теории Гриффитса для пластичного разрушения — в виде [c.482]

Для условий хрупкого разрушения применяли теории максимальных нормальных напряжений, хотя для решения проблемы разрушения ствола при наличии треп ин Бьюксом (1946 г.) были разработаны критерии критического давления в канале ствола, основанные на теории Гриффитса. В настоящее время подробно изучается трактовка хрупкого разрушения, данная Ирвином и основанная на теории Гриффитса, а также начаты эксперименты [c.317]

Вторая теория прочности также слабо соответствует экспериментальным данным. Единственная область, где она удовлетворительно совпадает с экспериментом, это разрушение хрупких материалов при сложных напряженных состояниях иреиму-1цественного растяжения. [c.352]

Приведенный выше анализ задачи о трещине и сформулированный на его основе критерий (1.7) относятся к так называемому силовому подходу в теории трещин [10, 186]. В случае хрупкого и квазихрупкого разрушения силовой подход равносилен энергетическому, исторически возникшему раньше в работах Гриффитса [181, 182]. Гриффитс изучал разрушение хрупких материалов и получил критерий роста трещины из следующих соображений. Деформируемое тело с трещиной при заданных нагрузках обладает определенной энергией деформации. Рост трещины сопровождается образованием новых поверхностей и, следовательно, приращением поверхностной энергии, происходящим за счет одновременного изменения (убьши) энергии деформации (поскольку предполагается, что разрушение происходит хрупко, то отсутствуют необратимые деформации и иных стоков энергии, помимо образования поверхностей трещины, нет). Пусть для образования единицы новой поверхности трещины требуется поверхностная энергия Обозначим через dU изменение энергии деформации тела при увеличении площади поверхностей трещины на 2SS. Тогда в соответствии со сказанным [c.80]

Если бы хрупкий материал, находясь в объемном напряженном состоянии, разрушался, когда хотя бы одно из главных напряжений было растягивающ,им и достигало определенного максимального значения независимо от значений двух других главных напряжений, то экспериментальные точки ложились бы вдоль двух пунктирных линий с и б/. Линии с и (I представляют одну из теорий разрушения (именно теорию наибольшего напряжения), на которой мы остановимся еш е в п, 13, а этой главы. Здесь мы отметим лишь, что эта теория экспериментами Мак-Адама не подтверждается, так как металл, находящийся в состоянии всестороннего равномерного растяжения [c.204]

В работах Л. Г. Седракяна (1958 и сл.) предложена статистическая теория деформирования и разрушения хрупких материалов, позволяющая выявить некоторые особенности сопротивления деформированию реальных конструкционных материалов типа чугуна, бетона, горных пород и др. В основе теории лежит схема идеально неоднородного материала, причем реальные характеристики деформирования зависят от одной произвольной функции (функция распределения неоднородности материала по данному признаку неоднородности) и постоянной материала (коэффициент трения), которые определяются из опыта. Эта модель позволяет объяснить постепенный характер процесса разрушения, усталостную и долговременную прочность, увеличение объема материала при его преимущественном сжатии, наличие нисходящей ветви диаграммы сжатия — растяжения и др. [c.408]

Общее рассмотрение полной энергии системы было применено А. Гриффисом при разработке им теории разрушения хрупких материалов ). [c.162]

Теория прочности Гриффитса, или теория хрупкого разрыва, учитывает наличие в теле механически ослабленных мест в виде множества мелких эллиптических трещин. Когда такое тело подвергается простому растяжению, вокруг концов этих трещин, ориентированных нормально к оси растяжения, происходит концентрация напряжений. Длина этих трещин начнет лавинообразно увеличиваться, если скорость высвоболедения энергии упругой деформации превысит скорость образования поверхностной энергии в результате образования новых поверхностей при росте трещин. Развитие трещин приводит к взрывному (сопровождаемому шумом) разрушению хрупкого тела. Для случая однородного растяжения пластины критическая нагрузка 0кр будет [c.66]

Теория Гриффиса дает объяснение так называемому масштабному эффекту, наблюдаемому при хрупком разрушении. Этот эффект заключается в том, что разрушающее напряжение для образцов малого размера выше, чем для больших образцов, и крупные изделия разрушаются при напряжениях значительно меньших, чем те, которые можно было бы счесть допускаемыми на основании лабораторных опытов иад образцами из того же материала. Размеры микротрещин, имеющихся внутри материала, различны, распределение их случайно и подчинено законам статистики. Более крупные трещины встречаются редко, тогда как для начала разрушения по теории Гриффиса достаточно, чтобы было очень немного трещин, длина которых превышает критическую. Вероятность нахождения таких трещин в теле значительного объема больше, чем в теле малых размеров. Эти соображения привели к развитию многочисленных статистических теорий прочности, в которых величина разрушающего напряжения и зависимость ее от размеров оцениваются при помощи теории вероятностей. [c.408]

Квадрат BKEL, намеченный штриховыми линиями на рис. 303, представляет ус [0рия разрушения согласно теории наибольших напряжений. Видно, что, пользуясь теорией Мора, проектировщик обеспечит конструкции больший запас прочности, чем по теории наибольших напряжений, когда главные напряжения имеют противоположные знаки. Теория Мора может быть рекомендована в случае хрупких материалов, хотя предположение, что должен быть рассмотрен только внешний круг напряжений (рис. 299, стр. 380), не всегда подтверждается опытами ). [c.384]

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз йли образование сегрегаций легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора Fe lg из трещины, образованной в напряженном монокристалле ujAu, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —. .в результате —немедленным прекращением растрескивания, сменяющимся пластической деформацией [26]. Аналогичным образом, трещина, распространяющаяся в напряженной нержавеющей стали 18-8, погруженной в кипящий раствор Mg lj, останавли- [c.138]

В теории надежности отмечается два основных подхода формирования моделей - полуэмпирический (феноменологический) и структурный. Феноменологический подход основан на обобщении результатов наблюдений и экспериментов, выявлении основных статистических закономерностей и прогнозировании функционирования технических систем. Среди этого класса моделей приведены многостадийная модель накопления повреждений, теория замедленного разрушения, статистическая модель разрушения и др. Структурный подход предусматривает прежде всего исследование структурных особенностей рассматриваемого объекта (например, при анализе прочностных свойств металлических деталей необходимо учитывачь структуру металла и связанных с ней дефектов - микро фещин, дислокаций, конфигурации и положения границ зерен и г.д.). Ко второму классу можно отнести моде ш хрупкого разрушения, пластического разрушения, так называемую объединенную структурную модель, причем автором особо подчеркивается перспективность дальнейшего развития структурного моделирования. [c.128]

Критерий Гриффитса. В 1920 г. была опубликована фундаментальная работа А.А. Гриффитса Явления разрушения и течение твердых тел . В ней впервые были выведены уравнения для определения разрушающего напряжения при нагружении хрупких твердых тел. А.А. Гриффитс использовал теорему минимума энергии , согласно которой равновесное состояние твердого тела при нaгpyжe raи в ynpyiofi области отвечасг минимуму потенциальной энергии системы в це гом. При анализе критерия разрушения А.А. Гриффитс дополнил эту теорему положением о том, что состояние равновесия возможно, если оно отвечает условию, при котором система может переходить от неразрушения к разрушению путем процесса, включающего непрерывное уменьшение потенциальной энергии. [c.288]

К настояще]иу времени издан ряд книг по физике твердого тела как советских, так и зарубежных авторов. Каждая из них хороша по-своему. Большинство изданий, однако, могут служить учебпымн пособиями либо лишь по разделу Физика твердого тела в курсе общей физики, либо по соответствующему спецкурсу во втузах. В связи с такой направленностью учебных пособий в них недостаточно полно отражено современное состояние физики твердого тела. К наиболее удачным пособиям следует отнести книги Н. Ашкрофта и Н. Мермина Физика твердого тела (М., 1979) и Ч, Кит-теля Введение в физику твердого тела (М., 1978), в которых, правда, главное внимание уделено теории твердого тела. Однако в них, так же как и в большинстве других книг, недостаточное внимание обращено на такие важные разделы, как физика некристаллических веществ, дефекты и диффузия в твердых телах, вязкое и хрупкое разрушения твердых тел. Кроме того, различие в планах и программах подготовки специалистов в зарубежных (а эти книги изданы как учебные пособия для американских вузов) и наших вузов не позволяет в полной мере использовать данные учебные пособия. [c.6]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...