Испытание вязкость разрушения (хрупкого)

Испытание на вязкость разрушения. Хрупкое разрушение судов, мостов, кранов, строительных и дорожных машин и т. д. обычно происходит при напряжениях, лежащих в упругой области, без макропластической деформации. Очагом хрупкого разрушения являются имеющиеся в металле микротрещины (трещиноподобные дефекты) или те же дефекты, возникающие в про- [c.92]

Из этих испытаний на разрушение хрупкого материала (в данном случае плавленого фарфора) мы можем сделать следующие выводы 1) прочность его на разрыв, когда растягивающие напряжения в полых образцах производятся внутренним гидростатическим давлением, заметно возрастает с ростом кинематической вязкости среды, передающей давление 2) короткие цилиндры с закрытыми торцами разрушаются под более низкими давлениями, чем цилиндры с открытыми торцами, так как заделка концевых соединений вызывает повышение местных напряжений вблизи конических головок 3) глазированные поверхности (т. е. поверхности, которые при обжиге проходили через жидкое состояние), как правило, увеличивают сопротивление фарфора действию растягивающих напряжений в случае глазировки должного качества, сохраняющей поверхностный слой в сжатом состоянии 4) прочность хрупких материалов, как правило, падает при увеличении времени действия нагрузки. [c.233]

Испытание на вязкость разрушения. Хрупкое разрушение обычно происходит при напряжениях, лежащих в упругой области, без макропластической деформации. Очагом хрупкого разрушения являются имеющиеся в металле микротрещины (трещиноподобные дефекты) или те же дефекты, возникающие в процессе эксплуатации. Поэтому надежность конструкции определяется в основном сопротивлением металла распространению уже имеющейся острой (опасной) трещины (вязкостью разрушения), а не ее зарождением. [c.48]

Определение надежности (испытание на удар). Для установления степени надежности материала необходимо определение сопротивления разрушению вязкому (Ор), хрупкому (Гв —7 н или Т ц) или вязкости разрушения (Ki ). Об определении Ki коротко говорилось ранее, об определении сопротивления разрушению при ударных испытаниях, получивших в особенности за последнее время широкое расиространение, скажем немного подробнее. Практически оказалось удобнее разрушать образец ударом при еш изгибе и фиксировать место разрушения надрезом). [c.80]

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]

Нами изложены лишь некоторые подходы к оценке сопротивления материалов хрупкому разрушению, основанные на испытаниях на вязкость разрушения. Именно в этом направлении следует ожидать решения многих важных задач прогнозирования поведения материалов в конструкциях в условиях низких температур, а также создания расчетных методов предотвращения хрупких разрушений деталей машин и сварных соединений. [c.34]

Изучение влияния низких температур на прочностные и деформационные характеристики металлов представляет значительный интерес в связи с исследованием проблемы хрупкости. Склонность материала к хрупкому разрушению в настоящее время оценивается величиной ударной вязкости, определяемой энергией разрушения призматического образца с надрезом, или величиной критического коэффициента вязкости разрушения, определяемой по диаграмме растяжения образца с трещиной. Обе характеристики являются интегральными характеристиками материала и отражают совместное влияние скорости деформации, температуры, напряженного состояния и распределения деформаций по объему материала. Испытания на растяжение обеспечивают возможность изучения раздельного влияния скорости и температуры. [c.129]

Когда изделие, которое можно представить в виде компактного образца для изучения ударной вязкости, подвергается действию растягивающих напряжений, может произойти хрупкое разрушение его в случае, если интенсивность напряжений достигает определенной величины, характерной для данного материала, а поверхность разрушения будет достаточно плоской. Интенсивность напряжений, при которой происходит разрущение образца, определяется напряжением а, приходящимся на единицу площади, и длиной трещины а, выражается в единицах fMH/M /2] и известна под названием вязкости разрушения К с)- Если уменьшить размеры образца или увеличить температуру его, материал образца будет переходить в состояние текучести, начиная от конца трещины, до того как произойдет его хрупкое разрушение, и на другой стороне появятся резко выраженные полосы сдвига. Для изучения вязкости разрушения ударно-вязких высококачественных сталей используют очень крупные образцы, но их довольно трудно получить и создать в них напряжения, достаточные для того, чтобы перенести полученные результаты на узлы реальных размеров, например, роторы турбин, сосуды высокого давления или паровой цилиндр. Некоторое приближение может быть сделано при нагружении образцов, маленьких для хрупкого разрушения, но достаточных для измерения скорости распространения трещины. Поэтому во многих случаях результаты испытаний на вязкость разрушения могут быть экстраполированы, но так как для большинства рассчитанных размеров трещин разрушение будет носить хрупкий характер, они могут быть использованы для оценки с достаточной степенью точности. [c.44]

Наиболее надежными значениями вязкости разрушения являются не те, которые получены экстраполяцией, а наивысшие значения, которые получены при испытаниях. Было высказано предположение, что действительная вязкость разрушения гораздо выше, чем это считалось ранее, но пока это невозможно строго доказать. Если эти значения столь высоки, как разумно было бы предположить, то это означает, что причиной хрупкого разрушения может служить распространение трещин любого размера, которые могут присутствовать в стенке корпуса при рабочей температуре, и что не всякая трещина будет распространяться при вязком разрушении, хотя и может служить причиной течи, что по существу обеспечивает надежность работы корпуса. Практически это было проверено при опрессовке 50%-ным давлением корпусов (толщина стенок 15 см) с дефектами на патрубке в виде надреза. Корпуса, испытанные таким образом, имели дефекты в стенках, возникшие при вязком разрушении, что подтверждает высказанное предположение даже в условиях низких значений накопленной энергии при гидравлическом давлении. [c.170]

Особенность вязкого разрушения состоит в том, что весь процесс как бы разделяется на две стадии пластического деформирования и собственно разрушения. Эксперименты показали [106, 122, 127], что для одной и той же стали, при одинаковых образцах и условиях (температура, среда и т. п.) испытания, образцы с высокой и низкой ударной вязкостью имели одинаковый размер зерен, цвет и блеск изломов. Исследования с помощью электронных микроскопов выявили, что в образцах обоих видов имеются зоны пластического и хрупкого разрушения. Однако в изломах образцов с низкой ударной вязкостью зона хрупкого разрушения занимает более 50% площади. Неоднородность зерен также отрицательно сказывается на уровне ударной вязкости. [c.12]

В основе испытаний на вязкость разрушения лежат положения линейной механики разрушения. Разработанные Д. Ж- Ирвиным положения позволяют оценить влияние трещин и подобных им дефектов на сопротивление материала хрупкому разрушению. Базой для развития линейной механики разрушения послужили работы Гриффитса, который показал, что хрупкое разрушение связано с наличием в материале трещин, вызывающих локальную концентрацию напряжений, и происходит в результате самопроизвольного движения этих трещин, поддерживаемого энергией, накопленной в материале вследствие упругой деформации. [c.93]

Разнообразные и многочисленные конструкции сварных сосудов, применяемых в современной промышленности, изготовляют преимущественно из мягких углеродистых или слаболегированных сталей. Эти стали обладают хорошей пластичностью и свариваемостью (газгольдеры, барабаны паровых котлов, хранилища для жидких продуктов, химические реакторы, баллоны, крупные газовые и нефтяные трубы и др.). Расчет сварных сосудов, как правило, ограничивают условиями статической прочности или сопротивлением однократным ударным нагрузкам. Для оценки прочности крупных ответственных сварных сосудов в последние годы учитывают также характеристики хрупкой прочности (критическая температура хрупкости, вязкость разрушения Ки) и ДР-Во многих случаях сварные конструкции типа сосудов давления подвергаются в процессе эксплуатации циклически меняющимся нагрузкам, что требует особых оценок их эксплуатационной прочности и долговечности. Наиболее полные и надежные данные о работоспособности сварных сосудов могут быть получены путем испытаний натурных конструкций или их моделей и элементов. [c.199]

Динамическое нагружение. Известно, что скорость нагружения и распространения трещины оказывает влияние на сопротивление хрупкому разрушению и предельное состояние конструктивных элементов с трещинами. В связи с этим важно знать характеристики вязкости разрушения конструкционных сплавов при динамическом характере их нагружения, обусловленном большой скоростью приложения нагрузки или скоростью распространения трещины. Для материалов различных классов в различных состояниях влияние динамического нагружения на вязкость разрушения может быть различным. На рис. приведены результаты исследования влияния температуры испытаний на характеристики динамической вязкости разрушения [c.203]

Следует помнить, что показатели ударной вязкости, приводимые в паспортах на материалы, сильно зависят от размеров образцов, формы и размеров подрезов. Эти показатели не являются фундаментальными свойствами материалов, как описанные выше показатели вязкости разрушения (ур, G или Кс). На рис. 2.11 показано влияние радиуса закругления в конце надреза на ударную вязкость пластичного полимера. Чем острее надрез, тем меньше ударная вязкость. Для сравнения двух полимеров необходимо использовать образцы и надрезы одинакового типа. В работе [24] хорошо описаны недостатки ударных испытаний пластиков и предложена качественная характеристика ударной вязкости пластиков по температуре, при которой их разрушение переходит от преимущественно хрупкого к преимущественно пластичному разрушению при нанесении острых или тупых надрезов. [c.63]

Показатели вязкости разрушения, определенные различными способами, описанными выше, связаны между собой, хотя эта связь не всегда очевидна [5, 26]. Для хрупких гомогенных изотропных материалов можно легко установить количественные соотношения между этими показателями. Однако для менее хрупких материалов, в которых при разрушении проявляются пластические или вязкоупругие деформации, или для анизотропных волокнистых композиционных материалов такие соотношения устанавливаются труднее вследствие различного вклада пластических деформаций или отдельных механизмов разрушения, проявляющихся при различных способах испытаний с различной эффективной скоростью деформирования. [c.64]

Испытания на вязкость разрушения. Для оценки стойкости сталей против хрупкого разрушения определяют вязкость разрушения или коэффициент интенсивности напряжения в условиях плоской деформации и мгновенного роста трещины Kiz (см. раздел Методы механических испытаний ). [c.51]

В гл. V было показано, что путем применения стандартных методов испытаний можно получать представительные значения вязкости разрушения в условиях плоской деформации. Для получения достоверных результатов при испытаниях относительно вязких материалов необходимо иметь образцы настолько больших размеров, что они могут оказаться непредставительными для реальных конструкций. Кроме того, потребитель обычно требует проведения контроля качества металла каждой партии, чтобы иметь уверенность, что весь металл удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям. Очевидно, что массовые стандартные испытания на вязкость разрушения следует использовать только для высокопрочных хрупких материалов, так как из-за слишком больших размеров образцов расходуется неоправданно много металла. Поэтому естественно возник интерес к проведению испытаний с целью определения сопротивления материалов быстрому разрушению на образцах, не требующих много металла, которые легко можно испытать в лаборатории. Измеряемый параметр должен быть количественно связан с вязкостью разрушения материала, для того чтобы можно было воспользоваться всеми преимуществами анализа напряжений, проведенного в линейно-упругой механике разрушения. [c.142]

Задача усложняется, если для измерения вязкости разрушения по раскрытию треш,ины или /-интегралу используют образцы малых размеров. В этом случае разрушению предшествует общая текучесть, и вероятность текучести полного сечения значительно возрастает. Указанные эффекты были изучены в работе [12J проводилось сравнение данных, полученных при испытании цилиндрических образцов с глубокими и мелкими надрезами из легированной стали, отпущенной на Со.г = 950 МН/м В образцах с глубокими надрезами деформация была стеснена, разрушение начиналось по механизму хрупкого межзеренного разрушения, и величина КРТ была низкой. В случае образцов с мелкими надрезами происходила релаксация трехосных напряжений, начальная стадия разрушения протекала по механизму вязкого разрушения и значение КРТ получалось высоким. [c.177]

Резкое увеличение за последние два десятилетия размеров вращающихся деталей машин и нагрузок сопровождалось соответствующим ростом напряжений в них. Во многих случаях для ограничения отношения действующего напряжения к пределу прочности применяли материалы с более высоким пределом прочности. Такие материалы, как правило, обладают более низкой вязкостью разрушения, или сопротивлением хрупкому разрушению, особенно когда они содержат дефекты. Как показали лабораторные испытания образцов, при увеличении напряжений и применении высокопрочных материалов с пониженной пластичностью повышается вероятность хрупкого разрушения при более низких напряжениях относительно номинального предела прочности материала. Это подтверждается хрупкими разрушениями вращающихся деталей машин, происшедшими за последнее десятилетие. Некоторые из этих случаев рассмотрены в разделе II. [c.70]

Для оценки склонности стали к хрупкому разрушению проводят серию испытаний по определению ударной вязкости при различных температурах. Важным фактором при этом является состояние поверхности излома при хрупком разрушении излом имеет кристаллическую блестящую поверхность при вязком — матово- волокнистую. На основании испытаний наряду с ударной вязкостью определяют процент волокна В в изломе и строят зависимости работы разрушения К или ударной вязкости разрушения (КСи, КСУ или КСТ) от температуры испытаний (рис. 11.7). [c.197]

В существующих определениях ударной вязкости и вязкости разрушения материала существует некоторая нечеткость. В общем случае при ударных нагрузках материалы разрушаются хрупко, т. е. с небольшими пластическими (неуиругими) деформациями до разрушения или при их полном отсутствии. Наиболее просто при высокоскоростных испытаниях, таких как ударные испытания по Шарпи или по Изоду, измеряется энергия маятника, затрачиваемая на разрушение, или общая площадь под кривой нагрузка — время, если испытательный прибор снабжен приспособлением для записи усилий в маятнике. Хорошо известно, что маятниковые методы дают результаты, очень чувствительные к форме и размерам образца и обычно трудно коррелируемые с поведением материала в реальных условиях. В принципе, эти методы являются первой попыткой измерения стойкости материала к росту трещины, а нанесение острого надреза в образце — попыткой исключения энергии инициирования трещин из общей энергии разрушения. Надрез в образце также обусловливает разрушение по наибольшему дефекту известных размеров и исключает влияние статистически распределенных дефектов в хрупком теле. Развитие механики разрушения поставило методы оценки вязкости разрушения хрупких тел на научную основу, однако ударные маятниковые методы все еще широко используются и при соблюдении определенных условий могут давать для композиционных и гомогенных материалов результаты, сравнимые с по- [c.124]

В области прочностей, когда = Яп, наблюдается полухрупкое разрушение. Испытание надрезанных образцов с определением не вязкости разрушения, а предела прочности не впо.тне целесообразно, так как при вязком разрушении получают завышенные значения прочности, а при хрупком — ненадежные и нестабильные значения. При столь большом значении концентратора на результаты испытания хрупких материалов оказалось, что в этом случае важное значепие имеют многие моменты, не оказывающие влияния на результаты испытания мягкпх материалов (состояние поверхности, технология изготовления образцов, соосность захватов машины и др.). Практически эти моменты не сказываются при испытании материалов с прочностью до 150 кгс/мм [c.78]

Решение поставленной задачи весьма сложно по многим причинам. Главные из них связаны с трудностью оценки вязкости разрушения для низко- и среднепрочных сталей и с принципиальным несовпадением зависимостехг структура — свойство в случаях статических испытаний (От Структура) и в определениях склонности материалов к хрупкому разрушению /ю, бс Структура). [c.7]

Характер разрушения при всех видах испытаний (растяжении, сжатии, изгибе, кручении) как под действием нормальных (отрыв), так и сдвиговых (срез) напряжений бывает вязким или хрупким. Различие между вязким и хрупким разрушениями заключается в величине нластич. деформации, накопленной перед разрушением. Оба вида разрушения связаны с зарождением и развитием трещин. Оценка сопротивления разрушению при обычных статич. испытаниях (предел прочности, временное сопротивление разрушению) часто недостаточна для определения пригодности материала как конструкционного, особенно при наличии надрезов, трещин п др. концентраторов напряжений. В этом случае применяют испытания на вязкость разрушения, при к-рых используют образцы с заранее созданными в них трещинами, и оценивают параметр (К), к-рый наз. коэф. интенсивности напряжений. Определяют этот коэф. для плоского (/Гд) или объё.много (КсО напряжённых состояний. [c.130]

Энергия разрушения при росте трещины перпендикулярно направлению ориентации волокон обычно не чувствительна к выбору полимерной матрицы. Введение эластификаторов хотя и повышает величину Ур, однако это повышение незначительно при малом его количестве [28]. По вязкости разрушения очень хрупкие стекла, армированные углеродными волокнами, мало отличаются от материалов на основе пластичных полимеров [18]. Однако, как было показано Баркером [190], ударная вязкость по Шар-пи ряда композиционных материалов на основе различных углеродных волокон и различных полимерных матриц резко зависит от температуры испытаний. На кривых температурной зависимости ур композиционных материалов в области 7 с матрицы наблюдается максимум, значительно более резко выраженный, чем для ненаполненных матриц. Очевидно, что резкое возрастание ур композиционных материалов не может быть обусловлено только возрастанием энергии разрушения полимерной матрицы при ее Тс, а связано с изменением адгезионной прочности сцепления фаз. [c.130]

Определение работы, поглощенной при ударном испытании, планиметрированием осциллограмм нагрузка—прогиб и непосредственное ее измерение по отклонению маятника дают близкие результаты (рис. 13.24) [19]. Однако это не доказывает, что нагрузка при осциллографиро-вании измерена достаточно точно. При хрупком разрушении, т. е. при малых значениях прогиба, даже при существенном различии в максимальной нагрузке могут быть получены близкие значения работы, поглощенной при испытании образцов. В то же время основным назначением измерения нагрузки при ударных испытаниях является определение параметра вязкости разрушения при динамическом нагружении Кр. Для определения этой характеристики необходимо существенно ограничить пластическую деформацию у вершины трещины, т. е. в [c.222]

В целом книга Дж. Нотта оставляет хорошее впечатление. В ней после краткого тщательно продуманного описания расчета напряжений у вершины надреза и трещины рассмотрены практические методы испытаний на вязкость разрушения, механика разрушения пластичных материалов, переход от хрупкого скола к вязкому разрушению и приложение механики разрушения к росту трещин в условиях усталости и коррозии под напряжением. Везде, где это возможно, дается физическая картина явления [c.6]

Теория вязкости разрушения, изложенная в предыдущей главе, логически устанавливает вид экспериментов для измерения критических значений высвобождаемой энергии деформации или коэффициента интенсивности напряжений. Стандартные образцы с предварительно нанесенной трещиной нагружают до разрушения. Если разрушение макроскопически хрупко, то, исходя из нагрузок, рассчитывают вязкость разрушения с помощью стандартных таблиц податливости образцов. Эта методика включена в спецификацию Проекта Британского Стандарта № 3, метод АОИМ Е399-70 (см. гл. V, раздел 9 и последующие). Чтобы представить, какие измерения проводятся на практике и почему на размеры образцов накладываются определенные ограничения для получения достоверных результатов, целесообразно рассмотреть развитие испытаний на вязкость разрушения, начиная с первых экспериментов, выполненных Ирвином. [c.108]

Вначале ИПГ служили для оценки положения ТНП, ниже которой сопротивление разрушению настолько мало, что хрупкий скол может зарождаться на обычных дефектах в условиях высокой скорости деформации при испытаниях (см. гл. VIII, раздел 7). Было показано, что стандартно определяемое положение ТНП при ИПГ соответствует отношению динамической вязкости разрушения Кп к пределу текучести ау = 0.5 [21]. Это значит, что образцы толщиной менее 16 мм не могут быть использованы для оценки значений вязкости разрушения при ТНП. [c.208]

Влияние остроты надрезов. Низкие значения сопротивления хрупкому разрушению можно получить на образцах с очень острым надрезом. Однако надрез радиусом несколько сотых миллиметра не следует считать в полной мере треш иноподобным дефектом. К тому же для определения вязкости разрушения методами механики хрупкого разрушения необходимо математически строгое понимание острой трещины. Исследования показали, что трещины могут иметь большие влияния на сопротивление хрупкому разрушению, чем острые надрезы (Вессел, 1960 г. Юкава и Мак-Муллин, 1961 г.). Однако этот фактор не является решающим без учета других параметров. Одним из этих параметров для легированных сталей средней прочности является температура испытаний при переходе стали из вязкого состояния в хрупкое. На рис. 32 это проиллюстрировано кривыми для стали Ш—Мо—V. Данные для образцов с трещинами, полученными при циклическом нагружении, взяты из работы Вессела (1960 г.). Данные для [c.114]

Большой разброс значений К с объясняется заметной разницей в хрупкой прочности дисков. Однако суш,ественное влияние на величину К с оказывает изменение вязкости разрушения в условиях плоской деформации при температурах, близких к переходной температуре по Шарпи. Результаты испытания дисков то лисиной 430 мм показывают, что вид температурных кривых изменения Ki по суш,еству не зависит от толш,ины, если последняя больше 75 мм. Наибольшее смеш,ение этой температуры не превышает 30—35° С. [c.135]

Использование другого критерия при испытании образцов Шарпи с V-образным надрезом и прочие испытания. Температура, при которой достигается соответствующий уровень энергии разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом из данной стали, меняется не только в определенном интервале, вьппе которого происходит переход материала от хрупкого к вязкому разрушению, но также и в зависимости от уровня энергии, связанного с вязким поведением материала. Некоторые авторы считают, что важнее знать зависимость температуры эксплуатации от интервала переходной температуры, чем значение энергии разрушения. Это приводит к использованию иного критерия, который в меньшей степени зависит от таких переменных величин, как прочность материала, направление нагружения и показатель вязкости разрушения. Таким критерием может быть угол изгиба образца до разрушения или значение энергии разрушения при определенной температуре, составляюш ее часть энергии, измеренной в образце с вязким характером разрушения. Для многих низкоуглеродистых и низколегированных сталей внешний вид излома изменяется в диапазоне переходной температуры от вязкого волокнистого и шелковистого до хрупкого кристаллического с характерным блеском. Эту особенность также используют для определения переходной температуры посредством оценки процента волокнистости или процента кристалличности. Например, в случае разрушения судов результаты испытаний и эксплуатационных разрушений сравнивали с использованием внешних видов изломов. Проведя анализ свыше 500 разрушений листов в судах, Ходсон и Бойд (1958 г.) сравнили их со значениями энергии разрушения и внешним видом изломов испытанных при температуре разрушения образцов Шарпи. Они установили, что следует принимать во внимание и энергию разрушения и внешний вид излома. Почти все листы, полностью пересеченные хрупкой трещиной, имели энергию разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом <С4,84кгс-м и >70% кристалличности в изломе. Так как большинство разрушений произошло в температурном интервале от О до 10° С, температуру испытания 0° С выбирали произвольно. Считается, что минимальный критерий энергии разрушения образцов Шарпи (4,84кгс-м с 30% волокон в изломе) должен служить признаком для отбраковки листов, обладающих недостаточным показателем вязкости разрушения. [c.220]

Подобные результаты были получены и на основании испытаний сосудов диаметром 1525 мм с толщиной стенки 25,4 мм из низкоуглеродистых сталей с одинаковым пределом прочности на разрыв 43—49 кгс/мм2), но отличающихся показателем вязкости разрушения (Бевитт и др., 1964 г.). Однако когда сосуды находились под давлением воды, был обнаружен переход материала из вязкого состояния в хрупкое. При температурах, превышающих температуру остановки трещины листа, рост трещины при разрушении приостанавливался через несколько десятков миллиметров. Когда в сосуд добавляли 10% воздуха, остайовки трещины не происходило, и распространение трещины продолжалось до окончательного разрушения (рис. 11). Таким образом, хотя условия инициирования сохраняются постоянными, последствия разрушения зависят от запасенной в системе энергии. Целесообразность применения метода AT рассмотрена выше. [c.227]

ЭТОЙ части кривой сомнительна, и поэтому Николс (1966 г.) предложил более реалистичную диаграмму анализа разрушения (рис. 16). Диаграмма важна для иллюстрирования простым способом основных факторов, касающихся хрупкого разрушения. Сравнение диаграммы с результатами исследований разрушений показало, что по отношению к NDT первоначальный размер тре-ш,ины, влияние остаточных напряжений и концентраторов напряжения в зависимости от предела текучести и предела прочности материала могли быть связаны с вязкостью разрушения стали. Исключение составляет серия испытаний, проведенных на цилиндрических сосудах высокого давления с искусственными треш,и-нами. Если сосуды находятся под давлением воздуха, то они разрушаются при температурах выше точки FTP (участок над кривой AT), даже когда номинальное напряжение меньше половины предела текучести материала. Сосуды, находяш,иеся под гидравлическим давлением, разрушаются при указанных на диаграмме условиях. [c.232]

Раскрытие трещины и общий механизм хрупкого разрушения. Трудность применения метода линейной механики разрушения к сравнительно вязким конструкционным сталям низкой и средней прочности объясняется тем, что в этих случаях разрушение может быть связано со значительной локальной пластичностью. В таких материалах во время испытания образцов стандартных размеров с надрезом при нормальных скоростях деформации перед разрушением впереди напряженной трещины может распространяться пластическая зона. Вследствие этого невозможно проанализировать упругое напряженное состояние и вычислить показатель вязкости разрушения Кс- Уэллс (1969 г.) разработал метод, приняв, что неустойчивое распространение дефекта происходит при его критическом раскрытии около вершины (критическое раскрытие трещины или OD). Он предполагал, что это значение одинаково для реальных конструкций к образцов небольших размеров подобной толщины. Экспериментальное подтверждение было получено несколькими специалистами. Например, результаты определения разрушающих напряжений для охрупченных труб высокого давления из сплава циркония хорошо согласовывались с данными испытаний на изгиб образцов небольших размеров с надрезом для исследования критического раскрытия трещины (Фернихауф и Уоткинс, 1968 г.). Хорошее соответствие наблюдалось между поведением материалов при инициирующих испытаниях широкого листа и на изгиб образцов натурной толщины для выявления величины критического раскрытия трещины (Бурде-кин и Стоун, 1966 г.). В условиях малой пластической деформации можно показать, что усилие распространения трещины G есть произведение предела текучести Оу и критического раскрытия трещины б [c.236]

Особое внимание следует уделить испытаниям образцов Шарпи с усталостными треш инами с целью определения соответствия получаемых результатов данным испытаний на вязкость разрушения. Возможность использования внешнего вида излома как характеристики вязкого или хрупкого поведения материала обсуждалась различными конструкторскими группами, но не была включена в технические условия из-за трудности расшифрования внешнего вида поверхности излома. Другие исследователи, как, например, Пагано и Макхью (1944 г.), пытались заменить испытания по Шарпи испытаниями на удар при определении поведения броневой стали. [c.334]

Основными характеристиками трещиностойкости являются силовые <ритерии разрушения и К . Приведенные в стандарте методики [определения характеристик вязкости разрушения позволяют г олучить все приведенные выше параметры трещиностойкости при испытании одинаковых образцов на однотипном оборудовании, т.е. при соответствующей обработке результатов испытаний одного образца. Характеристики трещиностойкости, определяемые по настоящему стан-харту, примени у)ы к трем видам разрушения — хрупкому, квази-<рупкому или вязкому, различающимся по степени Пластических [еформаций в зоне разрушения, уровню номинальных разрушающих апряжений, скорости развития трещин, по виду и микростроению оверхности разрушения. [c.83]

Недостатком всех указанных характеристик (в том числе и температуры хрупко-вязкого перехода, определяемой по данным ударных испытаний) при их использовании в качестве критериев развития обратимой отпускной хрупкости является то, что они дают информацию о характеристиках сопротивления распространению трещины в конкретных образцах и не являются в полной мере характеристиками материала. На основании этих характеристик нельзя оценить, например, такой важный параметр, как критический размер трещины (и его изменение при развитии обратимой отпускной хрупкости) в реальных конструкциях. Для получения такой информации необходима оценка вязкости разрушения критического коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации, который является константой материала, не зависящей от конфигурации и размеров изделия. Поэтому изменение /С при заданной температуре или смещение критической температуры хрупкости, определяемой по заданному значению /С , является, по-видимому, наилучшей характеристикой склонности материала к отпускной хрупкости. Однако к настоящему времени получено лишь незначительное количество данных об использовании таких испытаний для изучения отпускной хрупкости. Так, установлено снижение вязкости разрушения при развитии отпускной хрупкости хромоникелевых сталей типа ЗОХНЗ [24], хромистой стали типа 20X12 [25], сталей ЗОХГСНА и 40Х [264), [c.24]

Повышение вязкости разрушения стали 40Х в результате ТЦО снижает температуру перехода в хрупкое состояние на 20—30 °С. Поэтому были проведены испытания образцов из стали 40Х, подвергнутых ТЦО на повышенную вязкость, при температуре —40 °С. Фрактограммы изломов этих образцов приведены на рис. 2.50. Из фрактограмм видно, что и при этой температуре излом еще сохраняет вязкохрупкий характер. Однако такое понижение температуры изменяет механизм разрушения от меж- и транскристаллитиого в отожженном состоянии (см. рис. 2.48, а) к транскристаллитному с элементами квазискола. Это свидетельствует о том, что при пониженных температурах сталь 40Х [c.83]

Согласно проведенным исследованиям, увеличение доли меж-зеренной составляющей в изломе сопровождается смещением критических температур хрупкости в область положительных температур, т. е. охрупчиванием металла. Наиболее слабым звеном металлоконструкции, как правило, являются сварные швы, поэтому электронно-фрактографические исследования проводят обычно в целях определения степени охрупчивания (повреждения) металла различных зон сварного соединения и установления причин его трещинообразования. Изломы для электронно-фрактографическо-го анализа получают при испытании стандартных образцов на ударную вязкость (ГОСТ 9454-78) при отрицательных температурах, обеспечивающих наличие на поверхности разрушения хрупкого квадрата . [c.192]

Наиболее опасным деградационным процессом является охрупчивание материала, приводящее к существенному изменению характеристик трещиностойкости и смещению хрупкого разрущения в область положительных температур. Переходу металла в хрупкое состояние способствует наличие концентратора напряжений резкое изменение формы или сечения элемента конструкции, поверхностные риски, микротрещины и другие дефекты. Особенно это актуально для емкостного оборудования и трубопроводов, имеющих больщие линейные размеры, так как в таком оборудовании возможно накопление под нагрузкой огромной упругой энергии, которая, стремясь разрядиться, разрывает конструкцию по дефекту (концентратору напряжений). Разрушение происходит с большой скоростью (одномоментно), при этом на магистральных трубопроводах отмечались разрывы, достигающие 1000 м и более. Поэтому характеристики трещиностойкости определяют на образцах с надрезом или начальной трещиной, или концентратором соответствующей формы в результате динамических или статистических испытаний. Из всех механических свойств наиболее чувствительными к охрупчиванию оказались ударная вязкость и статическая вязкость разрушения. [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...