Скорость развития трещин

Величина для малоуглеродистых низколегированных сталей находится в пределах от 70 до 140. В соответствии с этой зависимостью энергия уки, а следовательно, и величина напряжений, необходимых для развития трещины, уменьшаются с увеличением скорости ее распространения. Скорость развития трещины v для конструкционных сталей достигает значений 1000— 1500 м)сек, и yk уменьшается на порядок и более. При такой скорости развития трещины напряжение, необходимое для динамического развития трещины, уменьшается до 0,2 от значения напряжений при статическом инициировании хрупкого разрушения. С этим связано пониженное сопротивление хрупкому разрушению элементов конструкций при динамическом нагружении. [c.50]

Следует подчеркнуть, что современные методы )асчетов позволяют в ряде случаев оценить скорость развития трещин [1643 [c.84]

Уменьшение скорости развития трещин со временем связано с тем, что по мере роста глубины, вершины трещин перемещаются в зону убывающих термических напряжений вследствие быстрого убывания перепада температуры по толщине стенки трубы (рис. 5.15). [c.247]

Более детальные отечественные исследования катодной поляризации титановых сплавов показали ее неоднозначное влияние на коррозионное растрескивание [ 27, 28]. Установлено, что наложение катодного тока при малых коэффициентах интенсивности напряжений /С,- замедляет скорость развития трещин, а при больших К, ускоряет ее. Повысить /Су удается с помощью ингибирующих добавок (окислителей). В первом случае при /< 5 контролирующим фактором растрескивания является анодный процесс, а во втором случае при коррозион- [c.36]

Рис. 26. Схема влияния pH раствора и потенциала на скорость развития трещины V в титановых сплавах

Представленная запись (7.1) является формальной, и ею подразумевается, что форма цикла не оказывает влияние на процессы деформации и разрушения материала у кончика трещины и на последовательность их протекания. Более того, при любой частоте нагружения и сохранении неизменной формы цикла ее влияние на скорость развития трещины остается неизменной. Однако, как было показано в главе 3, при понижении частоты нагружения и повышении уровня напряжения [c.339]

В связи с отсутствием в изломе диска элементов рельефа в виде усталостных бороздок, по которым судят о скорости развития трещины, расчет живучести диска вели на основе кинетических кривых усталостного разрушения материала диска, полученных в результате испытания образцов. Такой расчет правомочен потому, что при испыта- [c.515]

Система позволяет автоматически регистрировать процесс развития трещины, программировать нагрузки для обеспечения заданного закона развития трещины. С помощью специальной программы на ЭЦВМ можно получить данные о скорости развития трещины при постоянном значении коэффициента интенсивности напряжений. [c.208]

При переменных нагрузках в образцах с концентратором начало развития макроразрушения может отмечаться после 10—20% общей долговечности, а в гладких образцах из материалов с высокой твердостью (инструментальных, подшипниковых и подобных сталей) после 80—90%. При длительном статическом нагружении время жизни образца с трещиной также колеблется в широких пределах и составляет 50% и более от общей долговечности. Скорости развития хрупкой и вязкой трещин при однократном нагружении резко различны. Так, в закаленной и отпущенной при 200°С стали 50 скорость развития трещины 1300 м/с, а после отпуска при 600 С — 300 м/с [105]. [c.8]

Более общая причина неоднородности изломов связана с особенностями процесса разрушения. Даже в практически полностью однородных материалах следует считаться с исходной неоднородностью напряженного и деформированного состояния и изменением этого состояния и скорости развития трещины в процессе разрушения. [c.12]

Весьма интересным оказалось то обстоятельство, что скорость развития трещины зависит от того, в какой среде была получена начальная трещина, т. е. какой характер имело начальное повреждение. В том случае, когда при дальнейшем раз- [c.130]

Изменение скорости развития трещины не всегда резко отражается на характере разрушения. Например, в образцах из высокопрочной стали, отпущенной при 205°С, при испытании--в сухой атмосфере и в атмосфере повышенной влажности наблюдалось внутризеренное хрупкое разрушение, в то время как. скорость распространения усталостной трещины во втором случае увеличилась на 50%. В образцах из той же стали, отпущен ной при 425°С и имеющей при нагружении в сухой атмосфере. пластичное внутризеренное разрушение, присутствие паров воды изменяет характер разрушения на хрупкий межзеренный, хотя скорость развития трещины увеличивается при этом лишь на 10% [143]. [c.131]

Разработаны различные критерии оценки скорости роста трещин для определенных материалов. Однако их применение ограничивает масштабный фактор, т. е. влияние на скорость развития трещин размеров детали. Нередко обстоятельства заставляют эксплуатировать детали с трещинами. В этом случае нужно знать примерную скорость развития трещин и проверять участки с дефектами возможно чаще. [c.162]

Рис. 52. График влияния размера зерна на процесс образования и развития термоусталостных трещин сплава ЛЫ-738 ( = 20 920°С Гв — 4 мин Ытр— число циклов до образования трещины Итр — скорость развития трещины) I—крупное зерно 2—мелкое зерно

Большинство феноменологических моделей, описывающих процесс разрушения, в том числе усталостного, основываются на рассмотрении элементарного акта разрушения в бесконечно малом объеме материала [12, 38, 141, 282, 336, 349, 351]. Такой подход обязательно приводит к постулированию совпадения зон максимального повреждения и разрушения материала. При моделировании развития трещин в сплошной среде, где любой параметр НДС и повреждения относится к материальной точке, разрушение должно пройти через совокупность точек с максимальной повреждаемостью. В целом ряде случаев построенные на этой основе модели не позволяют объяснить существующие экспериментальные данные. Например, известно, что при смешанном нагружении тела с трещиной, описываемом совместным изменением КИН Ki и Ки, фактическое увеличение скорости развития трещины при росте отношения AKnl Ki оказывается существенно выше, чем это следует из НДС (и соответственно повреждения) в точках, через которые пройдет трещина [58]. В предельном случае при нагружении тела с трещиной только по типу II скорость роста определяется величиной максимальных деформаций, локализованных на продолжении трещины, а направление развития разрушения оказывается перпендику- [c.136]

Выполненный обзор литературы позволяет сделать вывод, что для описания влияния коррозионной среды можно использовать подходы, основанные на применении линейной механики разрушения. На наш взгляд, для проведения расчетных исследований кинетики усталостной трещины в коррозионной среде наиболее приемлем метод, изложенный в работе [168], с помощью которого можно рассчитать скорость развития трещин в коррозионной среде при различной частоте нагружения на основании данных о скорости их развития на воздухе. В случае, если КИН при соответствующей длине трещины в элементе конструкции будет больше, чем Ks , количество циклов, необходимое для роста трещины при этом условии, можно считать нулевым. Такое допущение дает консервативную оценку долговечности элемента конструкции, что в инженерной практике вполне допустимо. [c.200]

Следует отметить, что накопление повреждений будет происходить и при условии, когда напряжения еще не достигают циклического предела текучести 5т, так как в этом случае идут процессы микротекучести. Тем не менее повреждаемость материала в условиях микротекучести будет достаточно малой и поэтому скоростью развития трещины при оценке AKth можно пренебречь (dL/dN Q). Строго говоря, при расчете НДС в окрестности вершины трещины нужно использовать параметр ат" < От, характеризующий сопротивление материала микро-пластическому деформированию. Однако известно, что в этом случае большинство положений теории пластичности не приемлемо [195, 206, 379]. Выходом из этого положения является анализ НДС в рамках теории пластичности (в расчет вводится параметр От), но и при анализе накопления повреждений учитывается повреждаемость от упругих (с макроскопических позиций) деформаций (см. раздел 2.3). [c.214]

Живучесть [скорость развития трещины при циклическом нагружении). Важной характеристикой конструктивной прочности, характеризующей надежность материала, является живучесть при циклическом нагружении. Живучесть — это способность металла работать в поврежденном состоянии после образования трещины. Живучесть измеряется числом циклов до разрушения пли скоростью развития трещины при данном 1гаиряжении. [c.73]

Живучесть имеет особое значение для надежности эксплуатации изделии, безаварийная работа которых поддерживается путем периодического дефектоскопнровапия различшими физическими методами для выявления усталостных треи ии. Чем меньше скорость развития трещины, тем легче ее обнаружить. [c.73]

До 40-х годов нашего века развитие идей в этом направлении было незначительным. Это в основном связано с тем, что в традиционной схеме процесс распространения трещин оставался в стороне. Кроме того, существовавшее мнение о том, что разрушение наступает почти мгновенно, сразу указывало на ограниченность возможных построений таких критериев прочности, где константы зависят от размера начальных трещин, имеющихся в теле. В последующие десятилетия эта точка зрения была пере-, смотрена. Было установлено, что развитие трещины занимает значительный период, предшествующий полному разрушению, пр ичем это относится не только к усталостному и пластическому, но даже и к хрупкому разрушению. Так, например, для еили-катных стекол, для которых процесс разрушения считался практически мгновенным, скорость развития трещины в начале процесса в 10—100 млн. раз меньше, чем на заключительном этапе. В то же время экспериментальные факты свидетельствуют о том [53], что в правильно (по сопротивлению разрушению) спроекти- [c.15]

В упругой и упругопластической стадии деформирования в сочетании с энергетическими, силовыми и деформационными критериями позволяет построить диаграммы статического и циклического разрушения. Эти диаграммы являются основой для определения критических нагрузок и долговечности для заданной стадии развития трещины. Для конструкционных сталей при значениях /Стах, меньших 70—100 кгс1мм / , наблюдаются увеличение п и резкое уменьшение скорости развития трещины. Это объясняется влиянием структурной неоднородности мдтериал , [c.39]

Мо с изменением концентрации раствора от дистиллированной воды до 3,5 % МаС1 уменьшился от 22—24 до 14—22 МПал/ а скорость развития трещины увеличилась от 2 10" до 2-10 см/с. Разрушение в дистиллированной воде указывает на то, что необходимость для коррозионного растрескивания концентрации ионов галогенидов очень малы. В то же время отсутствие непосредственного погружения в злектролит не вызывает коррозионной чувствительности. Так, не установлено коррозионное растрескивание при испытании во влажном воздухе кривые распространения трещины (в координатах qv-Kj) в сухом аргоне и влажном воздухе, а также фрактографии излома были близки [ 23]. [c.35]

Оценку склонности к коррозионному растрескиванию в расплавах солей ведут. по скорости роста трещины при определенном коэффициенте интенсивности разрушения. Зависимости скорости развития трещины от коэффициента интенсивности напряжений имеют тот же характер, что и эависимости, получаемые при растрескивании титана в водных растворах галогенидов (см. рис. 22). С повышением температуры расплава Солей скорость раэвития коррозионной трещины увеличивается. Наличие небольшого количества воды (10—50 мг/кг) в расплаве незначительно сказывается на коррозионном растрескивании. Существенную роль играет состав [c.47]

Другой механизм, при котором возможно коррозионное растрескивание, заключается в образовании и развитии разрушения только за счет механических факторов. При этом предполагается [57], что коррозионная среда содержит ионы или компоненты, которые могут или диффундировать в металл, образуя хрупкую фазу (например, гидрид) в вершине трещины, или сегрегировать в районы, непосредственно прилегающие к трещине, способствуя зарождению новой трещины. В качестве специфического элемента обычно рассматривают водород, скорость диффузии которого может быть сопоставима со скоростью развития трещины. При этом многие исследователи [ 58 и др.] указывают на возможность образования гидридов, обладающих низкой пластичностью и вязкостью и затрудняющих пластическую деформацию металла перед вершиной трещины. По мнению В. А. Маричева и И. Л. Розенфельда [59, с. 5—9], следует учитывать эти возможности понижения когезивной прочности титановых сплавов под действием достаточно высокой концентрации водорода в твердом растворе. [c.58]

В частности, считается доказанным, что в полуфабрикатах с пластинчатыми структурами, образовавшимися в процессе деформации или термической обработки в /Зюбласти, обеспечиваются более высокие значения и более низкие скорости развития трещин, чем в [c.124]

Длительный npoTie развития трещины в обоих сечениях (практически около 300 полетных циклов) при плавном увеличении скорости развития трещины свидете,11ьствует об отсутствии каких-либо внешних причин, вызывавших дополнительное нагружение лопатки. Продолжительность роста трещины в течение примерно 30 % от всей наработки. лопатки свидетельствует о наличии исходного концентратора напряжения, приведшего к снижению усталостной прочности материала лопатки. [c.579]

Сравнение фактической скорости развития трещины с рассчитанной по расстоянию между бороздками (если допустить, что фронт развития трещины за каждый цикл погружения продвигается на расстояние, равное ширине микрояолосы) показывает, что рассчитанная по расстоянию между бороздками скорость роста трещины ниже. Чем выше интенсивность напряжения, тем больше расхождение указанных скоростей. [c.48]

Однозначной связи между шероховатостью излома и скоростью развития трещины нет. При усталостном разрушении (макрохрунком), как правило, чем больше скорость развития трещины, тем более шероховатый излом. Однако в зависимости от структуры материала может наблюдаться и обратная зависимость. Так, например, при испытании образцов с поверхностным надрезом из штампованного полуфабриката алюминиевого сплава Д1 различных плавок наблюдался значительный разброс значений долговечности (0,12—1,6-10 циклов). Начальная зона изломов образцов с большой долговечностью имела шероховатую поверхность (рис. 4), с малой — гладкую. В первом случае была более резко выражена текстура деформации материала и трещина изменяла траекторию. Это способствовало уменьшению скорости ее развития. Материал при этом имел повышенную чистоту по железу и кремнию. [c.16]

Влияние напряжения на скорость развития трещины показано на кривых (рис. 58), позволяющих определить пороговые напряжения для каждой температуры испытания, ниже которых трещины практически не растут за выбранный промежуток времени. Для сплава ЖС6КП электрошлакового переплава при 100-часовой долговечности пороговыми напряжениями можно ориентировочно считать при температуре 980°С 0,12— 0,13 ГН/м2, при 950°С—0,16 ГНМ при 900°С—0,29—0,30 ГН/м . Уровнем действующих напряжений определяется опасность забросов температуры — кратковременного, минутного, даже секундного действия очень высоких температур. Заброс температуры для материала опасен главным образом тем, что при этом могут возникнуть зародыши трещин. Зародышевые трещины при последующем действии напряжений выше пороговых значительно ускоряют окончательное разрушение или мало влияют на общий ресурс, если условия последующей работы мягче пороговых. [c.85]

Концу второй стадии соответствует отход от прямолинейной зависимости коэффициент интенсивности напряжений gK — скорость развития трещины [gdljdN, построенной по результатам записи диаграмм разрушения (рис. 76) [27]. [c.103]

Несмотря на то, что нет постоянного соотношения между количеством микрополосок в изломе и числом циклов, соответствующих развитию разрушения, т. е. нет постоянного соотношения между шириной полосок и скоростью развития трещины, для данного материала можно получить эмпирическую зависимость между а или К цикла и шириной полоски в строго оговоренной зоне излома (например, в начальной) и использовать эту зависимость для анализа эксплуатационных разрушений [20, 21, 30]. В частности, подобная зависимость была получена для сплава Д1 и использована для оценки примерного уровня перемен- [c.109]

Роль структурных составляющих различна на разных стадиях развития трещины. Так, в стадии равномерно ускоренного разрушения (первая стадия) частицы избыточных фаз вызывают только локальные изменения фронта усталостной трещины или совсем не изменяют его, не влияя на скорость развития трещины. Вокруг таких частиц иногда образуются микролокальные очаги усталостных микротрещин. Напряжения на этих частицах, по-видимому, еще невелики, и очаги однократного разрушения вокруг них не возникают (рис. 83, а). Это наблюдалось намг на алюминиемых сплавах различной прочности и пластичности. [c.110]

Однако, и в материалах, мало склонных к очаговой коррозии, при наличии адсорбционно-активных сред может протекать разрушение, которое следует отнести к категории коррозионноусталостных. При этом основное отличие от сухой усталости, заключающееся в ускорении роста трещины, наблюдается в процессе разрушения. На изломе отсутствуют явно выраженные продукты коррозии, микроусталостные полоски имеют обычный вид. В этом случае, если нет соответствующих данных о скорости развития трещины в аналогичных условиях нагружения (по величине напряжения, частоте приложения нагрузки, геометрии изделия и т. д.), но без влияния среды, идентификация вида разрушения по фрактографическим признакам затруднена. [c.129]

Поскольку механический фактор при усталости вызывает развитие повреждений по плоскостям сдвигов, т. е. внутри зереи, и в этом направлении коррозионный фактор усиливает развитие разрыхления, то естественно в этих случаях зарождение и развитие трещины усталости будет внутризеренным. При превалирующем влиянии коррозионного фактора на границах зерен наблюдается больше разрыхлений, т. е. большее снижение прочности, чем при совместном действии обоих факторов внутри зерна. Поэтому при относительно высоком уровне переменных напряжений следует ожидать преимущественно внутризеренное разрушение, при низком — межзеренное. Однако это общее правило в ряде случаев не соблюдается из-за особого характера коррозионной среды и склонности материала к тому или другому виду разрушения. В перестаренном состоянии сплава системы А1—Zn—Mg наблюдались приграничные зоны, свободные от выделений, по которым облегчалось скольжение, что привело к распространению трещины по границам зерен, ориентированным вдоль направления действия максимальных касательных напряжений [144]. При последовательном изменении среды в процессе испытания в ряде случаев менялась скорость развития трещин [76]. Особенно скорость разрушения увеличивалась при введении коррозионной среды в тех материалах и для тех состояний материала, которые склонны к коррозионному растрескиванию, например в высотном направлении в сплаве В93, когда скорость разрушения в 3%-ном растворе Na l была в 3— 4 раза больше, чем на воздухе. Такого явления не наблюдалось, например, для титанового сплава ВТ22. [c.130]

Из-за раннего появления в изломе участков хрупких сколов при коррозионно-усталостном нагружении вести подсчет количества и ширины микроусталостных полосок для оценки времени и скорости развития трещины нецелесообразно. Так, скорость разрушения высокопрочного титанового сплава в воде была [c.133]

Характерным для разрушения стали 50ХН в дистиллированной воде являлось наличие хрупких фасеток отрыва, при малой скорости развития трещины на поверхности излома наблюдалось большое количество продуктов коррозии [88]. [c.134]

Поэтому в большинстве случаев термоциклического нагружения образуются трещины, которые относительно медленно развиваются и сами по себе не приводят к окончательному разрушению. Если вначале скорость развития трещины и бывает относительно велика, то по мере распространения вглубь она постепенно падает. Это дает основание называть трещины термической усталости трещинами разгара . Медленно развивающиеся трещины термической усталости в сложнонагруженных деталях могут послужить очагом усталостного разрушения (рис. 133). Термоусталостные трещины имеют характерные очертания, [c.165]

При анализе эксплуатационных разрушений во многих случаях полезным оказывается применение оптической (X 200 — 1000) и электронной (X 3000—15 000) фрактографии. Например, очень эффективна микрофрактография при установлении пер вичного очага разрушения, тем более, что макростроение излома не всегда дает правильное представление о скорости развития трещины. Так, в заклепочном соединении из сплава АК4-1Т1 усталостные трещины развивались от нескольких отверстий (рис. 149). Макроскопически первичной выглядела трещина от отверстия 1, имеющая большую протяженность и более гладкое строение. Однако в очаге разрушения в трещине от отверстия 1 наблюдались четкие усталостные микрополоски, а в трещине от отверстия 2 плато с рябизной, свидетельствующие о более низком уровне напряжений при развитии трещины, т. е. очаг у отверстия 2 был первичным. [c.186]

Помимо определения времени жизни образцов и деталей с трещинами была сделана попытка оценить скорость развития трещин. Разработанный способ заключался в следующем датчик прибора ДНМ-15 устанавливался на трещине. Если сигнал от трещины превышает установленный порог, срабатывает следящая система, перемещающая датчик вдоль распространения трещины. В качестве прйВода, а также следящего и регистрирующего прибора использовалея автоматический потенций [c.164]

Размах деформации Ае влияет на число очагов разрушения и скорость рашространения трещин. При испытании сплава ЖС6К по режиму 1005 950° С установлено, что при А)е = 0,7% скорость развития трещин, определяемая по щирине усталостных микрополос в изломе, больше, чем при Л8=0,9 и 1,1%, а число трещин больше во втором случае нагружения. Сопутствующие трещины, возникающие при повышенных уровнях нагружения, замедляют развитие первоначальной трещины, что обусловлено условиями испытаний по режиму с заданной деформацией. [c.68]

Развитие трещины КР по электрохимической теории можно рассматривать как электрохимический процесс, сильно интенсифицированный наложенными напряжениями растягивания, т. е. как работу коррозионной пары с малополяризуемым анодом. Катодом такой пары является боковая поверхность трещины и частично внешняя поверхность металла. Эффективным анодо.м является вершина трещины. Такой анод трудно поляризуем, поскольку при развитии трещины обнажаются новые незащищенные окисными слоями участки металла, а также увеличивается скорость анодного растворения из-за напряженного состояния металла. В таких условиях может наблюдаться очень большая скорость развития трещины (0,5—2,5 мм/ч и более). [c.68]

Так, при кручении алюминиевых призматических образцов (50X50 мм) с продольным острым концентратором напряжений обнаружено замедление роста усталостной трещины после нескольких первых сотен циклов нагружения. Последующее увеличение числа циклов нагружения привело к дальнейшему, периодически замедляющемуся росту трещины. Причем на каждом новом уровне развития прирост трещины был меньше, а замедление более длительным, чем предыдущие. Наконец, при значительном числе циклов нагружения трещина останавливалась совсем. Периодические остановки трещины на фоне общего замедления скорости ее развития прн кручении в рассматриваемом примере могут быть объяснены тем, что трещина наталкивается на какие-либо препятствия, например, в виде локально более твердых зерен. В зоне у вершины такой остановившейся трещины с увеличением числа циклов последующего нагружения накапливается пластическая деформация, и когда она превышает критический уровень, трещина вновь растет с противоположной стороны препятствия. Начальная скорость развития трещины на новом этапе больше (но меньше начальной скорости на предыдущем этапе), но эффект трения поверхностей снова и в большей степени снижает ее. Так будет продолжаться до тех пор, пока накапливаемая у вершины [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...