Фронт трещины

Зависимость (4.6) в принципе дает возможность описать влияние средних напряжений (или асимметрии нагружения), а также нестационарности нагружения на скорость роста усталостной трещины, так как эти факторы изменяют параметр и [289, 346, 354]. Но, к сожалению, следует отметить нарастание разногласий в отношении достоверности результатов измерений закрытия трещины разными методами [300, 324, 385, 418]. Одной из возможных причин большого разброса измерений закрытия трещины может быть различная протяженность фронта трещины (толщина образца) в разных экспериментальных исследованиях. Так, в работах [369, 408, 409] экспериментально показано, что доминирующее влияние на стор оказывает деформирование материала у вершины трещины в районе свободных боковых поверхностей образца. С увеличением толщины образца и соответственно протяженности фронта трещины влияние боковых поверхностей снижается и эффект закрытия трещины уменьшается, вплоть до его практически полного отсутствия в растягивающей части цикла. Для трещин с протяженным фронтом только при R — О (а не при / > 0) трещина перестает быть концентратором напряжений и в этом случае 1. [c.191]

Рисунок 4.20 - Схема Г. Си, иллюстрирующая дилатацию и дисторсию локальных объемов на фронте трещины Каждый блок под действием приложенного напряжения подвергается изменению объема и формы. Основные соотношения для каждого элемента могут различаться, и поэтому решение увязывается с историей нагружения. Это требует формирования банка данных, содержащего кривые напряжение - деформация при одноосном растяжении, охватывающие область локальных скоростей деформации, реализуемых в различных объемах материала на фронте трещины. Согласно Г.К. Си, плотность энергии является наиболее информативным параметром состояния, а площадь под кривой истинное напряжение -истинная деформация характеризует изменение функции плотности энергии

Рисунок 4.27 - Трещина в бесконечной пластине и вид напряжений на бесконечно малом элементе, вырезанном из объема у края трещины [30] Таким образом, напряжение на фронте трещины (типа I) в общем виде можно представить следующим образом

Когда напряжение и деформации на фронте трещины достигают критической величины, возникает нестабильность разрушения. Это критическое состояние при разрушении по типу I в условиях плоской деформации определяется значением Ki=K, . [c.293]

В линейной механике разрушения хорошо известен феномен скачкообразного роста трещины, сопровождающегося звуком (в виде щелчков). Число скачков трещины определяется сохранением условий плоской деформации на фронте трещины, когда скачки ограниченных предельным для плоской деформации размером 1 =2-Эксперименты показывают, что суммарное число скачков трещины m при субкритическом росте трещины определяется суммар- [c.343]

В случае значительного искривления фронта трещины следует воспользоваться уточненной формулой [c.135]

Вернемся к формулам (12.12). В них входит постоянная Kj, которая называется коэффициентом интенсивности напряжений. Как видим, это единственная константа, которая может отличать одну трещину от другой по напряженному состоянию у ее острия. Эта величина имеет размерность Н/м . Она играет важную роль в оценке устойчивости трещины, так как во многих случаях полностью определяет состояние равновесия внутренних сил у фронта трещины, складывающееся на данном уровне нагружения. С ростом уровня нагружения (возрастанием а), так же как и с увеличением длины трещины I, величина Kj возрастает, что видно из формулы (12.10). [c.377]

Процесс разрушения начинается в малой области, расположенной на оси образца в плоскости с наименьшей площадью поперечного сечения шейки, см. точку А на рис. 2.4. Отсюда во все стороны распространяется круговой фронт трещины. Сформировавшаяся трещина представляет собой дискообразную полость, отмеченную цифрой 1 на рис. 2.4. Процесс разрушения заканчивается характерным срезом по конической поверхности, помеченной цифрой 2 на рис, 2.4, Образующая конуса наклонена к продольной оси под углом, близким к л/4. [c.53]

Поскольку значение нагрузки на диаграмме Р — о не зависит от места измерения смещений, то последние целесообразно измерять вблизи точек приложения нагрузки или вблизи средней точки линии фронта трещины. По синхронно регистрируемым диаграммам Р — Vp можно дополнительно к силовой характеристике Ki определять и деформационную 6i характеристику трещиностойкости материала. Такой подход позволяет комплексно, с единых методических позиций, оценивать трещиностойкость материала как в хрупком, так и в пластическом состояниях. Отметим, что описанная методика определения характеристики Ki строго обоснована только при испытании хрупких материалов, разрушающихся в линейно-упругой области. [c.741]

Сейчас в практику машиностроения внедрено много высококачественных и прочных металлов и металлических сплавов. Но все металлы без исключения обладают одной характерной и вместе с тем неприятной особенностью. С повышением прочности их вязкость, как правило, падает. Оно и понятно. Упрочняя материал путем легирующих добавок или термообработкой, мы в той или иной мере ограничиваем дислокационные перемещения, а они-то как раз к придают материалу вязкость, способствуют рассеянию энергии на фронте трещины. Значит, следует попытаться найти или искусственно создать еще какие-то формы рассеяния энергии, препятствующие распространению трещин. [c.375]

Рис. 13.16. Смещение узлов на фронте трещины в трехмерном теле.

Относительно гладкая поверхность усталостного излома в зоне распространения трещины для некоторых металлов характеризуется рельефом, оставленным при перемещении фронта трещины. В качестве примера на рис. 6.9 представлена фотография усталостного излома лопатки паровой турбины, начавшегося с острой выходной кромки А. Этот рельеф явно имеет полосчатую структуру, образованную при движении края трещины. [c.115]

Ширина петли 77, 79 Фронт трещины ИЗ, 114, 115 [c.189]

Г. Ирвип показал, что поля деформаций и напряжений на фронте трещины можно описать с помощью коэффициента интенсивности напряжений К. [c.290]

При наличии трещины поля напряжений у ее края очень сильно локализованы и быстро затухают, так что если зона пластической деформации у края треищны по сравнению с ее длиной и размером образца мала, то при математический трактовке процесса размером этой зоны можно пренебречь и рассматривать поведение тела, как в упругой задаче. Это позволило моделировать различные виды разрушения материала путем растяжения специального образца с предварительно созданной трещиной в условиях, обеспечивающих автомодельность напряженно-деформированного состояния локальных объемов трещины, т.е. когда напряженно-деформированное состояние у края трещины определяется ИЛИ коэффициентом интенсивности нанряжений К, (нормальный отрыв), или Кц (поперечный сдвиг), или К,ц (антиплоская деформация). Когда напряжения и деформации на фронте трещины достигают критической величины, возникает нестабильность разрушения. Это критическое состояние по [c.290]

Аналогичная концепция развивалась позднее А.А. Веллсом. Критерий критического раскрытия трещины эквивалентен 0, в пределах применимости линейной механики разрушения. В условиях упругопластического поведения материала с трещиной предельное раскрытие трещины 5с, при котором наступает нестабильность разрушения, зависит от стеснения пластической деформации на фронте трещины и поэтому связь между и более сложная и пока не установлена. [c.296]

При циклическом нагружении образцов с длинными трещинами эти условия всегда обеспечены, так как сам по себе вид нагружения при малых амплитудах нагружения обеспечивает сильную локализацию на фронте трещины, охватывая малые объемы по сравнению с длинной трещины. Использование подходов линейной механики позволило ввести в рассмотрение фактор времени путем измерения скорости роста трещины в зависимости от размаха коэффициента интенсивности напряжений АК=Ктах - К ш- Значения коэффициентов интенсивности напряжений К ах и Kmin рассчитываются на основе соотношений [c.300]

Стадия Па связана с образованием по фронту трещины диссипативных структур в виде ансамбля кристаллографических микротрещин с их коллективным взаимодействием, формирующим плоские фрактальные микрокластеры. При достижении условий, когда диссипация подводимой энергии путем накопления кристаллографических трещин в зоне предразрушения становится малоэффективной, происходит неравновесный фазовый (кинетический) переход с изменением типа диссипативной структуры и масштабного уровня разрушения. [c.303]

Создание новой техники невозможно без проектировочных и проверочных расчетов на прочность и долговечность, цель которых в конечном итоге - подтверждение правильности выбора материала, размеров элементов конструкций и машин, обеспечивающих их надежную работу в пределах заданных условий нагружения и срока службы. Обычно подобные расчеты выполняют на основании традиционных подходов сопротивления материалов с привлечением дополнительных методов, позволяющих уточнить напряженное состояние в рассчитываемых зонах деталей, и стандартных, как правило, экспериментов для получения нужных характеристик материалов. Однако увеличение мощности, производительности, КПД и других характеристик современной техники, большие габариты, сложные очертания конструкции, недоработанность технологии или случайные условия эксплуатации обусловливают возникновение дефектов, приводящих к нежелательным последствиям. Для учета в расчетах на прочность и долговечность существующих дефектов применяют методы линейной и нелинейной механики разрушения, основанные на анализе напряженно-деформированного состояния в окрестности фронта трещины. [c.5]

ЩИ11Ы, то можно интегрировать по любой поверхности, охватывающей фронт трещины. [c.91]

Деформация ер, в свою очередь, при автомодельности зопы пред-разрушенпя однозначно связана с уровне.м К. Здесь оё (х) — функция, обратная Ос(х). При этом будем учитывать (установленную в рамках дефор-мацпонных моделей механики разрушения) связь между предельной локальной деформацией у фронта трещины, соответствующим значением К и деформацией при раа-рушении стандартного образца е/= —In (1 — if), где ij) —относи- [c.358]

Вязкость разрушения при плоской деформации К с оценивают но результатам испытания виецеитренным растяжением компактных образцов, толщина которых t = 2,5 (KidOa,2) обеспечивает наиболее стесненные условия для пластической деформации перед фронтом трещины. [c.80]

Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Однако впоследствии выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежнему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить теперь к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрупкого разрушения, изложенная в [231]. Эта концепция позволила перейти от идеального материала в схеме Гриффитса к реальным материалам. Эффективность этой концепции состоит в том, что разрушение реальных конструкций практически всегда происходит по квазихрупкому механизму — макрохрупкий излом содержит значительные остаточные деформации вблизи поверхности разрушения. Таким образом, оказалось возможным распространить теорию разрушения Гриффитса на решение инженерных проблем. Энергия Г обеспечивает существование твердого тела как единого целого, а при образовании новых поверхностей (из начального разреза) принято считать, что энергия Г имеет поверхностную природу и поэтому может быть выражена соотношением [c.328]

Последний из указанных выше частных случаев связан с ан-типлоской деформацией, при которой одна поверхность скользит по другой параллельно фронту трещины. В этом случае w = = w x, у) — единственная отличная от нуля компонента смещения (и = и = 0), а уравнения равновесия и закон Гука принимают следующий вид [c.26]

Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Однако впоследствии выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежнему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить теперь к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрункого разруше- [c.28]

Отметим, что для идеального упругого тела коэффициепт К не зависит от степени стеснения поперечной (вдоль фронта трещины) деформации, поскольку значение G при плоской деформации в (1 —V-) раз меньше, чем при плоском напряя енном состоянии ). [c.30]

Вычислим Г-интеграл первого рода для полубесконечпой трещины в плоскости в условиях плоского напряженного состояния или плоской деформации. Пусть кромка трешины совпадает с линией а , = а 2 = 0, а берега трещины вдоль 2=0, а , < О свободны от внешних нагрузок. Вблизи фронта трещины упругое поле описывается комплексными потенщ1алами [187, 307] [c.68]

Здесь предполагается, что распространение трещины произойдет, когда деформация в на некотором расстоянии перед концом трещины достигнет предельной величины е . Структурный параметр ра может определяться, например, величиной зерна, расстоянием между включениями, параметром решетки для упругого тела и т, п. Полезное приложение этот критерий находит при развитой пластической зоне перед фронтом трещины. В частности, он позволяет описать докритическое подрастание трещины для неустойчивой в критическом состоянии схемы пагрун ения тела с трещиной. [c.76]

Процедура построения трехмерных сингулярных элементов аналогична двумерному случаю. При этом моделирование асимптотики осуществляется в плоскости, перпендикулярной фронту трещины, а элементы чаще всего имеют вид трехгранной призмы [421]. [c.88]

Методы расчета коэффициентов интенсив-ности напряжений для пространственных задач. В случае трехмерной трещины в упругом теле для прогнозирования разрушения рассчитывают коэффициенты интенсивности трех типов, Ki, Кц, Кщ, как функции положения точки на фронте трещины. Основные трудности решения трехмерных задач на ЭВМ но сравнению с двумерными возникают вследствие большого объема перерабатываемой информации. Это ведет к усложнению программного обеспечения, вызванному организацией эффективного обмена с внешними запоминающими устройствами. Необходимо также обеспечить э ффективпость вычислений, так как время счета может быть значительным. [c.95]

При решении трехмерных задач вначале можно использовать крупную сетку элементов для воссоздания исходного нанряженно-деформированного состояния тела. Затем область вблизи фронта трещины следует представить при помощи мелкой сетки и решать задачу с нагрузкой, найденной из распределения узловых усилий в первом случае. Привлечение же сингулярных элементов для фронта трещины позволяет достичь инженерной точности па сетках с небольшим числом узлов. Повышение эффективности решения трехмерных задач о трещинах может быть также достигнуто за счет применения метода оуперэлементов. [c.97]

По вязкости разрушения Кс пли Ки (в зависимости от предполагаемой степени стеснепня деформации вдоль фронта трещины) и номинального эксплуатационного (расчетного) напряжения Ота в сеченпн трещины, найти (но критерию Ирвнна (3.9)) критическую длину трещины [c.273]

Деформация е в свою очередь, при автомодельности зоны пред-разрушения однозначно связана с уровнел К. Здесь (х) — функция, обратная O ix). При этом будем учитывать (установленную в рамках деформационных моделей механики разрушения) связь между предельной локальной деформацией у фронта трещины, соответствующим значением К и деформацией при разрушении стандартного образца = —In (1 — г ), где гр — относи- [c.334]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...