Разрушение от отрыва сдвига

Степень пластической деформации в случае разрушения от отрыва определяется соотношением между пределом текучести (начало пластических деформаций) и хрупкой прочностью (сопротивление отрыву) 5 под которой понимают величину нормального растягивающего разрушающего напряжения. В случае разрушения от сдвига степень пластической деформации определяется соотношением между и или между и где — предел прочности, а —предел текучести при сдвиге. [c.39]

Достижение предельного состояния при реализации критического распределения напряжений и деформаций на фронте трещины характеризует переход к глобальному (нестабильному) разрушению. Однако в зависимости от условий нагружения при росте трещины могут реализоваться условия для локальной нестабильности разрушения. Наиболее полно спектр пороговых значений К , отвечающих смене диссипативных структур, реализуется при циклическом нагружении и постоянной нагрузке низкого уровня. Как уже отмечалось в предыдущей главе, микроразрушение отрывом связано с достижением критического соотношения теоретических прочностей на сдвиг и на отрыв, контролируемого постоянной Л= [Lm/H G/E], полученной на основе идеи о независимости удельной энергии разрушения от вида подводимой энергии. Эта идея отражает принцип самоорганизации процессов диссипации энергии в металлах и сплавах при том или ином виде воздействия. Термодинамические аспекты этой идеи развиты В. В. Федоровым [110]. Согласно его концепции, критерием повреждаемости локального объема является критическая плотность внутренней энергии At/ , накопленной при его предельной деформации. Это позволило с единых позиций рассмотреть кинетику повреждений металлов и сплавов при ползучести, усталости, статическом деформировании, трении и т. п. Концепция с позиций термодинамики объясняет постоянство критической плотности энергии деформации и ее независимость от внешних факторов, что согласуется с концепцией [71]. [c.112]

При решении вопроса о влиянии различных факторов на диапазон изменения шага усталостных бороздок необходимо показать, от какого параметра в большей степени они зависят максимального коэффициента интенсивности напряжений или размаха коэффициента интенсивности напряжений в переменном цикле. В случае нестационарного режима нагружения за счет изменения асимметрии цикла i >0 происходит существенное изменение диапазона возможных величин AKi)i, а следовательно, и величин б . Нестационарный режим нагружения основное влияние оказывает на предельную величину шага усталостных бороздок 6 характеризующей переход в развитии трещины от стабильного к нестабильному разрушению. Граница перехода от разрушения по механизму сдвига тип II) к отрыву характеризуется аналогичной зависимостью изменения величины Л/Г], что соответствует случаю стационарного режима на-гружения (рис. 118). [c.275]

При этом окончательное разрушение происходит не только при развитии разрушений от сдвига, но и при интенсивном раскрытии трещин, отрыве в межслойных областях. Об этом же свидетельствуют и приводимые ниже диаграммы изменения поперечных деформаций. [c.13]

Из этого уравнения видно, что изменение объема монолитного материала ev связано со знаком напряжений и свойствами ползучести и релаксации композиции в различных направлениях. Следует также отметить, что деформация гхх всегда приводит к увеличению объема по сравнению с изменением объема монолитного материала, однако при этом влияние типа разрушения (сдвиг, отрыв или комбинированное разрушение от сдвига и отрыва) может быть выражено соответствующими значениями гхх" и причем при сдвиговом разрушении, так же как и при вязкоупругих деформациях, ц/ = 1и" = 0,5. В этом случае не происходит изменения объема материала (рис. 1, график 2). [c.15]

ВОЗМОЖНОСТЬ дальнейшей деформации истощается,—они разрушаются по плоскостям сдвига. В поликристаллических пластичных металлах в случаях не слишком больших остаточных деформаций и при однородном напряженном состоянии оба типа разрушения могут быть полностью определены ориентировкой поверхности разрушения если последняя перпендикулярна главному наибольшему растягивающему напряжению, то мы имеем разрушение путем отрыва, если же она наклонена под значительным углом относительно главных направлений напряжений, то перед нами разрушение путем сдвига. Однако, как уже указывалось, исследование поверхности разрушения под микроскопом может обнаружить существен ные отклонения от этих двух видов разрушения видимая поверхность разрушения при отрыве может состоять из мельчайших действительных плоскостей отрыва или из мельчайших плоскостей сдвига (в отдельных зернах). Для решения вопроса о том, какой тип разрушения является преобладающим—путем сдвига или путем отрыва,—может даже оказаться необходимым установление процентного соотношения между площадями плоскостей сдвига- и отрыва, причем результат здесь может привести к парадоксальным выводам. К указанным видам разрушения следует еще добавить наблюдаемое иногда разрушение зернистой структуры по границам зерен. На практике к разрушению могут привести один или комбинация из нескольких простейших видов указанных процессов. [c.228]

Теории прочности. До тех пор пока рассмотренный в предыдущих пунктах механизм нескольких типов разрушения в различных материалах не будет изучен более удовлетворительно на основе экспериментального материала, мы вынуждены формулировать условия разрушения лишь чисто феноменологически. Мы будем различать два типа разрушения путем отрыва и путем сдвига. Эти два типа разрушения могут соответствовать (но могут и не соответствовать) двум классам технических материалов, которые инженеры называют соответственно хрупкими и пластичными , в зависимости от того, разрушаются ли они без заметной предварительной пластической деформации или же [c.233]

При этой низкой температуре разрушение было отрывного типа, а в случае отношения напряжений п= труба при разрушении разделялась на куски. Во всех трубах, в которых разрушение начиналось в области сварки, происходило разрушение путем отрыва] возникновение разрушения путем сдвига наблюдалось в зонах, удаленных от шва, причем трещины сдвига часто развивались в трещины отрыва. Интересно, что в опытах, проведенных при 21° С, в тех случаях, когда разрушение было вызвано окружными напряжениями, оно не возникало в продольных сварных швах цилиндра (или вблизи них) но оно имело место в тех случаях, когда осевые напряжения были больше окружных. Иными словами, [c.305]

В некоторых образцах (большинство из них разрушалось но образуюш ей) имелись участки, где разрушение происходило по плоскостям, перпендикулярным направлению максимальных нормальных напряжений. Этот переход от разрушения сдвигом к разрушению отрывом, очевидно, связан со спецификой условий нагружения образцов. В литературе [309] уже высказывалось мнение о том, что процесс образования и тип поверхности разрушения в значительной степени определяются количеством энергии, накопленной рабочей средой в образце. Сразу после образования первой течи через трещину от сдвига в период начальной стадии процесса разрушения потенциальная энергия газовой рабочей среды переходит в кинетическую и при определенных ее значениях разрушение путем сдвига переходит в разрушение путем отрыва, т. е. вид разрушения — сдвигом или отрывом — определяется скоростью распространения трещины. [c.371]

Более полную характеристику вязкости металлов дают испытания на вязкость разрушения. В этих испытаниях строят диаграммы разрушения, показывающие зависимость прироста длины треш,ины от приложенного напряжения (или числа циклов нагружения), что позволяет вычислять вязкость разрушения. Она характеризуется величиной коэффициента интенсивности напряжений К (кгс/мм ) в вершине трещины или силой О (кгс/мм, кгс-м/см ), необходимой для продвижения трещины на единицу длины. К я О связаны между собой соотношениями О = KVЯ для плоского напряженного состояния, когда напряжение по толщине образца равно нулю и разрушение происходит посредством сдвига. При этом плоскость излома составляет с плоскостью образца угол, близкий к 45°, или О — I — ц) / для условий плоской деформации, где ц — коэффициент Пуассона. В этом случае плоскость излома перпендикулярна поверхности образца, деформация по толщине равна нулю и разрушение происходит путем отрыва. [c.158]

Механизм разрушения металлов может быть весьма различным в зависимости от причин, вызывающих разрушение, и условий, в которых оно происходит. Здесь речь пойдет о разрушении, вызванном сдвигом или отрывом. Разрушение вследствие сдвига на практике встречается довольно часто. В хрупких материалах оно может происходить и без пластической деформации. Так, в кристаллах с ионной связью силы притяжения строго направленны, поэтому незначительное смещение атомов из своих положений за счет сдвига приводит к нарушению связей раньше, чем атомы успевают войти в зацепление с соседними. Металлическая связь в этом отношении более гибка. При смещении одной атомной плоскости металла по отношению к другой даже на половину межатомного расстояния связи между атомами не нарушаются, благодаря чему появляется возможность пластической деформации металла. Разрушению металлов при сдвиге всегда предшествует большая или меньшая пластическая деформация. В этом случае нарушение межатомных связей происходит только при весьма интенсивном скольжении одной атомной плоскости вдоль другой, приводящем в конце к их разделению. [c.44]

Другой путь состоит в том, чтобы создать в образце такие концентраторы напряжений, которые создают локальное напряженное состояние типа всестороннего растяжения. Следует заметить, что изложенная простая схема носит довольно грубый п приближенный характер. Нет уверенности в том, что сопротивление отрыву действительно представляет собой константу и не зависит от вида напряженного состояния. В действительности чистый отрыв, т. е. разделение тела по исходной поверх ности, по-видимому, не наблюдается. Прилегающая к поверхности отрыва зона, хотя бы и очень небольшой глубины, оказывается пластически деформированной. Различные экспериментальные определения сопротивления отрыву не дали надежных результатов, поэтому изложенная здесь схема в значительной мере принадлежит истории. Однако представление о существовании сопротивления сдвигу и сопротивления отрыву сыграло определенную роль для разъяснения физической стороны вопроса о разрушении. [c.659]

Обе плотности энергии не могут быть оценены в полной мере, но их соотношение может быть оценено из представленного соотношения (3.9). Применительно к алюминиевым сплавам соотношение между модулем сдвига и отрыва G/E = 0,4, а универсальная постоянная разрушения А = 0,22. Следовательно, плотность энергии от процесса ротаций почти в два раза превосходит плотность энергии от трансляций. Выполненная оценка подтверждает очевидный факт, что при ротационных процессах материал имеет возможность поглотить существенно больше энергии без формирования свободной поверхности. Более того, при формировании свободной поверхности реализуется прин- [c.171]

Свойства волокнистых композитов при нагружении сжатием обнаруживают значительные отклонения от правила смеси [48, 66] так, у композита алюминий—нержавеющая сталь непосредственно после изготовления предел упругости выще в 2 раза, а предел микротекучести — в 5—8 раз (в зависимости от объемной доли упрочнителя). Диаграммы деформации композита алюминий—нержавеющая сталь при сжатии для различных значений объемной доли упрочнителя приведены на рис. 16. Показано, что разрушение происходит в фазе , т. е. путем сдвига (выгибанием), и. не связано с отслаиванием (отрывом) проволоки по поверхности раздела. В соответствии с этими данными был пред- [c.247]

Развитие в образцах трещин подобного строения обусловливает также то, что переход к долому для таких образцов происходит в условиях смешанного вида разрушения — отрыв (от изгиба) и сдвиг вдоль фронта трещины (от кручения). Характеристика окончательного разрушения в этих условиях может быть существенно иной, чем при разрушении, например, только по схеме отрыва. [c.296]

Б то время как по площадкам, образующим с осью угол 45°, наибольшей величины достигает касательное напряжение. Отсюда следует, что разрушение по поперечному сечению стержня следует связывать с величиной нормальных напряжений, или с сопротивлением материала стержня отрыву, тогда как разрушение по наклонным сечениям — с величиной касательных напряжений, или с сопротивлением материала сдвигу. Опыт показывает, что отрыв сопровождается малыми деформациями, т. е. имеет хрупкий характер, тогда как сдвиги перед разрушением могут достигать относительно большой величины, причем деформация оказывается пластической. Больше того, пластическая деформация в основном сводится именно к сдвигам. Поэтому можно различать два основных типа разрушения разрушение от отрыва, называемое также хрупким разрушением, и разрушение от сдвига, сопровождающееся значительной пластической деформацией, иногда называемое также/гластыческыл пли вязким разрушением. [c.74]

С понижением вязкости материала изменяется тип р.тз- рушения от высокоэнгргетического сдвига до низкоэнергетического скола или отрыва. Поэтому резкое падение значений ударной вязкости свидетельствует о наступлении разрушения материала сколом, т. е. об охрупчивании материала при данных условиях испытания. При понижении температуры разрушение сколом характерно для распространенных малоуглеродистых и низколегированных сталей. Поэтому критическая температура хрупкости, установленная по резкому снижению величин ударной вязкости, пригодна для сопоставительной оценки их х.ладноломкости сталей. [c.34]

Сопротивление срезу не такая ярко выраженная характеристика как сопротивление отрыву, так как разрушению от среза предшествует большая пластическая деформация. При пространственном напряженном состоянии (в отличие от более простого случая — чистого сдвига, происходяш,его при кручении круглого тонкостенного цилиндра) не нсегда легко установить как произошло разрушение (вследствие отрыва или среза). [c.538]

Рис. 8.33. К обобщению творив-О. Мора, предложенному М. М. Фи-лоненко-Бородичем положение точек делящих кривую = = /i (Стокт) две области, которым отвечают два подсемейства предельных окружностей О. Мора (соответствующих разрушению от среза-и — от отрыва — при напряженном состоянии типа растяжения = — 1) — при напря женном состоянии типа чистогв-сдвига (Ид = 0) Т к"— при напряженном состоянии типа сжатия (На = + 1).

Конструкционные металлы являются конгломератом спаянных, но случайно ориентированных анизотропных кристаллических зерен. На стадии упругого деформирования максимальные касательные напряжения в отдельных зернах могут отличаться от средних макроскопических напряжений по ориентировочным подсчетам до полутора раз (в обе стороны). Пластическое деформирование начинается сначала только в отдельных, наиболее неблагоприятно ориентированных зернах, в которых касательные напряжения значительно выше средних значений, и лишь при дальнейшем увеличении напряжений зона пластических деформаций распространяется на значительные объемы. Совокупность пластических сдвигов в отдельных зернах создает полосы скольжения, проходящие через конгломерат многих зерен и приблизительно совпадающие по направлению с плоскостями действия наибольших касательных напряжений, определяемых обычными методами механики сплошной среды. Схематически этот процесс показан на рис. 1.2. Под действием сдвигающих усилий отдельные слои материала скользят относительно друг друга, причем объем деформируемого материала остается постоянным. В результате получается угол пластического сдвига 7шах- Полосы скольжения являются местами концентрации микротрещин, из множества которых на определенном этапе деформирования формируется одна или несколько магистральных (микроскопических) трещин вязкого разрушения, которые могут быть [6, 541 трещинами сдвига или трещинами нормального отрыва. В первом случае говорят о разрушении путем сдвига или среза, во втором случае — о разрушении путем отрыва. [c.10]

Поведение аморфных сплавов при температурно-силовом воздействии в области I отличаётся от области II тем, что при переходе в эту область меняется тип разрушения от сдвига к отрыву, а акту макроразрушения на микроуровне предшествуют необратимые фазовые переходы аморфной фазы в кристаллическую. [c.301]

Наиболее распространенная точка зрения на макроскопическое разрушение исходит из признаков двойственного характера сопротивления разрушению каждый материал в зависимости от условий деформации может разрушаться от действия растягивающих (нормальных) напряжений (путем отрыва) или касательных путем поперечного или продольного среза или сдвига. Тот или иной вид разрушения определяется соотношением указанных напряжений и соотношением сопротивлений материала разрушению путем отрыва и среза при данных условиях нагружения (рис. 14.7). Однако природа разрушения, определяющаяся его микроскопической картиной, значительно еложнее и недостаточно изучена. [c.203]

Н. Н. Давиденковым и Я- Б. Фридманом даны диаграммы механического состояния (рис. 3.16), позволяющие установить тип ожидаемого разрушения материала. Диаграмма механического состояния содержит график, й котором в системе осей а и т строится прямоугольник, ограничивающий область прочного состояния для данного материала. При этом приведенные напряжения оп р деляются по первой или второй теориям прочности. Напряженное состояние тела 1 вйбражается в виде выходящих из начала координат лучей. Вторую половину диаграммы механического состояния представляет график обобщенных кривых деформа-рй. В зависимости от того, какую предельную линию пересечет луч, соответствующей данному напряженному состоянию, устанавливается характер нарушения прочности (текучесть, разрушение путем отрыва или сдвига). Это дает осйовани для Анбора наиболее подходящей теории прочности при данном напряженном состоянии. [c.48]

Различно ориентированные при кручении плоскости действия наибольших касательных и нормальных напряжений позволяют отчетливо отличить разрушение от среза и от отрыва (рис. 2) и соответственно определить величины сопротивления срезу и сопротивления отрыву, как это сделано, например, при определении сопротивления разрушению (отрыву или срезу) в зависимости от содержания углерода в низкоотпущенной стали (рис. 3). Хрупкое состояние материала характеризуется появлением трещины и распрострайением разрушения по винтовой поверхности. Пластичные материалы разрушаются от сдвига, как правило, в плоскости поперечного сечения образца. Дополцитель-ные расслоения и разрушения по продольному направлению свидетельствуют о неоднородности структуры материала. [c.41]

Мы уже упоминали о поверхности разрушения в виде чашечки и конуса , получающейся в испытаниях на растяжение цилиндрических образцов из пластичных металлов. В то время как происхождение конической части поверхности разрушения объясняется обычно разрушением от сдвига ), относительно характера разрушения центральной части мнения среди исследователей расходятся не решено, считать ли его разрушением от сдвига или от отрыва. В продольных сечениях, проходящих через ось образца, центральная часть поверхности разрушения представляется зигзагообразной линией, каждый отрезок которой наклонен под углом примерно в 45° относительно направления растяжения. Я. Б. Фридман3) считает, что центральная часть поверхности разрушения типа чашечки и конуса соответствует разрушению путем [c.208]

При испытаниях на разрыв полых цилиндров из кристаллического материала, именно из среднеуглеродистой стали, при сложном напряженном состоянии Е. Дэви ) произвел некоторые наблюдения, из которых удалось установить, что характер разрушения зависит от величины той энергии, которая накопляется жидкостью (маслом), используемой для передачи давления на образец. Полые цилиндры с закрытыми или открытыми торцами были подвергнуты внутреннему гидростатическому давлению. В одной серии испытаний цилиндры были соединены с большой трубой из прочной стали, которая служила в основном лишь резервуаром для накопления больших дополнительных количеств энергии, содержавшейся в нагнетаемом масле. Образцы второй серии испытаний не были соединены с этим резервуаром. Разница в количествах энергии не оказала, однако, влияния на поведение образцов при пластических деформациях, и во всех случаях разрушение начиналось с образования короткой трещины сдвига в осевом направлении вдоль плоскости, наклоненной под углом 45° относительно поверхности цилиндра и параллельной его оси. Лишь после того, как масло начинало вытекать через образовавшуюся трещину сдвига, в поведенип образцов обнаружилось ясное различие. В образцах, соединенных с резервуаром давления, скорость распространения трещины быстро возрастала до такой величины, что разрушение путем сдвига переходило в разрушение отрывом по плоскости, перпендикулярной боковой поверхности цилиндра. В тех испытаниях, где запасы энергии жидкости оказывались небольшими, сохранялось разрушение путем сдвига. На фиг. 149 представлено разрушение путем отрыва в виде елочки , а [c.214]

Схема А. Ф. Иоффе была построена по результатам испытаний на разрушение каменной соли прн различных температурах. Однако экспериментальное подтверждение этой схемы для металлов натолкнулось на ряд трудностей, связанных с получением в металлах идеально хрупкого разрушения. Экспериментальные данные, полу ченные Б. Б. Чечули1иям и В. Бодуновой [321] для гитана, насыщенного водородом, удивительно точно подтверждают схему А. Ф. Иоффе. На рпс. 140 приведе- но изменение истинного сопротивления разрушению от температуры для титана с различным содержанием водорода [321]. Прочность отожженного в вакуу.ме титана непрерывно возрастает с понижением температуры вплоть до 77 К (—196° С). Прочность наводороженного титана возрастает до определенной температуры, при которой достигается сопротивление отрыву. При дальнейшем понижении температуры разрушение происходит путем отрыва, а не сдвига, причем в соответствии с идея- [c.308]

Рассматривая механизм разрушения хрома, некоторые исследователи указывают, что разрушение хрома и его сплавов происходит по границам зерен независимо от температуры и схемы на< п ряженного состояния. В процессе деформации хрома при комна -ной твм,пературе разрушение происходит от отрыва. При повышении температуры напряжение сдвига снижается в большей степени по срав,нению с сопротивлением отрыву. Поэтому пр и высоких температурах хром обладает достаточным запасом пластичности и lMO-жет подвертаться горячей обработке да,вленисм. [c.304]

При нормальных температурах сталь имеет объемноцентри-рованную кубическую решетку. Пластическая деформация является результатом сдвигов, вызванных касательными напряжениями, и происходит в кристалле по плоскостям, проходящим по диагоналям куба. Разрушения от касательных напряжений называют разрушением путем среза. Хрупкое разрушение проходит по граням кубической решетки и обусловлено нормальными напряжениями. Оно называется разрушением путем отрыва. [c.149]

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среда разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме- [c.119]

Скорость деформации и температура аналогичным образом влияют на параметры процесса разрушения через изменение жесткости напряженного состояния, не меняя самого процесса в определенном диапазоне изменения указанных факторов. Сочетание низкой скорости деформации и высокой степени стеснения пластической деформации может изменить механизм вязкого разрушения, например от преимущественного формирования ямочного рельефа в условиях отрыва до вязкого внутризеренного, путем сдвига при нарушении сплошности по одной из кристаллографических плоскостей. Указанный переход в развитии процесса разрушения был выявлен при испытании круглых образцов диаметром 5 мм с надрезом из жаропрочного сплава ЭИ437БУВД при температуре 650 °С. Медленный рост трещины характеризовался следующими элементами рельефа гладкие фасетки со следами внутризеренного множественного скольжения по взаимно пересекающимся кристаллографическим плоскостям, вышедшим в плоскость разрушения, и волнистый рельеф в виде пересекающихся ступенек, которые также отражают процесс кристаллографического скольжения (рис. 2.6а). Аналогичный характер формирования поверхности разрушения был выявлен в изломе на участке ускоренного роста трещины при эксплуатационном разрушении диска турбины двигателя (рис. 2.66). Диск был изготовлен из того же жаропрочного сплава ЭИ437БУВД. Разрушение диска было усталостным. Сопоставление описываемых. элементов рельефа в ситуации монотонного растяжения с низкой скоростью деформации и повторное циклическое нагружение дисрса в эксплуатации привели к идентичному процессу разрушения. В отличие от разрушения образца в диске развитие трещины происходило при медленном возрастании нагрузки в момент за- [c.91]

У поверхности влияние параметров внещнего воздействия на поведение материала удобно рассматривать с позиций эффекта закрытия или раскрытия берегов трещины, установленного Элбе-ром [1]. Как уже было указано в предыдущих разделах, развитие трещины у поверхности происходит в условиях двухосного напряженного состояния материала при сочетании продольного сдвига и отрыва с формированием скосов от пластической деформации. Эта ситуация остается неизменной на протяжении всех этапов роста трещины вплоть до перехода к окончательному разр тпению. Поэтому определение условий раскрытия трещины по поверхности образца путем оценки только растягивающей компоненты не в полной мере отражает процессы деформации и разрушения материала в вершине трещины. Тем не менее, определяемая величина раскры- [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...