Процесс развития трещины неустойчивый

Заметим, что вершина трещины, начиная свое дви>кение, проходит расстояние, равное начальному размеру концевой зоны (ввиду малости которой, этим периодом пренебрегают). В дальнейшем неустойчивые трещины медленно подрастают до критического размера (когда начинается спонтанное развитие). В связи с этим выделим две последовательные фазы разрушения. Вначале элемент сплошной среды переходит в некоторое промежуточное состояние (концевая зона), а затем трещина, попадая в концевую зону, производит окончательное разрушение элемента. Детали этого процесса таковы, что па начальном этапе трещина двигается по уже сформированной концевой зоне (предполагается, что к моменту i = 0 в теле уже существует трещина h с концевой областью do), и поэтому берега разреза уже имеют дополнительное раскрытие за время инкубационного периода. На последующем основном этапе развития трещины такой ситуации уже нет. Трещина разрывает сплошной материал, формируя перед этим концевую область. Раскрытие берегов разреза в концевой области начинается с момента попадания вершины в соответствующую точку вязкоупругой среды (обозначим этот момент через t ). Тогда уравнение медленного роста трещины на этом этапе получим, полагая, что в любой момент выполняется условие (39.3) [c.317]

Решение динамической задачи для тела в целом с использованием условия (3.19) в зависимости от формы тела и Вида нагрузок может соответствовать лавинообразному ускоренному неустойчивому развитию трещины, приводящему к разрушению образца, или устойчивому процессу, в котором для последовательного увеличения размеров трещины требуется прикладывать все большие нагрузки. [c.551]

Вместе с тем, для удобства анализа закономерностей роста трешин суммирование затрат энергии рассматривают применительно к наиболее простой ситуации — одноосное нагружение путем растяжения или изгиба до достижения предельного состояния. Оно соответствует переходу от устойчивого (без нарушения целостности) состояния металла, воплощенного в форме образца или элемента конструкции, к неустойчивому, а следовательно, неуправляемому процессу быстрого (мгновенного) развития разрушения. Использование простейшей ситуации в анализе поведения металла позволяет использовать механические (напряжение, деформация) и геометрические характеристики (длина трещины, ширина и толщина образца, элемента конструкции) для установления однозначной связи между затратами энергии и используемыми комбинациями вышеуказанных характеристик. Выполняемый анализ должен служить цели определения затрат энергии на процесс распространения трещин на основе именно механических характеристик в наиболее широком диапазоне их изменения с тем, чтобы затем использовать энергетические (универсальные) характеристики в описании более сложного, предполагаемого эксплуатационного разрушения элемента конструкции. [c.78]

Это уравнение служит для отыскания параметра Ь, определяющего форму текущего эллипса. На рис. П58 изображена зависимость безразмерной нагрузки aV a// if от безразмерного параметра Ыа, построенная по формуле (П.90). Как видно, если для начальной трещины Ь а<. 0,80, то развитие трещины будет всегда неустойчивым. Если же 0,80 < Ь/а < 1, то началу быстрого динамического развития всей трещины предшествует медленное стабильное подрастание хрупкой треЩины, в процессе которого форма трещины стремится к круговой с диаметром 2а. [c.556]

Соотношения (П.104) и (П.105) позволяют изучить развитие краевой пространственной трещины и найти оценки для разрушающих нагрузок. Если отношение полуосей контура начальной щели (рис. П.67) находится в пределах 2/3 Ь/а 2, то неустойчивому развитию трещины предшествует медленное стабильное подрастание трещины. Примем упрощающее допущение, что в процессе стабильного развития трещина сохраняет эллиптическую форму это позволяет использовать формулы (П. 104) и (П. 105) при анализе докритического роста трещины. [c.564]

Явления разрушения путем потери целостности 4 и развитие макроскопической трещины 6 принадлежат к явлениям пластического типа. Ранее было показано, что процесс накопления рассеянных повреждений зависит в основном от усредненных свойств структурных элементов. Аналогичное заключение следует сделать о процессе роста трещин. Когда размер трещины превышает размер структурного элемента, трещина начинает действовать как своего рода осред-нитель, пересекая большое количество хорошо перемешанных структурных элементов. Таким образом, скорость роста макроскопической трещины зависит от усредненных свойств материала. Даже переход трещины в неустойчивое состояние 7 при достаточно больших значениях можно рассматривать как явление, за наступление которого несет ответственность большое число структурных элементов, оказавшихся на ее фронте. [c.138]

Рассмотрим вторую стадию процесса разрушения — стадию сравнительно быстрого распространения самой длинной зародышевой трещины. На этой стадии главная роль принадлежит уже не касательным, а нормальным напряжениям ст. На этой стадии трещины при определенных условиях становятся неустойчивыми и могут расти без дальнейшего увеличения приложенных напряжений. Критический момент — потеря равновесия — определяется из энергетических условий необходимо, чтобы упругая энергия, которая высвобождается при раскрытии трещины, была, по крайней мере, равна поверхностной энергии стенок трещины. Основанная на этих положениях известная схема Гриффитса дает количественную оценку условий потери равновесности и развития трещины разрушения при критическом напряжении [c.241]

Величина ее составляет 4,75-10 м, соответствует переходу от доминирующих процессов скольжения в разрушении материала к процессам ротационной неустойчивости деформации и разрушения при формировании свободной поверхности. При ее сопоставлении с зафиксированными минимальными величинами шага усталостных бороздок для сплавов на основе алюминия (см. табл. 3.1) выявлено удовлетворительное им соответствие. Близкая величина скорости роста усталостной трещины для алюминиевых сплавов была установлена в работе [121]. Граница перехода от стадии развития усталостной трещины I к стадии П соответствовала 5,1-10 м/цикл для термически не упрочненных сплавов и 4,58-10 м/цикл — для термически упрочненных сплавов. [c.220]

Вторая стадия вычислений начинается с момента наступления неустойчивости, развития затупленного надреза и заканчивается через несколько микросекунд после остановки трещины. На этой стадии рассчитывалось возникновение волн напряжений и их влияние на напряженное состояние и процесс разрушения в конце распространяющейся трещины. [c.129]

Для роста трещин характерно преимущественное развитие одной наиболее опасной трепщны (однако есть исключения, например рост трещин в условиях сжатия, близкого к всестороннему), способность ее к быстрому неустойчивому росту, обычно вызывающему разделение тела на части. При составлении критерия прочности на основе теории трещин оказывается, что в большинстве случаев получаются обычные теории прочности, однако фигурирующие в них константы следует считать уже зависящими от размеров начальных трещин, а также от их формы и местоположения. Впрочем, для широкого круга явлений разрушения микронеоднородных тел прочность не зависит от величины начального возмущения (начальной трещины) и определяется характерными параметрами структуры тела, например величиной зерна (на это обстоятельство обратил в 1939 г. внимание Г. Нейбер см. также Г. П. Черепанов, 1967). Таким образом, формально к этому вопросу можно подойти как к простейшему обобщению обычных теорий прочности введением одного дополнительного внутреннего структурного параметра, не участвующего в формулировке реологической модели. Такой подход созвучен идее о введении в уравнения состояния дополнительных структурных параметров, развиваемой Л. И. Седовым. Не следует забывать также о том, что исследование процесса разрушения весьма часто представляет самостоятельный интерес вне связи с вопросом о несущей способности. [c.374]

Согласно уравнению (1.11), процесс происходит следующим образом (рис. 3), Вначале с увеличением нагрузки длина начальной трещины 0 остается неизменной, пока не достигается значение р, соответствующее кривой (1.11) после этого начинается динамический процесс развития трещины (в предельном случае идеально-следящей нагрузку принципиально возможно реализовать и квазистатическин спуск по неустойчивой кривой). [c.20]

Появление и развитие трещин происходит тем интенсивнее, чем выше относительная щелочность воды и чем больше и дольше действуют дополнительные напряжения, возникающие в результате термических неравномерностей в металле. Если в процессе эксплуатации складываются условия, при которых оба фактора резко выражены, повреждения могут появиться через 1-2 года работы. Такими неблагоприятными условиями являются неравномерное питание водой при температуре 70-100 С в котлах с давлением до 4 МПа и при температуре 150-200 С в котлах с давлением 9 МПа и выше, неудовлетворительная конструкция ввода питательной воды в барабан, частые остановы, использование воды с преобладанием едкой щелочи. Более щадящий режим для котлов среднего давления - питание водой, нагретой до 130-140Т, с содержанием щелочи 15-30% общего солесодержания позволяет даже при термически неустойчивой работе, связанной с частыми растопками и остановами в резерв, увеличить в среднем наработку до появления повреждений, которая может составлять 10-12 лет. Наконец, при температуре питательной воды около 150 С в конденсатном режиме с пониженной щелочностью котловой воды и с редкими остановами в резерв на котлах, работающих при давлении до 4 МПа, повреждения заклепочных швов появляются при наработках более 30 лет. Наиболее благоприятные условия дя возникновения и развития трещин создаются во время нестационарных температурных режимов. [c.182]

Круговой изгиб цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной может осуществляться или при постоянной амплитуде силы Р (рис. 107, а), или при постоянной величине стрелы прогиба h (рис. 107, б). В первом случае ускорение развития трещины будет больше, чем во втором. Вместе с тем, как показывают экспериментальные исследования, развитие усталостной трещины в цилиндрическом образце, подвергнутом круговому изгибу при постоянном изгибающем усилии, геометрически неустойчиво. Процесс роста трещины при этом трудноконтролируем, а для обработки экспериментальных данных не имеется в настоящее время соответствующих теоретических средств. [c.200]

Диаграмма на рис. 16 является наиболее типичной дня развития трещин скольжения. Рассмотрим ее аналог на следующей простой модели, когда два плоских образца соединены внахлестку и растягиваются силой Р (рис. 17,л). Соответствующая диаграмма сила Р — смещение и изображена на 1ЖС. 17,5. При Ps > Р > О адгезионное соединение ведет себя как бездефектное при Р = Pg в наиболее слабом месте мгновенно образуется трещина скольжения, которая изменяет податливость соединения npi Р > Р> Pg (в этом интервале трещина скольжения не растет). При Р-Рь и в последующем процессе трещина скольжения захватьшает всю площадь сцепления образцов. Дальнейший (неустойчивый) процесс может быть реализован п ж идеально жестких захватах, к которым приложена оша Р (т.е. мы имеем возможность задавать смещение и, а силу Р замерять, какой она получится). Как только трещина захватит весь контакт, концентрация напряжений исчезнет, процесс стабилизируется и изменение силы с ростом будет связано лишь с уменьшением площади контакта (рис. 11, б). Последовательные участки диаграммы рис. 17, физически можно охарактеризовать как упругость — упрочнение — разупрочнение — течение . [c.34]

Первая попытка совместного рассмотрения инкубациоиной стадии и процесса развития макроскопических трещин была предпринята, по-видимому, автором (1959 г.), который предложил двухстадийную модель усталостного разрушения. Эта модель основана на введении двух мер повреждения, одна из которых характеризует разрыхление (степень подготовки материала к образованию усталостной трещины), вторая —размер магистральной усталостной трещины. Этот подход был предложен для объяснения и описания отклонений от линейного закона суммирования повреждений при изменении порядка приложения нагрузок различной интенсивности. В статьях [7, 14 ] концепция двух стадий разрушения получила дальнейшее развитие и доведена до соотношений, позволяющих прогнозировать показатели долговечности в условиях длительного и циклического нагружения. Основой для объединенной теории послужила модель зарождения макроскопических трещин, которая позволяет сформулировать начальные условия для второй стадии разрушения. Вторая стадия состоит в развитии макроскопической трещины либо до критического размера при котором трещина становится неустойчивой, -либо до предельно допустимого значения, после достижения которого данный элемент конструкции или деталь машины условно рассматриваются как разрушенные. Общее соотношение для размера I (длины краевой трещины, полудлины центральной трещины, радиуса дисковой трещины и т. п.) имеет вид [c.115]

Работы Гриффитса были продоллсены Орованом, Ирвиным и рядом других исследователей, сосредоточивших свае внимание на тех условиях у концов (или устьев) трещины, при которых она становится неустойчивой и начинает развиваться. Эти исследования производились главным образом специалистами по физике металлов. Однако в 60-х годах нашего века проблемой образования и развития трещин заинтересовались механики. Были предложены различные приближенные условия у устья трещины, от которых зависит ее устойчивость или неустойчивость. Предложенные условия допускают непосредственную механическую интерпретацию. На основе этих условий было решено большое количество задач, способствующих пониманию процесса разрушения макротел, , [c.27]

Образование и развитие медианных трещин экспериментально изучено полнее других. Поэтому могут быть построены относительно точные модели этих процессов, как например, в работе Б. Лоуна и А. Эванса [24]. Методами механики разрушения могут быть определены такие критические условия, когда из микротрещины на границе пластической и упругой зоны образуется начальная медианная макротрещина дискообразной формы (на рис. 4 это — маленькая окружность, очерченная штриховой линией). Развитие такой дисковой трещины неустойчиво. При достижении пороговой нагрузки (твердость Н = Р/т а ) края медианной трещины скачком прорастают вплоть до поверхности полу- [c.631]

Если оказывается, что исходная трещина начинает распространяться квазистатически, то необходим дальнейший анализ для того, чтобы определить, приведет ли развитие трещины к разрушению тела в целом цяи процесс роста трещины прекратится, т.е. определить возможно ли в заданном поле нагрузок дальнейшее развитие трещины после ее страгивания без увеличения их интенсивности (неустойчивое развитие трещины). Для этого, вообще говоря, нужно находить последовательные положения контура трещины в процессе ее роста. Достаточное условие остановки трещины можно получить, если удастся подобрать внешний эталонный контур таким, что ограниченная им трещина безопасна и за пределы его в силу следствия 3.3 исходная трещина не в выйдет в процессе роста. [c.119]

Достижение условий, при которых реализуется ветвление трещины, отвечает реализации бифуркационной неустойчивости трещины. В этой критической точке реализуется принцин подчинения, когда множество переменных подчиняется одной (или нескольким) переменным. Его реализация связана с достижением верхней границы разрушения отрывом и перес фойкой диссипативных струкгур. На этой границе система сама выбирае оптимальные механизмы диссипации энергии, так что процесс носит автомодельный характер -на ег о развитие не требуется внешняя энергия, а перестройка диссипативных структур носит самоорганизующий характер (за счет накопленной внутренней энергии). В этих условиях динамика свободного разрушения определяется самоподобным ростом микротрещины, обеспечивающим локальный отток энтропии из системы. [c.299]

Однако если не учитывать, что рассматриваемая система обменивается энергией и веществом с окружающей средой, то возникают серьезные трудности в математическом описании этого процесса и установлении критерия ветвления. Условия, при которых происходит ветвление трещины, соответствуют возникновению ее бифуркационной неустойчивости. Поведение системы в этой точке контролируется принципом подчинения, когда множество переменных подчиняется одной (или нескольким) переменным. Неустойчивость трещины при К = связана с достижением верхней границы разрушения отрьтом в условиях плоской деформации. В этой точке система сама выбирает оптимальные механизмы диссипации энергии, так что процесс носит автомодельный характер — на его развитие не требуется дополнительная энергия, а перестройка диссипативных структур носит самоорганизующий характер — происходит за счет накопления внутренней энергии. В этих условиях динамика самоподобного разрушения определяется самоподобным ростом микротрещин, обеспечивающим локальный отток энтропии из системы. [c.146]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...