Разрушения деформационные

В инкубационный — начальный период энергия удара в основном расходуется на пластическую деформацию. При этом металл наклепывается. При кавитационном разрушении деформационное упрочнение и кинетика изменения твердости у металлов с однотипной решеткой разнятся весьма существенно (рис. 5) [7]. [c.167]

Критерии вязкости разрушения деформационные 4, 19, 29 [c.251]

Таким образом, влияние дислокационной структуры на склонность к хрупкому разрушению деформационно состаренной стали является более сложным, чем на упрочнение. [c.36]

При концентрации пластических деформаций имеют место три основных явления появление большей или меньшей в зависимости от формы концентратора объемности напряженного состояния рост величины пластической деформации металла, зависящей от коэффициента концентрации деформаций, изменение свойств металла вследствие его наклепа и деформационного старения последний фактор, как установлено специальными исследованиями, в низкоуглеродистых и низколегированных сталях имеет решающее влияние на возникновение хрупких разрушений. Деформационное старение возникает также в зонах сварки, если сварка проводится на участках, подвергнутых холодной пластической деформации, например гибке. [c.61]

Отметим, что при построении различных моделей разрушения и формулировке критериев хрупкого разрушения во многих случаях исходят в общем из априорного постулирования преобладающего значения того или иного процесса. Так, например, в работах [149, 150] предполагалось, что критическое напряжение хрупкого разрушения 5с в поликристаллических материалах с различной структурой при разных температурно-деформационных условиях нагружения определяется только одним условием — переходом зародышевых микротрещин к гриффитсов-скому (нестабильному) росту. Условия распространения микротрещины как через границы зерен, так и через любые другие барьеры, возникающие при эволюции структуры в результате пластического течения, игнорировались. При этом сделана попытка объяснить увеличение S с ростом пластической деформации гР уменьшением длины зарождающихся в процессе деформирования микротрещин за счет уменьшения эффективного диаметра зерна [149, 150]. Такая модель не позволила авторам удовлетворительно описать зависимость S eP), что привело их к выводу о существенном влиянии деформационной субструктуры на исследуемые параметры. Следует отметить, что, рассматривая в качестве контролирующего разрушения только процесс страгивания микротрещины и не учитывая условия ее распространения, практически невозможно предложить разумную концепцию влияния пластической деформации на критическое напряжение S . [c.61]

Рассмотренная выше модель процесса хрупкого разрушения поликристаллического ОЦК металла предполагает непрерывную генерацию острых (раскрытие равно параметру решетки) микротрещин, начиная с выполнения условия (2.7), и их нестабильный рост при Oi > 5о, по крайней мере, до ближайшего препятствия, способного затормозить микротрещину. Возникновение в ходе пластического деформирования микронапряжений и создание деформационной субструктуры, играющих роль барьеров для микротрещин, вызывают увеличение напряжения Ор. [c.71]

Представленные результаты иллюстрируют возможность остановки микротрещин скола границами элементов деформационной субструктуры. Однако указанные микротрещины, обнаруженные вблизи поверхности разрушения, могут быть микротрещинами, сопутствующими тем, которые привели к разрушению образца, т. е. микротрещинами, зародившимися и развивающимися только при Ol = 5 . [c.88]

Таким образом, хотя уравнение (2.95) несомненно является дальнейшим развитием феноменологии усталостного разрушения, конкретный его вид недостаточно корректен по-видимому, для более-менее адекватной реальным усталостным процессам формулировки деформационно-силового критериального уравнения требуется хотя бы минимальное базирование на физических процессах, происходящих в материале при циклическом нагружении. В следующем разделе будет предпринята такая попытка. [c.134]

В настоящем разделе предпринята попытка сформулировать деформационно-силовой критерий зарождения усталостного разрушения применительно к ОЦК металлам, в частности к сталям перлитного класса, основываясь на некоторых физико-меха-нических представлениях о накоплении повреждений при усталости [74, 79, 85, 126]. Разрабатываемый подход позволит ответить на некоторые открытые вопросы в проблеме малоцикловой усталости материалов, в частности, касающиеся влияния на долговечность максимальных напряжений и нестационарности нагружения. [c.136]

ДЕФОРМАЦИОННО-СИЛОВОЕ УРАВНЕНИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.139]

Исследования барьерной роли микронапряжений и составляющих деформационной субструктуры позволили установить, что с ростом пластической деформации эффективность указанных барьеров по остановке трещин увеличивается. Используя взаимосвязь критического напряжения хрупкого разрушения S с сопротивлением материала развитию микротрещин, т. е. с барьерами различной природы, предложен подход к аналитическому прогнозированию S в статически и циклически деформированном материале. Оказалось, что S независимо от истории нагружения монотонно увеличивается с ростом накопленной деформации, мерой которой может служить параметр Одквиста. [c.147]

Выявленные закономерности деформирования и разрушения материала при циклическом нагружении позволили сформулировать деформационно-силовой критерий, который дает возможность прогнозировать долговечность по условию зарождения макроразрушения при ОНС с учетом максимальных нормальных напряжений в цикле и особенностей суммирования повреждений при нестационарном нагружении. [c.148]

Анализ долговечности сварных узлов на стадии образования усталостного разрушения может быть выполнен на основе из-вестных деформационных критериев разрушения [141, 144, 147] или при использовании разработанного деформационно-силового критерия (см. раздел 2.3). Процедура расчета при этом аналогична анализу долговечности материала у вершины усталостной трещины, так как по сути трещина является острым геометрическим концентратором напряжений и деформаций. Расчет кинетики НДС в концентраторах напряжений в настоящее время проводится с использованием коэффициентов концентрации упругопластических деформаций и напряжений, процедура получения которых достаточно полно представлена в работах [141, 147]. В случае необходимости уточненного анализа НДС в концентраторе можно воспользоваться решением упругопластических задач с помощью МКЭ. [c.268]

В сталях возможно термодеформационное старение, т. е. одновременное протекание термического и деформационного старения. Старение отрицательно сказывается на эксплуатационных и технологических свойствах многих сталей. Старение может протекать в строительных и мостовых сталях, подвергаемых пластической деформации при гибке, монтаже и сварке, и, усиливаясь охрупчиванием при низких температурах, может явиться причиной разрушения конструкции. Развитие де- [c.190]

Разрушение при циклическом упруго-пластическом деформировании. Сопротивление разрушению при циклическом деформировании существенно зависит от характера нагружения (мягкое или жесткое) и циклических деформационных свойств материала. [c.623]

В процессе кристаллизации в твердом металле возникают дефекты кристаллического строения. Закономерность строения кристаллической решетки нарушается наличием несовершенств. Несовершенства кристаллического строения вызывают большие флуктуации внутренней энергии, влияют на прочность, пластичность, деформационную способность металлов, их коррозионную стойкость, склонность к хрупким разрушениям, на технологи--ческую прочность при сварке. [c.467]

В то же время сопротивление пластическим деформациям с возникновения явления заклинивания зерен и ограничения циркуляции жидкой фазы начинает возрастать. Если значение деформации в металле, находящемся в таком состоянии, превысит его деформационную способность, произойдет хрупкое разрушение по жидким прослойкам. [c.476]

Однако, если в отсутствие водорода соответствие какой-либо Ашкромеханпческой модели вязкости разрушения (деформационной или силовой) данпому материалу достаточно лабильно и определяется преимущественно свойства.ми самого сплава, то при водородном охрупчивании реализация этого соответствия существенно зависит от распределения водорода вблизи вершины трещины и его влияния на значение Ое. [c.358]

Здесь предполагается, что предельное критическое напряжение Ой зависит от концентрации водорода С в данном микрообъеме [381]. Расчет напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины [368] (рис. 41.3) показывает, что при л б эффективное напряжение Oef определяется практически растягивающим напряжением о , имеющим максимум при х = — Хш 26, а при а ss б в зависимости от значения параметра а в соответствии с (41.20) доминирующим фактором для напряжения Oef может оказаться интенсивность деформаций ер (см. рис. 41.5, а). Это, в частности, означает, что в отсутствие водорода, когда Ос можно считать константой, критическое условие (41.20) может быть выполнено при достижении в окрестности вершины трещины предельных деформаций е, или напряжений Оу. В связи со сказанным известные микромеханическпе критерии вязкости разрушения [253], основанные на понятиях критической деформации или критического напряжения, можно считать предельными случаями более общего критерия, получающегося из условия (41.20). Однако, если в отсутствие водорода соответствие какой-либо микромеханпческой модели вязкости разрушения (деформационной или силовой) данному материалу достаточно стабильно и определяется преимущественно свойствами самого сплава, то при водородном охрупчивании реализация этого соответствия существенно зависит от распределения водорода вблизи вершины трещины и его влияния на значение Ос. [c.334]

Различные дислокационные структуры, обусловленные различной степенью и схемой деформации при различном исходном состоянии стали, могут влиять на величину упрочнения при деформационном старении через изменение величины к. С уменьшением этой величины упрочнение должно увеличиваться, так как будут уменьшаться максимальные значения с. Этот эффект, по-видимому, более значителен при нагружении деформационно состаренной стали с малой скоростью, что дает время для дополнительного перераспределения примесных атомов вдоль дислокационных линий вследствие их изгиба в упругой области нагружения. С другой стороны, при едина ковых значениях упрочнение при деформационном старении должно уменьшаться с уменьшением скорости нагружения по той же причине. Следовательно, опасность хрупкого разрушения деформационно состаренной стали особенно велика при динамичвеком иагру- [c.35]

Испытание на растяжение. Обычно цилиндрической формы образец с утолщениями по концам (для укрепления в захваты испытате.И)Пой машины) растягивается. В современных машинах (Цвик, Инстроп, MTS) скорость растяжения может изменяться в широких пределах от 0,003 до 3000 мм/мип. При больших скоростях деформации такое испытание считается динамическим (ударным). Большинство испытательных машин снабжено диаграммным аппаратом, записывающим кривую деформации (см. рис. 40 и 42), на которой можно найти интересующие величины прочности и иластичности (Ов, <Уа,ъ S, ), хотя деформационные характеристики (б, г )) или характеристики, связанные с малыми деформациями (Е, To.oi и др.), следует определять, измеряя деформацию непосредственно на образце (во время испытания или после его разрушения). [c.77]

Указанное следствие вытекает из второго важного момента предложенной схематизации процесса хрупкого разрушения условия зарождения, страгивания и распространения трещин скола являются независимыми. Разрушение в макрообъеме в зависимости от температурно-деформационных условий нагружения может контролироваться одним из перечисленных процессов. Для случая одноосного растяжения условия зарождения, страгивания и распространения микротрещин скола можно изобразить в виде схемы (рис. 2.7), использовав параметрическое представление в координатах а — Т. Кривая 1 соответствует условию зарождения микротрещин скола, причем это условие не совпадает с условием достижения макроскопического предела текучести. Прямая 2, отвечающая напряжению а=5о, есть условие страгивания. Линия 3 определяет условия распространения микротрещин скола в изменяющейся в процессе деформирования структуре материала. Очевидно, что при условии о От параметр ap = onst, поскольку в этом случае rie сформированы [c.65]

Р1зложенные здесь модельные представления о влиянии деформации на критическое напряжение хрупкого разрушения S подтверждаются результатами фрактографических и металлографических исследований. Возникновение деформационной субструктуры, обусловленное пластическим деформированием, приводит, как предполагалось, к появлению дополнительных барьеров для микротрещин скола. Тогда фрактуры поверхностей хрупкого разрушения образцов с различной степенью пластической деформации х, предшествующей разрыву, прежде всего должны различаться величиной фасеток скола с ростом х средний размер фасеток должен уменьшаться. Такая закономерность действительно прослеживается как для образцов, испытавших перед разрушением статическую деформацию растяжением, так и для образцов, которые испытывали по программе Циклический наклеп и растяжение . [c.83]

На первом этапе были изучены продольные шлифы гладких цилиндрических образцов, испытанных на растяжение при Т = = —196°С. Согласно разработанной модели, при одноосном растяжении таких образцов их хрупкое разрушение контролируется процессом распространения микротрещин скола. Зарождение же микротрещин скола начинается в соответствии с условием (2.7) при напряжениях и деформациях меньше разрушающих. Однако эти микротрещины при ai < S будут остановлены различными барьерами (границами зерен, границами фрагментов и т. п.). Поэтому на продольном шлифе должны наблюдаться такие остановленные микротрещины, причем их длина может быть различной — от размера зерна (если микротрещина остановлена границами зерна) до размера фрагмента деформацион- [c.87]

В низкоуглеродистых сталях и других деформационно стареющих материалах наблюдается четкий предел выносливости, т. е. ниже некоторого значения приложенного напряжения усталостная долговечность образцов неограниченно велика. Важность деформационного старения подтверждается так называемым эффектом тренировки образец в течение длительного времени подвергают циклическому нагружению при напряжениях ниже предела выносливости, после чего его усталостная долговечность существенно повышается благодаря увеличению напряжения течения в результате деформационного старения. Ранее считалось, что предел выносливости является характери-ристикой, отражающей сопротивление материала зарождению разрушения (т. е. зарождению усталостной трещины). В настоящее время взгляд на предел выносливости несколько трансформировался. Показано, что усталостная трещина может зарождаться и прорастать через поверхностные слои образца при напряжениях меньше предела выносливости, но не развивается в глубь образца и не приводит к разрушению [263, 423]. Таким образом, наличие предела выносливости не является следствием невозможности зарождения трещины, а скорее неспособности ее распространения в материале при данном уровне напряжений [152]. Данная закономерность позволяет связать предел выносливости с пороговым значением коэффициента интенсивности напряжений AKth, характеризующим отсутствие развития трещины при АК < А/Сгл- Указанный подход был нами использован при прогнозировании влияния асимметрии нагружения на предел выносливости. Подробное изложение полученных по данному вопросу результатов будет приведено в подразделе 4.1.4. [c.128]

На основании полученного деформационно-силового уравнения усталостного разрушения (2.111) в гл. 4 выполнено моделирование кинетики усталостных макротрещин в перлитных сталях, в частности, рассмотрено влияние асимметрии нагружения на пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений AKth- [c.145]

Реализация хрупкого разрушения в ОЦК металлах происходит при выполнении трех условий зарождения острых микротрещин (притупление равно параметру решетки), их страгива-ния и распространения микротрещин скола через различные эффективные барьеры — микронапряжения или границы деформационной субструктуры материала. [c.146]

При вязком разрушении по механизму образования, роста и объединения пор критической величиной служит, как правило, пластическая деформация е/ в момент разрыва — образования макроразрушения. Для расчета е/ Томасоном, Макклинтоком, Маккензи и другими исследователями предложен ряд моделей, в которых критическая деформация при зарождении макроразрушения связывается с достижением некоторой другой эмпирической критической величины, например с критическим расстоянием между порами, с критическими напряжениями в перемычках между порами, с критическим размером поры и т. п. Альтернативным подходом к определению ef, не требующим введения эмпирических параметров, является физико-механическая модель вязкого разрушения, использующая понятие микро-пластической неустойчивости структурного элемента. В модели предполагается, что деформация sf отвечает ситуации, когда случайное отклонение в площади пор по какому-либо сечению структурного элемента не компенсируется деформационным упрочнением материала и тем самым приводит к локализации деформации по этому сечению, а следовательно, к потере пластической устойчивости рассматриваемого элемента без увеличения его нагруженности. [c.147]

Процесс малоциклового усталостщ)го разрушения ОЦК металлов может быть подразделен на три этапа множественное зарождение микротрещин на самых ранних стадиях циклического упругопластического деформирования, стабильное подрастание микротрещин за счет эмиссии и стока дислокаций в их вершины и, наконец, нестабильное развитие микротрещин до ближайших эффективных барьеров, которыми могут являться микронапряжения или границы деформационной субструктуры. Исходя из указанной схематизации усталостного разрушения ясно, что долговечность до зарождения макроразрушения определяется двумя параметрами НДС неупругой деформацией (точнее, размахом неупругой деформации в цикле) и максимальными напряжениями в цикле. Первый параметр определяет скорость стабильного роста микротрещины, а второй — ее критическую длину. [c.148]

Второй возможный механизм развития трещины базируется на следующих представлениях. После объединения микротрещины с макротрещиной идет непрерывное динамическое развитие макротрещины по тем же законам, по которым развивалась и микротрещина отсутствие заметного пластического деформирования у верщины быстро развивающейся трещины (недостаточно времени на реализацию релаксационных процессов в вершине) рост трещины по плоскостям спайности с преодолением различных барьеров типа границ зерен, фрагментов, блоков (см. раздел 2.1). При реализации второго механизма энергия, необходимая для старта трещины, будет отличаться от энергии, идущей на ее рост. Энергия зарождения хрупкого разрушения обусловлена пластическим деформированием, необходимым как для зарождения микротрещин, так и для реализации деформационного упрочнения, обеспечивающего рост напряжений до величины S . Для распространения трещины от одного зерна к другому необходима эффективная энергия не только для образования новых поверхностей, но и для компенсации дополнительной работы разрушения, идущей на образование ступенек и вязких перемычек при распространении трещин скола [121, 327]. Образование ступенек на поверхности скола, как известно, связано с различной ориентацией зерен. При переходе трещины скола через границу зерна в новом зерне из-за различий в ориентации происходит разделение трещины на ряд отдельных трещин, которые распространяются параллельно по кристаллографическим плоскостям спайности и прп объединении образуют ступеньки скола. При распространении макротрещины через отдельные неблагоприятно расположенные зерна, для которых плоскости спайности сильно отклонены от направления магистральной трещины, могут наблюдаться вязкие ямочные дорывы (перемычки) [114, 327]. Учитывая, что для старта макротрещины требуется пластическое деформирование, по крайней мере в масштабе, не меньшем, чем диаметр зерна, а для ее развития масштаб пластического деформирования ограничен размером перемычек между микротрещинами, можно заключить энергия G , необходимая для старта трещины, выше, чем энергия ур, требующаяся на ее развитие. Эксперименты для большинства конструкционных металлических материалов подтверждают сделанное заключение [253]. Следовательно, динамическое развитие трещины при хрупком разрушении наиболее вероятно происходит по второму механизму. Кроме того, в пользу второго механизма говорят имеющиеся фрактографические наблюдения (рис. 4.19), которые иллюстрируют переход трещины скола через границу зерна со значительной составляющей кручения и расщепление зерна рядом параллельных друг другу трещин. Если бы развитие трещины [c.240]

Использование ранее сформулированных представлений о влиянии деформационной субструктуры материала на критическое напряжение хрупкого разрушения S позволило дать физическую интерпретацию явления нестабильного (скачкообразного) роста усталостной трещины и соответственно разработат4> метод прогнозирования параметра Ки- Установлено, что скачкообразный рост усталостной трещины наступает в том случае, если микротрещины, нестабильно развивающиеся у ее вершины, не тормозятся деформационной субструктурой материала. [c.265]

Сварные соединения стальных конструкций в ряде случаев склонны к хрупкому разрушению в условиях работы при отрицательных температурах и условиях динамического нагружения. Этому способствует охрупчивание металла в ЗТВ вследствие воздействия СТДЦ, а также наличия геометрических концентраторов напряжений и остаточных сварочных напряжений. В соединениях низкоуглеродистых сталей наиболее склонны к хрупкому разрушению участки ЗТВ, нагреваемые до 470...770 К. Их охрупчивание связано с деформационным старением стали. [c.546]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...