Удельная работа распространения трещины

По методу А. П. Гуляева испытывают несколько ударных образцов, имеющих различный радиус округления в вершине надреза г. После испытаний и подсчета ударной вязкости каждого образца строится график (рис. 2.15). Экстраполируя прямую на ось ординат, получают удельную работу распространения трещины КСр. В этом случае образец с радиусом надреза, близким к нулю, отождествляется с образцом, имеющим усталостную трещину. [c.44]

Температура, ниже которой Лр = 0, опасна для эксплуатации, так как любая исходная трещина может привести к катастрофическому разрушению практически без подвода внешней энергии. Это верно, однако, не во всех случаях. Из опыта эксплуатации магистральных газопроводов, обладающих большим запасом потенциальной энергии, установлено [ИЗ], что для ряда магистралей удельная работа распространения трещины должна составлять 0,Зч-0,5 Мдж/м , или [c.193]

Испытание на ударный изгиб по Б. А. Дроздовскому и Я. Б. Фридману [105]. Для испытаний применяют призматические образцы с усталостными трещинами. Трещину выращивают от конца надреза на заданную глубину с помощью специального резонансного вибратора при повторном нагружении (до 10 циклов). Образец с усталостной трещиной испытывают на обычном маятниковом копре. Характеристикой материала служит удельная работа распространения трещин Яр, получаемая [c.196]

Величины ударной вязкости (а ) и удельной работы распространения трещины при ударном изгибе образца с трещиной (о . у) не характеризуют в достаточной мере склонность конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Это связано с тем, что, во-первых, [c.158]

Однако надо отметить, что величины ударной вязкости и удельной работы распространения трещины при ударном изгибе образца с трещиной не характеризуют в достаточной мере склонность конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Это связано со следующим. Во-первых, КСТ - характеристика сопротивления разрушению [c.180]

Имеются примеры, когда при статических нагрузках и отсутствии острых концентраторов успешно работают детали при < С 2,5 3,0 кгс-м/см и, напротив, имеется много примеров, когда конструкции с Сн > 3 кгс м/см работают, неудовлетворительно. Объясняется последнее тем, что в сварных конструкциях обычно имеется достаточно мест, от которых может начаться разрушение. В таких условиях сопротивляемость конструкции хрупкому разрушению зависит главным образом от удельной работы распространения трещины которая может быть весьма малой даже при Он = 3 кгс м/см. По этой причине для конструкций, в которых распространение трещин возможно и при этом создается аварийная ситуация, получили применение методы испытаний, позволяющие определить Ср. Здесь идут по двум путям. Либо применяют методы, позволяющие разделить полную работу а на составляющие и Ар, либо остроту надреза делают такой, чтобы была крайне малой по сравнению с Др, и используют тогда для оценки металла а . К первой группе можно отнести методы Л. С. Лившица и А. С. Рахманова, А. П. Гуляева, В. С. Ивановой [6] и др. Ко второй группе — испытание образцов Шарпи с У-образным надрезом, испытание по методу Б. А. Дроздовского, когда предварительно создают трещину усталости [4], испытание по методу тепловой волны, когда влияние практически устраняют полностью [2]. За исключением материала труб для магистральных трубопроводов предельно допустимая величина Ор пока не регламентирована. При таких неопределенных требованиях к ар по количественному уровню часто считают достаточным найти лишь температурный интервал Т , при котором величина- йр резко снижается от стабильного для данного металла уровня (рис. 1, а). Установлено, что этому резкому снижению Пр соответствует также изменение процента волокнистого излома в сечении разрушенного образца в том же температурном интервале Тх — Га (рис. 1, б). Поэтому можно устанавливать критические температуры изменения Ор по соотношению площади кристалли- ческого и волокнистого изломов в сечении образца. В некоторых рекомендациях критическую температуру определяют при 50% волокна в изломе (рис. 1, б). [c.145]

Испытания на вязкость разрушения при низких температурах не проводили, но результаты испытаний надрезанных образцов при растяжении и на раздир позволяют предположить, что значения Ки и Кс очень высоки при низких температурах. Например, удельная энергия распространения трещины в продольном направлении для плит из сплава 7005, по данным работы [10], при 77 К составляет [c.173]

Вместе с тем ударная вязкость является сложной механической характеристикой и состоит из двух составляющих удельной работы зарождения трещины КС, и удельной работы ее распространения КСр, т. е. [c.43]

Рис. 4.17. Изменение прочностных (о,, 2 о,,) и пластических (5, ijj) свойств, критической температуры хрупкости Tjg, удельных работ распространения а и зарождения а вязкой трещины в зависимости от длительности предварительного циклического нагружения при а, = 450 МПа (сплошные) и = 590 МПа (штриховые) , А - значения Тдд после естественного и искусственного при 250°С старения

Наряду с использованием критерия Ирвина важное значение для тонколистовых высокопрочных металлов имеет величина удельной работы распространения движущейся трещины а , кгс м/см . [c.147]

Оценка способности материала сопротивляться хрупкому разрушению по значениям удельной работы разрушения образца с заранее нанесенной трещиной (а у) показала, что сплав 01205 очень близок к сплаву Д16 в искусственно состаренном состоянии и к сплаву АК4-1. При снижении температуры испытания до —196° С чувствительность к распространению трещины не повышается и у сохраняется на уровне значений при комнатной температуре. [c.201]

При рассмотрении механики излома важнейшую роль играет удельная работа, потребная для образования 1 см поверхности излома. Фактически эта работа связана с некоторым объёмом материала, прилегающего к поверхности излома, в котором имеет место пластическая деформация. В случае быстрых разрушений толщина слоя пластически деформированного материала у поверхности излома является постоянной па протяжении большей части пути распространения трещины, что позволяет относить удельную работу разрушения к единице площади поверхности излома. [c.32]

Метод Гриффитса может считаться приемлемым даже в случае внезапного хрупкого разрушения стали при условии, что напряжение растяжения у края трещины (в зоне узко локальных пластических деформаций) достигает разрушающего значения до того, как пик напряжения начнет понижаться в результате развития пластических деформаций в большом объеме материала. Иначе говоря, должно иметь месть хрупкое поведение материала, например, в условиях низкой температуры, ударной нагрузки и т. д. В связи с этим следует заметить, что типичное хрупкое разрушение мягкой стали при нормальной температуре обязательно бывает связано со значительным уменьшением работы, потребной для распространения трещины. Быстрые вязкие разрушения не могут быть отнесены к этой категории без изменения указанного критерия, так как предельное состояние определяется в данном случае не только величиной модуля упругости, но также и пластическими характеристиками металла. Для реализации быстрого вязкого разрушения необходима значительно большая удельная энергия на единицу поверхности излома, чем нри внезапном хрупком разрушении. Однако развившаяся до некоторой величины трещина пластического разрушения в известных условиях напряженного состояния может перейти в трещину внезапного хрупкого разрушения. [c.313]

Удельная работа деформации Л 5, расходуемая при распространении трещины, неодинакова в различных точках поверхности разрушения, как это схематически показано на рис. 210. В начале развития разрушения потребная удельная работа деформации велика. В точке, где достигается критическое состояние развития трещины и удовлетворяется условие баланса энергии, соответствующее возможности быстрого самопроизвольного рас-320 [c.320]

Для определения удельной работы, необходимой для образования поверхности быстрого излома, измеряют скорость продвижения трещины в зависимости от ее длины при определенном распределении температуры материала по пути распространения трещины. [c.407]

В связи с возможностью распространения трещин в металле на значительные расстояния, что важно для таких конструкций, как трубопроводы, корпуса кораблей, определяют также удельную работу динамического (быстрого) распространения трещины С .д в листовом металле. Обычно для этих целей используют крупные образцы, позволяющие, во-первых, образоваться у острия трещины такому размеру зоны пластических деформаций, который характерен для реальной конструкции, и, во-вторых, подвести значительную энергию к концу трещины, чтобы имитировать условия разрушения конструкции с большой накопленной потенциальной энергией. Характер кривой при этом сходен с а на рис. 5.4, но кривая Сс.д располагается заметно правее. При этих испытаниях одновременно можно получить результаты для построения кривой В. [c.163]

В больщинстве хрупких разрушений наблюдается некоторая локальная пластическая деформация вдоль траектории распространения разрушения. На эту деформацию затрачивается работа, характеризуемая удельной величиной Ар (работа пластической деформации, отнесенная к единице площади стенки трещины). В соотношение (2.21) вместо величины А следует подставить сумму А + Ар), а так как Ар на несколько порядков больше, то формула (2.21) приобретает вид [c.159]

На рис. 78 представлена температурная зависимость удельной работы распространения трещины при ударном изгибе Для алюминиевого сплава Ал27-1, а также характерные копии диаграмм разрушения, записанных при различных температурах испытания. Как видно из рисунка, характер температурной зависи- [c.170]

Рис. 7. Ударная ппзкость о,, п удельная работа распространения трещины Пр стали 17ГС [131 1 и 2 — основной металл л и i — околошовная зона

Ударная вязкость 98, 145, 148 Удельная работа распространения трещины 145, 147 Упрочнитеаи пучковые 132 Усадка поперечная 34, 40 Усадочная сила фиктивная 31, 41. 47 Усталость малоцикловая 199, 201 Устойчивость оболочки ж.-д. цистерны — Расчет 364 [c.374]

При использовании формул Гриффитса (156) и (158) для металлов необходимо учитывать энергию пластической деформации при распространении трещины. Без такого учета расчет по формулам (156) и (158) дает либо нереально заниженные значения разрушающего напряжения для /= onst, либо при a= onst столь значительные размеры трещин, что их расчетное значение превышает размеры опытных образцов. Поэтому Орованом предложено в формулу Гриффитса ввести вместо удельной поверхностной энергии величину e=e +ep, где е — общая энергия, необходимая для увеличения единичной площади трещины, включающая поверхностную энергию и работу пластической деформации е , затрачиваемую вследствие концентрации напряжений у движущегося конца трещины. Итак, для кристаллических материалов 2Ее о,5 [c.424]

Как отмечалось ранее, наиболее благоприятные условия для залечивания повреждений, накопленных в процессе ползучести, создаются в случае полной фазовой перекристаллизации. Однако, принципиально возможно залечивание повреждений вследствие выделения вторичных фаз и растворения колоний вакансий и в сплавах, не претерпевающих фазового превращения. В [Л. 85] показана возможность залечивания повреждений путем восстановительной термической обработки на примере ау-стенитной стали 1Х18Н9Т и сплава на никелевой основе ЭИ437. Авторы работы В. С. Иванова и Н. А. Воробьев считают, что основную роль в залечивании повреждений играют диффузионные процессы. Они применяли для восстановления повторную аустенизацию. О восстановлении свойств и залечивания повреждений судили по восстановлению удельной электропроводности и по сопротивлению распространению трещин, которые являются [c.266]

При этом для материалов типов 2, 3 наблюдается распространение трещины по пористым слоям из сферолитов и полых микросфер соответственно. Диссипация энергии распространяющейся трещины в материале типа 3 достигалась за счет раскрытия полых микросфер в слоях. Для материалов типов 3, 4 характерно пересечение трещиной слоев внутри ячеек с образованием ступенек. Для материала типа 2 бьша зафиксирована локализация трещины на межслойной границе. Максимальные значения параметров и удельной работы разрушения уу (табл. 3.13) свойственны керметным материалам типов 4, 5. Однако при одинаковом содержании металлического хрома в обоих материалах величина в слоистом материале в 2,5 раза превышает ту же характеристику мелкокристаллического материала. [c.245]

Ударная вязкость. При знании сохраняется необходимость измерять и более простую характеристику вязкости — ударную вязкость, не только потому, что изготовление образцов и испытание много проще, быстрее и требует меньще металла. Это несколько иная характеристика работы разрушения. Если при измерении цель — воспроизвести стационарные условия распространения трещины (с постоянной удельной работой G), то ударная вязкоеть суммирует работу пластического изгиба надрезанного образца при ударе с работой зарождения и распространения трещины в нем. [c.334]

Долгое время теория Гриффитса имела академический интерес, привлекая внимание отдельных исследователей только для ее модификации на основе некоторых критических замечаний. Однако существенных изменений, которые оставили бы заметный след, сделано не было, и основные представления Гриффитса изменений не претерпевали. Положение начало кардинально меняться после того как было установлено, что теория Гриффитса формально может быть распространена на так называемое квазихрупкое разрушение. В этом случае макроскопически разрушение носит хрупкий характер, но в малых объемах, прилегающих к поверхности трещины, имеет место интенсивная пластическая деформация. Работа, затраченная на пластическую деформацию этих объемов, отнесенная к единице площади трещины, много больше (на 2-3 порядка), чем удельное поверхностное натяжение Гриффитса. Эта удельная работа разрушения называется вязкостью разрушения и отражает способность материала сопротивляться росту трещины. Заменяя в формуле Гриффитса удельное поверхностное натяжение на удельную работу разрушения, получаем распространение идеи Гриффитса на реально хрупкое разрушение. А это уже означает, что теория Гриффитса приобретает прикладной характер. Сильным толчком к практическому применению теории Гриффитса послужили многочисленные катастрофы различных инженерных сооружений по причине хрупкого разрушения, имевшие место в 40-х и 50-х годах. Среди таких катастроф можно назвать хрупкие разрушения танкеров типа Либерти (более тысячи случаев в сороковых годах), самолетов Комета фирмы Де Хевиленд и ра- [c.118]

Поскольку при стандартных испытаниях на ударную вязкость не удается достоверно измерить удельную работу разрушения <20кДж/м , считают [42], что КС КС О и КСр КСр 0. Тогда, согласно [42], для испытания образцов в интервале вязко-хруп-кого перехода, когда работа зарождения и распространения хрупкой трещины пренебрежимо мала по сравнению с работой зарождения и распространения вязкой трещины, [c.87]

Аналитические решения такого рода уравнений получены для задач в идеализированной постановке (плоскость с полу-бесконечной или конечной трещиной, пространство с дисковидной трещиной и т. д.) при воздействии гармонических и ударных нагрузок (достаточно полный их обзор дан в работах [148, 177, 178, 199, 220, 271]. Однако эти решения дают представления о реальном поведении конструкции конечных размеров только в начальный период времени (до прихода в вершину трещины волн напряжений, отраженных от границ тела). Кроме того, они не учитывают разнородности материала конструкции по механическим свойствам, изменения граничных условий по-берегам трещины в процессе ее продвижения траектория трещины считается прямолинейной, а удельная эффективная энергия, затрачиваемая на образование новых поверхностей yf, принимается постоянной и не зависящей от скорости деформирования. Очевидно, что с помощью методов, имеющих указанные ограничения, навряд ли можно дать надежные оценки работоспособности элементов конструкций сложной формы и характера нагружения. Поэтому широкое распространение получили численные методы расчета динамических параметров механики разрушения [177, 178]. [c.241]

В 40-х годах возрождается интерес к проблеме хрупкого разрушения (особенно в США) в связи с многочисленными разрушениями конструкций типа сварных судов, газовых и жидкостных трубопроводов, нефтяных баков, газгольдеров, кабин и емкостей транспортных средств с перепадом давления, мостов, промышленных зданий и других сооружений. Неприятная особенность хрупкого разрушения, помимо его внезапности, состоит в том, что быстрое развитие трещин может происходить при напряжениях, значительно меньших, чем временное сопротивление материала, и поэтому кажущихся безопасными. Особый толчок для экспериментальных и теоретических работ [122, 125, 126] и последующего введения характеристик материала, оценивающих его сопротивление росту трещин, дало понятие квазихрупкого разрушения, аналитически выразившееся в том, что в теории Гриффитса к удельной поверхностной энергии добавляется энергия, затраченная на пластическую деформацию малых объемов в окрестности вновь образующейся единицы площади поверхности трещин [37, 96]. Отмеченное распространение Орованом и Ирвином теории Гриффитса на ква-зихрупкое разрушение существенно расширило область ее применения, поскольку в металлических материалах наблюдается именно квазихрупкое разрушение. Идеально хрупкое (упругое) разрушение, т. е. без возникновения пластических деформаций вплоть до разрушения, можно наблюдать на таких материалах, как кварц, силикатное стекло и т. п. Скорость трещины а за-критическом состоянии впервые была вычислена Моттом, а затем Робертсом и Уэллсом [2]. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...