Трещина микро

Как показывает анализ сложившихся к настоящему времени представлений о закономерностях хрупкого разрушения, происходящего в результате распространения трещин скола и микро-скола, в материале протекают следующие физические процессы [c.60]

Картина развития микротрещин представляется следующим образом. При выполнении условия (2.7) микротрещины зарождаются, при этом происходит страгивание только тех микро-трещин, вершины которых попали в зоны действия растягивающих микронапряжений. В зависимости от соотношения Р/2ао ближайший барьер на пути развития микротрещины, характеризующийся максимальной отрицательной величиной будет [c.93]

Отметим, что кинетика раскрытия микро- и макротрещин различна развитие микротрещин происходит на фоне знакопеременной, общей для всего структурного элемента пластической деформации (пластическая деформация не локализована только у вершины трещины). При этом микротрещины захлопываются на начальной стадии цикла сжатия [240]. Следовательно, начиная со второго полуцикла, максимальное раскрытие трещины будет определяться деформацией растягивающих полу- [c.140]

Рис. 81. Критические размеры зон с предельной плотностью деформации у вершины трещины на микро (то )- и макро(Гс )-уровнях. Образование системы опережающих микротрещин и фрактального фронта генеральной трещины в процессе дальнейшего нагружения материала

При напряжениях меньше предела выносливости в области IV (между напряжениями 0я и 0 на рис. 7) у пластичных материалов в поверхностных слоях наблюдаются локальные полосы скольжения и могут зарождаться микротрещины (нераспространяющиеся усталостные микро трещины), которые, однако, не достигают критической длины и с ростом числа циклов прекращают свое развитие, достигая линии БЕ. Ниже будут рассмотрены более детально процессы накопления усталостных повреждений в каждом из периодов и стадий в условиях циклического деформирования. [c.20]

Процесс усталостного разрушения на стадии прорастания трещины в зависимости от условий и уровня нагружения отражается на форме излома. Строение поверхности излома определяется фрактографическими (макро-, микро- и субмикроскопическими) методами. Макроскопически поверхность усталостного излома имеет две основные зоны одна —образовавшаяся от циклического распространения трещины и имеющая более мелкозернистый сглаженный характер, другая — возникшая при быстро протекающем окончательном разрушении— доломе , обычно имеющая кристаллический, более крупнозернистый характер хрупкого или квазихрупкого излома. [c.112]

Аналогичная последовательность масштабных уровней характеризует эволюцию состояния металла в условиях его циклического нагружения. Возникновение усталостной трещины происходит в тот момент, когда микро- и мезомасштабные уровни накопления повреждений без зарождения трещины были последовательно реализованы. Поэтому длительность процесса возникновения усталостной трещины при неизменном уровне внешнего воздействия будет полностью определяться условиями накопления повреждений металла на всех масштабных уровнях. [c.120]

Данные по СРТ на поверхности образца, как уже было подчеркнуто выше, соответствуют суммарному приросту фронта трещины по всей толщине образца. Поэтому они не могут быть строгой характеристикой физического поведения материала, и их использование для оценки минимального прироста трещины в связи с параметрами кристаллической решетки неоднозначно. Вместе с тем переход на кинетических кривых через критические точки при описании роста трещины имеет достаточно четкую картину смены ускорения роста трещины. Это наблюдается не только после регистрации средней величины прироста трещины за цикл нагружения (далее скорости роста трещины), близкой одному или нескольким расстояниям между атомами кристаллической решетки. Аналогичная ситуация отвечает переходу от первой ко второй стадии разрушения, что отражает роль масштабных уровней процесса разрушения соответственно в связи с типом и параметрами кристаллической решетки, а далее параметрами микро- и макроструктуры материала. Ниже будет рассмотрен [c.203]

В случае разрушения диска турбины переход процесса развития усталостной трещины от микро- (первая стадия) к мезоскопическому (вторая стадия) масштабному уровню, привел к снижению фрактальной размерности. Далее, на мезоскопическом масштабном уровне, когда в направлении роста трещины происходило формирование усталостных бороздок, имело место нарастание фракталь- [c.268]

Трещина глубина 12 магистральная 9 макро 9 микро 9, 49 [c.302]

Результаты исследований показали, что пластическая деформация связана с интенсивным движением и увеличением числа дислокаций. Вместе с этим в объеме материала возникают микро- и макротрещины. Если трещина останавливается у какого-либо препятствия, то происходит накопление энергии. Это приводит к образованию упругих волн взрывного типа. Тогда трещина преодолевает препятствие и приходит в движение. В этом случае возникают затухающие упругие сферические волны. Изучали деформирование образца из стали на гидропрессе при давлении до 40 кПа. Образцы (целые стержни и с надрезом) испытывали на растяжение и изгиб. Образцы нагружали, затем снимали нагрузку и снова нагружали до более высоких пределов. При повторном нагружении импульсы АЭ появлялись только после приложения нагрузок, больших, чем в предыдуш,ем цикле. Результаты исследований приведены на рис. 9.32. Значение N становится максимальным при достижении предела текучести. Затем материал начинает ползти , его сопротивление деформации снижается и, естественно, скорость счета убывает. Несколько отличными оказались результаты испытания надрезанных образцов. В этом случае напряжение концентрировалось около надреза и ослабления АЭ не наблюдалось вплоть до разрыва образца. [c.450]

Таким образом, работа корпусных деталей турбин в условиях воздействия высоких температур, нагрузок от внутреннего давления и периодических термических напряжений, возникающих, при переменных режимах работы, а также наличие исходных микро- и макродефектов приводит к развитию в металле отливок эксплуатационных трещин. В этом случае время образования трещины критической величины определяется не только жаропрочными свойствами, но в значительной степени свойствами трещиностойкости металла. [c.40]

Воздействие абразивной массы на деталь в процессе работы приводит к различным изменениям поверхностного слоя. Например, при разработке скального грунта на черпаках земснарядов в наиболее деформируемых местах образуются микроскопические трещины, которые при дальнейшем воздействии абразивной массы образовывали макротрещины [31]. Поверхностный слой металла, состоящий из многочисленных микро- и макротрещин, имеет более высокую микротвердость по сравнению с исходной. [c.15]

Трещины бывают микро- и макроскопическими, а в зависимости от происхождения — горячие и холодные. [c.8]

Наиболее распространенными являются технологические дефекты. Объясняется это тем, что все виды обработки изменяют механические свойства материалов как по всему объему, так и на отдельных участках деталей, приводя в ряде случаев к образованию микро- и макротрещин, к уменьшению пластичности материалов в отдельных областях. Механические, химические и температурные воздействия на материалы во время обработки вызывают изменение предела прочности, сопротивления хрупкому разрушению, коррозионной стойкости и других свойств. При этом около половины технологических отка-, зов относятся к металлургическим дефектам (закалочные трещины, дефекты ковки и литья, неметаллические включения и др.). [c.31]

Марка и состав Спо- соб литья Термо- обра- ботка Обрабаты- ваемость Свари- ваемость Склонность к усадочным трещинам, микро-рыхлотам i i еа 6 в % HRB в кГ/мм Область применения [c.731]

Склонность к усадочным трещинам, микро-рыхлотам [c.732]

Рассмотрим результаты фрактографических исследований. Предпринятый в работе [212] анализ поверхности разрушения указанных сталей показал, что в условиях одноосного растяжения смена механизмов разрушения при изменении температуры испытания подчиняется общим для простых моно- и поликрг.с-таллов с ОЦК решеткой закономерностям и в изломе можно наблюдать следующие фрактуры скол, расслоение, чашечную. При Т = —196 °С разрушение происходит по механизму микро-скола. В качестве примера на рис. 2.4, а и б показана поверхность разрушения стали 15Х2НМФА в исходном состоянии и после термообработки. Характерный размер фасеток скола составляет 10—20 мкм. С повышением температуры деформирования в изломе появляются вязкие составляющие расслоения и ямки. В температурном интервале от —160 до О °С фрактура становится смешанной присутствуют трещины расслоения, фасетки скола и ямки (рис. 2.4,в) с ростом температуры постепенно уменьшается доля хрупкой составляющей и увеличивается вклад вязких компонент. При Г >—100 °С фасеток скола в изломе нет, в температурном диапазоне от —100 до —50 °С количество расслоений максимально (средняя их плотность по- [c.53]

Следует отметить, что накопление повреждений будет происходить и при условии, когда напряжения еще не достигают циклического предела текучести 5т, так как в этом случае идут процессы микротекучести. Тем не менее повреждаемость материала в условиях микротекучести будет достаточно малой и поэтому скоростью развития трещины при оценке AKth можно пренебречь (dL/dN Q). Строго говоря, при расчете НДС в окрестности вершины трещины нужно использовать параметр ат" < От, характеризующий сопротивление материала микро-пластическому деформированию. Однако известно, что в этом случае большинство положений теории пластичности не приемлемо [195, 206, 379]. Выходом из этого положения является анализ НДС в рамках теории пластичности (в расчет вводится параметр От), но и при анализе накопления повреждений учитывается повреждаемость от упругих (с макроскопических позиций) деформаций (см. раздел 2.3). [c.214]

Рассмотрим некоторые лeд tвия разработанной модели и их физическую интерпретацию применительно к распространению усталостных трещин в сталях средней и высокой прочности. Для этого кратко остановимся на результатах структурного изучения процесса разрушения при росте усталостных трещин. Фрактографические исследования показывают, что поверхность разрушения при развитии усталостных трещин в указанных сталях представлена в основном следующими фрактурами чисто усталостной, для которой характерно наличие вторичных микротрещин [146] (в данной работе эта фрактура названа чешуйчатой), а также фрактурами хрупкого типа (микро- и квазискол) [57, 113, 283]. Бороздчатый рельеф, свойственный усталостным изломам большинства металлов с ГЦК решеткой, как правило, отсутствует либо наблюдается в ограниченном диапазоне условий нагружения, как и участки с меж-зеренным и чашечным строением [57, 113, 372, 389]. Доля различных фрактур в изломе существенно зависит от условий испытания. Для сталей средней и высокой прочности можно отметить следующие общие закономерности изменения усталостного рельефа с ростом размаха коэффициента интенсивности напряжений доля микроскола с увеличением АЯ уменьшается при переходе от первого ко второму участку кинетической диаграммы усталостного разрушения иногда появляются области межзеренного разрушения на втором участке доминирует усталостная фрактура с микротрещинами на третьем участке кинетической диаграммы усталостного разрушения в ряде случаев наблюдаются бороздчатый рельеф и области с ямочным строением. [c.221]

Метод акустической эмиссии (АЭ) относится к диагностике и направлен на выяснение состояния объектов путем определения и анализа шумов, сопровождающих процесс образования и роста трещины в контролируемых объектах. Он базируется на регистрации акустических волн, возникающих в металле и сварных соединениях при нагружении в результате образования пластических деформаций, движения дислокаций, появления микро- и макротрещин. В основу метода положено явление излучения (эмиссии) упругих волн твердым телом при локальных динамических перестройках его структуры при его деформировании и локальном разрушении (пластическая деформация, скачкообразное развитие т )ещин). Метод применяется для выявления состояния предразруше-ния тяжело нагруженных конструкций сосудов высокого [c.254]

В процессе. кристаллизации структурные элементы неизбежно взаимодействуют друг с другом посредством контакта 1раничных слоев. При этом обязательно будут образовываться участки между конденсированными центральными областями структурных элементов, на которых произошел процесс слияния мелких пор, находившихся в граничных областях соседних элементов, и образовалась несплошность. Такая несплошность остается в макрообъеме закристаллизовавшегося сплава и оказывает влияние на процессы дальнейшей эволюции при эксплуатации образца. Несплошности играют роль генераторов при образовании субмикротрещин, микротрещин и др. Экспериментально доказано, чгто микро-трещины возникают и следуют в основном 1ю границам раздела структурных элементов твердого материала [51]. [c.138]

Для этого проведем анализ ситуации в окрестности вершины трещины по методологии комбинированной микро- и макромеханики разрушения и данным о напряженном состоянии в окрест-ностп вершины трещины [368] (рис. 47.3, рис. 47.5). Так, основываясь па понятии о критических локальных растягиваюхрих [c.357]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

При деформации промышленных металлов и сплавов положительная роль гидростатического давления ( всестороннего сжатия) возрастает 1) гидростатическое давление затрудняет межкристаллитную деформацию, способствующую хрупкости 2) происходит дополнительное уплотнение металла за счет залечивания микро-и макродефектов и макропор, возникающих в процессе пластической деформации. Залечиваются также дефекты, полученные в результате литья или предшествующей пластической деформации (трещины, каверны, мак-ропоры) 3) исключается и подавляется отрицательное влияние различных включений и фаз, выполняющих роль [c.518]

Рис. 42.2. Примеры микро- и макроветвления трещин а) увеличение в 200 раз 6) увеличение в 70 раз.

Процессы усталостного повреждения, условия возникновения и распространения трещин под циклической нагрузкой носят случайный характер, так как тесно связаны со структурной неоднородностью материалов и локальным характером разрушения в микро- и макрообъемах. Усталостные разрушения обычно возникают на поверхности, поэтому качество и состояние поверхности часто является причиной случайных отклонений в образовании разрушения. Эта особенность усталостных явлений порождает существенное рассеяние механических характеристик, определяемых при испытании под циклической нагрузкой. Рассеяние свойств при усталостном разрушении значительно превышает рассеяние свойств при хрупком и вязком разрушениях. В связи с этим статистический анализ и интерпретация усталостных свойств материалов и несущей способности элементов конструкций позволяют отразить их вероятностную природу, являющуюся основным фактором надежности изделий в условиях длительной службы. [c.129]

Эффект П.А. Ребиндера и его закономерности распространяются на полимерные материал1>1. Наиболее сильно он проявляется в условиях образования новых поверхностей, а также при наличии в твердом теле дефектов, в частности границ зерен. Адсорбируемые поверхностно-активные молекулы, стремясь покрыть всю поверхность тела, проникают в ультрамикроскопические трещины, мигрируя по их стенкам со скоростями, значительно превосходжцими скорость всасывания жидкости в зазор. Когда активные молекулы достигают мест, где ширина микро-тре1цины - зазора - равна размеру одной-двух молекул, адсорбционный слой своим давлением F стремится расклинить трещину силами Q для дальнейшего продвижения активных молекул (рис. 2.7) [32]. [c.57]

При действии статической нагрузки дислокации, возникающие в межфазной зоне, должны перемещаться на поверхность, однако граница покрытие — основной металл блокирует их. При этом покрытие может либо деформироваться, либо разрушаться. Микро-пластическая деформация определяет развитие субмикрорелаксаци-онных процессов у вершины распространяющейся трещины. [c.38]

В рассматриваемом случае реализован высокий уровень статической нагрузки, поскольку лопатка подвергается не только силовому, но и тем- пературному нагружению. Об этом свидетельство- вало расстояние между микроусталостными линиями. Уже в очаге разрушения оно составило доли миллиметра. При толщине лопатки около 2 мм это соответствует формированию не более 20 микро- линий в направлении развития разрушения, характеризующих продолжительность роста трещины в 20 полетных циклов. [c.613]

Абстрактные требования выполнения или невыполнения принципов нормальности ) и выпуклости, сформулированных в пространстве напряжений и деформаций (или нагрузок и перемещений), связаны с более привычными методами описания поведения материалов и конструкций. Основное внимание сосредоточено на обсуждении вопросов устойчивости и неустойчивости поведения материала и конструкции на микро- и макроуровнях. Показано, как устойчивое поведение конструкций или их элементов на макроуровне может скрывать протекание процесса разрущения на микроуровне (рост трещин и раскрытие ny TOi). Рассмотрена и противоположная ситуация, когда такие процессы, как потеря устойчивости волокна или слоя, неустойчивое разрущение на микро-уровне, изменение свойств в результате протекания химических реакций, неблагоприятно сказываются на поведении конструкции. [c.10]

Еще более важно, что влияние геометрических изменений на микро- или миниуровне в виде устойчивого и неустойчивого роста трещин, проявляющееся как нелинейность диаграмм а(е) или нагрузка — перемещение при нагружении, для последующей разгрузки или пренебрежимо мало, или такого типа [И], при котором сохраняется как выпуклость, так и нормальность в пространствах нагрузок и перемещений. Экстремальные принципы для приращения нагрузки или [c.24]

Чтобы обеспечить основу для обсуждения микро- и мак рорастрескивания композитов, рассмотрены некоторые результаты вязкоупругой механики разрушения. Основное внимание уделено влиянию вязкоупругости и истории нагружения на рост трещин и поведение при разрушении. Хотя здесь и рассмотрены некоторые общие черты взаимодействий между развивающейся трещиной и волокнами или частицами, в разделе не делается попытка строгого учета геометрических эффектов. [c.200]

Роль вязкоупругости в процессах микро- и макрорастрескивания при усталостном нагружении пока не вполне понятна. Низкая теплопроводность полимеров вместе с механизмами вязкоупругой диссипации может быть причиной значительного повышения температуры в кончике трещины и в больших по объему зонах разрушения композитов. По-видимому, чтобы получить хорошее представление об усталостных повреждениях и разрушении композитов, необходимо, принимая во внимание чувствительность полимеров к температуре, основательно исследовать и эту проблему. [c.218]

Другими фрактографическими характеристиками усталостных изломов, по которым можно делать заключение о скорости разрушения и уровне действующих напряжений, является размер микроплоп адок — плато, на которых расположены микро-усталостные полоски. Размер этих плато достаточно закономерно увеличивается с увеличением уровня напряжения. Характерным являются также вид микрорисунка в очаге излома и протяженность в изломе зоп с различным строением, т. е. зон, соответствующих первой, второй, третьей и четвертой стадиям развития усталостной трещины (табл. 11). Чувствительной и, по-видимому, более универсальной характеристикой оказалось отношение протяженности зоны ускоренного разрушения (третьей и четвертой стадий) к длине всей усталостной трещины [c.110]

Преимущественной областью применения оптической микро-фрактографии являются исследование кинетики разрушения, изучение особенностей строения излома в зависимости от вида, характера нагружения. Если излом из-за крупных габаритов образца или детали, очень грубой поверхности излома или вследствие каких-либо других причин не может непосредственно исследоваться на микроскопе, с него можно снять реплику. Методом реплик с помощью оптического микроскопа могут быть, выявлены такие дефекты материала, как поверхностные трещины, окисные плены, сварочные поры и другие характерные осо-бености строения излома. Возможно исследование количества и формы избыточных фаз, присутствующих на поверхности из-186 [c.186]

Исследование деформационного рельефа в процессе испытаний на кратковременную прочность в вакууме показало, что микро-трещины на образцах в. литом состоянии зарождаются по мож-дендритным осям и границам зерен вблизи крупных карбидов в виде пор, которые, развиваясь и объединяясь, образуют микротре-щины (рис. 1, б). Можно предположить, что почти все удлинение обусловлено межкристаллитными трещинами и микротрещипамп по осям дендритов, что, по-видимому, связано с охрупчиванием об.ластей, обогащенных. легирующими элементами, и расклинивающим в.лиянием крупных карбидов. [c.154]

Если ЭД.С. деформационного гальванического элемента недостаточна для дальнейшего коррозионного подрастания пит-тинга (не превышает общий фоновый уровень электрохимической гегерогеНносги металла), углубление его после окончания 2-го периода прекратится и перерождение питтинга в собственно трещину не произойдет. Таким образом, основное условие перерождения микротрещины (питтинга) в развивающуюся микро тре1цину — превышение эд.с, пары Эванса, равное произведе-66 [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...