Разрушения критерий максимального напряжения

Направление развития трещины при хрупком разрушении так же, как и при усталостном, перпендикулярно ориентации максимальных нормальных напряжений, приложенных к зерну поликристаллического материала, примыкающего к вершине трещины (см. подраздел 2.3.2). В этом случае, как показано в подразделе 4.1.2, наиболее адекватное описание траектории развития трещины дает критерий Иоффе — критерий максимальных напряжений [435]. В работе [435] продемонстрировано весьма удовлетворительное совпадение результатов расчета по критерию Иоффе с экспериментальными данными по анализу закритического роста трещин. [c.244]

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]

Наиболее общими критериями, определяющими направления развития трещины, являются критерий максимальных растягивающих напряжений, который был впервые предложен Е. Иоффе [435], критерий максимума потока энергии, предложенный Г. П. Черепановым [257], а также критерий минимума плотности энергии, разработанный Дж. Си [412—414]. На основании этих критериев трещина распространяется в направлении, перпендикулярном действию максимальных растягивающих напряжений, максимума потока энергии в вершину трещины или в направлении минимума плотности энергии. Указанные критерии были предложены для анализа поведения трещины при хрупком разрушении. В условиях усталости, как было показано в гл. 2, направление развития трещины перпендикулярно направлению действия максимальных нормальных напряжений, приложенных к зерну поликристаллического материала, примыкающего к вершине трещины. Отметим, что такое поведение [c.193]

Таким образом, расчет в условиях сложного напряженного состояния сводится к расчету при обычном растяжении. Весь вопрос заключается только в том, как определить эквивалентное напряжение. И вот здесь нам приходят на помощь те самые критерии пластичности и разрушения, о которых обстоятельно было рассказано на предыдущих лекциях. Мы начнем с критерия максимальных касательных напряжений. [c.81]

Снижение предела выносливости с увеличением размеров детали получило название масштабного эффекта. Этот эффект следует рассматривать как очевидное следствие того, что максимальное напряжение в образце, а тем более в детали, не характеризует полностью процесс усталостного разрушения, а предел выносливости, как уже указывалось, не выражает в чистом виде свойств материала. Статистический характер возникновения микротрещин тесно связан с неоднородностью напряженного состояния в пределах малых объемов, и геометрическое подобие, как критерий для оценки усталостного разрушения, потребовало бы геометрического подобия всех кристаллов в структуре и даже геометрического подобия их строения. Но эти условия при переходе от малого образца к большому не соблюдаются. Естественно поэтому, что не сохраняя полного геометрического подобия, мы не получаем и силового подобия. [c.490]

В этой задаче критические напряжения по энергетическому методу и по б -модели не совпадают друг с другом (по б -модели критическое напряжение выше, чем по энергетическому критерию). Несовпадение результатов по разным критериям происходит вследствие существования двух видов критериев наступления критического состояния — необходимых и достаточных [123, 195, 438]. К первым относится энергетический критерий, а ко вторым — бк-модель, а также теория, основанная на достижении максимальным напряжением (или средним напряжением в пределах характерного интервала, см. 11) у вершины трещины значения теоретической прочности. Предполагается, что для дви>кения трещины необходимо соответствующее перераспределение энергии, при котором выделяющаяся энергия, перекрывает поглощение энергии на разрушение. В то же время может оказаться, что этого [c.235]

Критерием стойкости металлов статической водородной усталости считают максимальное напряжение, ниже которого разрушение не наступает в течение базового времени испытаний в агрессивной среде. Для оценки сопротивления материалов статической водородной усталости можно применять гладкие цилиндрические образцы (рис. 41). При изготовлении образцов механической [c.89]

Сопротивление усталости — свойство материала противостоять процессу постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящему к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Критерием сопротивления усталости является предел ограниченной выносливости — максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее задаваемой циклической долговечности. Циклическая долговечность оценивается числом циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения. [c.222]

Этот результат, конечно, является следствием принятого предположения о линейности связи напряжений с деформациями. Несмотря на то что простота проведенного исследования была достигнута тем, что рассматривалась лишь часть поверхности прочности, лежащая в первом квадранте, выводы (20) и (26) сохраняются и для критерия разрушения во всей области изменения входящих в него переменных (т. е. для соотношений (14а) или (146)). Доказательство этого утверждения можно провести или по индукции, или же при помощи более сложных алгебраических выкладок. В частности, можно записать критерий максимальной деформации в более общем виде, соответствующем всей области изменения переменных ei и еа (при — Хв< <ев<- б) раскрывая скобки в левой части уравнения (146) и сравнивая получившееся выражение с левой частью уравнения (10), получаем [c.422]

Из того факта, что критерий максимальной деформации описывается, как показано на рис. 4, кусочно линейными функциями, следует необходимость наложения дополнительных ограничений на поверхность прочности в пространстве напряжений, обеспечивающих согласование критерия с известными физическими представлениями о явлении разрушения. В случае плоской деформации пластин из анизотропного материала, подчиняющегося закону Гука (утверждение (20)), критерий максимальной деформации можно записать через максимальные напряжения [c.423]

Количественная оценка влияния вида напряженного состояния на сопротивление разрушению зависит от индивидуальных особенностей исследуемого материала. Следовательно, выражения критериев прочности по конструкции должны включать кроме характеристик напряженного состояния параметры, отражающие индивидуальные особенности материала в конкретных условиях испытания. Однако о долговечности материала при том или ином напряженном состоянии часто судят только по величине той или иной характеристики напряженного состояния без достаточного учета комплекса свойств материала. При этом, как правило, в качестве критерия длительной прочности используют одну из характеристик напряженного состояния. В одних исследованиях результатом анализа испытаний выявлена возможность использования в качестве критерия длительной прочности величины максимального нормального напряжения (ст ), в других хорошее соответствие результатов опыта с расчетом получено при использовании в качестве критерия интенсивности напряжений (о/). [c.131]

В настоящее время за критерий усталостного разрушения принимается опять же максимальное напряжение, которое сопоставляется с пределом выносливости и считается ответственным уже не только за местное механическое состояние, но и за общую прочность детали. Совершенно естественно, что такой подход не обладает топ степенью полноценности, которая нужна для ведения практических расчетов. Возникает необходимость введения целого ряда поправок. [c.98]

Критерий показывает, что разрушение металла происходит в момент, когда сумма внешних и внутренних напряжений превысит прочность наиболее слабого звена, которую характеризуют лапласовы напряжения Дуу/ гр. Эти напряжения фактически являются потенциальным барьером разрушения, выраженным в напряжениях. Слабым звеном могут быть межзеренные или межфазные границы с наибольшей поверхностной энергией у , поскольку для них Ду = У Уд = где у - удельная энергия свободной поверхности, а также границы с максимальным расстоянием Огр- [c.256]

Таким образом, для прогнозирования термоциклической прочности элементов конструкций необходимо обстоятельное исследование реальной термомеханической нагруженности и получение корректной информации о предельном состоянии материала по критериям усталостного и квазистатического малоциклового разрушения с учетом параметров действительного цикла упругопластического деформирования в максимально напряженных зонах конструкции. [c.29]

Повышение эксплуатационных нагрузок и снижение запасов прочности приводят к тому, что расчеты прочности и надежности по критериям сопротивления длительному и циклическому разрушению должны осуществляться не только в напряжениях, как это традиционно имело место, а в деформациях. Это связано с тем, что в неупругой области небольшим изменениям номинальных напряжений соответствуют еще меньшие изменения максимальных напряжений в перенапрягаемых зонах и существенные изменения местных деформаций. Поэтому для случаев однократного и малоциклового нагружения в упругопластической области необходима разработка методов кинетики местных дефор.маций и деформационных критериев разрушения. [c.69]

Чрезвычайно большая долговечность при ао/а = О (простое растяжение) обусловлена тем, что, хотя трещина частично и проникает через стенку цилиндра, но разрушения еще не наблюдается. Следовательно, время до образования поверхностных трещин почти не зависит от отношения напряжений (принимая в качестве критерия эквивалентное напряжение), однако периоды распространения трещин существенно различаются. Можно считать, что у тех материалов, у которых образование трещин происходит быстро, а период их распространения довольно длительный, напряженное состояние и форма образцов оказывают влияние на результаты испытаний (например, на рис. 5.14). Если такое влияние устранить (например, путем проведения испытаний на ползучесть до разрушения с использованием плоских образцов, подвергнутых двухосному растяжению), то это должно дать возможность определить насколько применимы максимальные главные напряжения или эквивалентные напряжения Мизеса для анализа результатов. [c.143]

Поскольку особенностью хрупких материалов является разрушение их без предварительных пластических деформаций, можно считать, что разрушения вызывают максимальные напряжения термоупругости. Следует оговориться сразу, что существует статистическая теория Мэйсона и Смита [2], которая на основе теорий статистической прочности Вейбелля [3] предполагает, что разрушение хрупких материалов наступает не в момент максимальных напряжений, а в момент так называемой максимальной опасности разрушения, обусловливаемой как величиной напряжения, так и величиной объема, находящегося в напряженном состоянии. При этом находится напряженное состояние образца, соответствующее максимальной вероятности разрушения. Наши эксперименты по испытаниям металлокерамических материалов, а также работы Мэнсона и Смита [2] показывают, что заметные расхождения между теорией максимальных напряжений и теорией максимальной опасности разрушения имеют место при значениях критерия Био В1 > 1 -У 2. [c.350]

Рис. 3.33. Расчетные и экспериментальные значения напряжения в начале расслоения для графито-эпоксидного слоистого композита ТЗОО/5208 [ 30°) /90°] при растяжении. Сплошная линия — критерий разрушения по эф ктивному напряжению [уравнение (2)] штриховая линия — критерий максимального напряжения I — экспериментальные данные.

Описанную здесь двойственность в характере разрушения удобно иллюстрировать с помощью так называемой диаграммы механических состояний испытуемого образца, когда по оси абсцисс откладываются эквивалентные напряжения по критерию максимальных напряжений растяжения а по оси ординат — эквивалентные напряжения по критерию максимальных касательных напряжений а з (рис. 6.5). Эта диаграмма связана с именами Н. Н. Давиденкова и Я. Б. Фридмана. Поясним порядок работы с диаграммой. Рассмотрим, к примеру, процесс растяжения стержня. При нарастании нагрузки увеличиваются значения и а , на графике получаем последовательность точек, ложащихся на непрерывную линию, которую назовем путем нагружения. Для растяжения имеем = о и ст з = ст, а путь нагружения представляется отрезком прямой, наклоненной под углом а к оси абсцисс, причем tga = aэкв/ст кв = ст/ст= 1. Для случая чистого сдвига путь нагружения также будет отрезком прямой, но tga =(т - (- т))/т = 2. Саму ось абсцисс надлежит считать путем нагружения для трехосного равномерного растяжения, когда а, = Оа = стд и ст = О и tga = 0. Кроме того, ось ординат является путем нагружения двухосного сжатия, когда (Т1 = 0, Стз<0, аз<0, сТэкв = 0 и 1 а = оо. Эту ось ординат также следует считать путем нагружения для любого трехосного сжатия, за исключением случая гидростатического сжатия, когда а = а2 = стз<0. [c.143]

Предложенный в рамках настоящей работы подход к определению направления развития усталостной трещины, хотя и наиболее адекватно отражает физические процессы на микроуровне, в расчетном плане достаточно трудно реализуем. Сложность реализации предложенного подхода в первую очередь связана с необходимостью детализации анализа НДС до масштабов зерна поликристаллического тела. Так, при использовании МКЭ размер КЭ у вершины трещины должен быть порядка размера зерна, что приводит к существенному увеличению разрешающей системы уравнений. Упростить расчетную процедуру можно, используя критерий максимальных растягивающих напряжений Иоффе [435]. В этом случае расчет траектории проводится непосредственно с позиций механики сплошного деформируемого тела, что дает возможность не анализировать НДС до масштаба зерна, а аппроксимировать тело гораздо более крупными КЭ. Хотя критерий Иоффе не учитывает физических особенностей разрушения материала у вершины трещины, расчет по нему дает достаточно хорошее совпадение с экспериментальными результатми по направлению роста трещин усталости [180]. [c.194]

Согласно модели среза разрушение происходит по плоскости действия максимальных касательных напряжений (рис. 6.3). На это, в частности, указывает срез по конической поверх ности в области шейки при растяжении стержневого образца (см. линии АВ и А1В1 на рис. 6.4). Именно здесь эта коническая поверхность соприкасается с плоскостями действия максимальных касате.тьных напряжений. При этом к моменту возникновения предельного состояния разрушения эти касательные напряжения достигают своего наибольшего значения, определяемого сопротивлением срезу т ре,,. Критерий разрушения аналогичен по форме критерию пластичности (6.8), но включает другую постоянную материала [c.141]

Что касается экспериментального определения величины то соответствующие опыты должны проводиться в условиях трехстороннего растяжения одинаковыми главными напряжениями (сТх = Ог = стд > 0). Только в таких опытах полностью отсутствуют касательные напряжения, что и исключает возможность среза. В пятидесятых годах нашего столетия многочисленные исследователи пытались поставить подобные опыты, однако не удалось найти соответствующие технические средства. Предлагавшгсеся косвенные методы давали противоречивые результаты и были отвергнуты. Невозможность непосредственного нахождения (То,,р и ее оценка величиной Стр снижает практическую ценность критерия наступления предельного состояния разрушения (6.22), т. е. критерия максимальных растягивающих напряжений. [c.145]

Критерий максимальных касательных напряжении. Отпетстпеп-ными за разрушение иризиаются касательные напряжения. Разрушение наступает, если значение максимального касательного напряжения равно [c.445]

Равенства (7) — (10) выражают напряжения (деформации) в главных осях каждого слоя через результирующее усилие М, воздействующее на слоистый материал. С учетом этих напряжений в критерии разрушения можно оценить прочность каждого слоя материала и определить запасы прочности, соответствующие принятому критерию. Если критерий разрушения ч )ормулируется через максимально допустимые напряжения (деформации), то отрицательный запас прочности некоторого слоя свидетельствует о нарушении сплошности материала и не обязательно соответствует его разрушению. Разрушение определяется предельными напряжениями для слоя. Нарушение сплошности материала связано с образованием трещин в связующем при растяжении слоя в поперечном направлении и приводит к изменению его термомеханических характеристик. [c.86]

Расчет по предельным нагрузкам аналогичен расчету по максимальным нагрузкам — напряжения (деформации) во всех слоях так же, как и ранее, должны быть выражены через действующую нагрузку. В критерии разрушения используются предельные напряжения (деформации) для однонаправленного материала. Для материала с симметрично расположенными слоями, находящегося в условиях безмоментного нагружения, предельная поверхность может быть, как и ранее, получена пересечением поверхностей разрушения всех слоев при различных комбинациях усилий NJ N11 и Nxy [c.91]

Рис. 18. Данные о разрушении, снесенные па плоскость (ai, Стг) напряжения указаны в килофунт/дюйм1 а — используется тензорно-полиномиальный критерий, б — используется критерий максимальной деформации s — используется модифицированный критерий Мизеса — Хилла.

Критерии оценки разрушения слоистого материала. За расчетный предел прочности принимается максимальное напряжение в слоистом материале, при котором еще не происходит механического разрушения. Его легко определить при испытании на растяжение однако определение предела прочности на сжатие, например, для образца пз композита бор — эпоксидная смола весьма затруднительно. При разрушении плоского вырезанного образца могут расщепиться его концы. Если концы приклеены или зан<аты, разрушение монют произойти путем поперечного коробления. Если обеспечена достаточная опора в поперечном направлении, при разрушении образец могкет растрескаться вдоль по волокнам в результате эффекта Пуассона. Какой из этих способов разрушения соответствует реальному пределу прочности на сжатие, не очень попятно, так как в зависимости от методики испытаний величина прочности па сжатие колеблется от 14 000 до 32 000 кгс/см . [c.98]

Растрескивание по поверхностям раздела носит преимущественно энергетический характер с высокой граничной энергией, так как работа разрушения представляет собой разницу между суммой поверхностных энергий частицы и матрицы и энергией поверхности раздела частица — матрица. Критерий в напряжениях для зарождения трещины разработан в [4, 84] на основе предположения, что нарушение связи будет происходить в том случае, когда локальные напряжения превысят прочность границы между матрицей и частицей. В работе [84] проанализирована задача о внутреннем шейкообразовании между частицами и показано, что нарушение связи не произойдет, если прочность границы раздела будет превышать величину максимальной компоненты растягивающего напряжения при пластическом течении а , т. е. когда [c.71]

При расчетах прочности по местным напряжениям и деформаниям на стадии образования трещин в зонах максимальной локальной нагруженности используют рассмотренные в гл.3.1 и 3.2 критерии разрушения. Зоны максимальной локальной нагруженности, в первую очередь, определяются наличием концентрации напряжений - конструктивной (отверстия, выточки, буртики, резьба, канавки и др.), технологической (сварные швы, поры, включения и др.), [c.165]

При обработке диаграмм Р - V определяются силовые критерии разрушения в виде напряжений по нетто- и брутто-сечениям Од и коэффициентов интенсивности напряжений соответствующих нагрузке, определенной по методу 5 %-й секущей, а также, Ос и К, соответствующих максимальной нагрузке Р . Коэффициенты интенсивности напряжений Кд и К для цилиндрических образцов вычислялись согласно сравнительному анализу К, -тарировочг1Ых функций, по формулам 9 и 11 табл. 7.2. [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...