Распространение трещин

Для хрупкого разрушения типична острая (рис. 50, а), часто ветвящаяся трещина, большая скорость ее распространения и отсутствие пластической деформации при ее распространении. Трещина движется за счет накопленной упругой энергии. [c.72]

Как было отмечено, вязкое разрушение характеризуется волокнистым (чашечным) изломом н определенной величиной работы распространения трещины, а хрупкий — кристаллическим (ручьистым) изломом при практически нулевом значении работы распространения. [c.73]

Отсюда, испытывая образцы с разной остротой надреза и экстраполируя полученные значения на нуль радиуса надреза (рис. 61), получим ударную вязкость образца с надрезом, равным нулю, или с трещиной, т. е. работу распространения трещины (Др). [c.81]

В этом случае Др =Sap (t показывает температуру испытания), где В-доля волокна в изломе, а Др — полная работа распространения трещины. Вы- [c.81]

Однако всякое упрочнение, проведенное указанными способами (кроме измельчения зерна и легирования никелем), снижает вязкость (повышает порог хладноломкости и уменьшает работу распространения трещины). [c.364]

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]

Из приведенных выше зависимостей следует, что при известных характеристиках сопротивления материала развитию трещины для анализа усталости элементов конструкций необходимо располагать значениями КИН на пути распространения трещины. Поэтому должны быть рассмотрены, во-первых, методы определения траектории развития трещины, а во-вторых, методы определения КИН. [c.193]

Модель Райса—Джонсона [397] основана на решении задачи о распределении деформаций перед трещиной с учетом изменения геометрии ее вершины в результате пластического течения. В отличие от ранее полученных в приближении малых геометрических изменений вершины решений учет затупления приводит к предсказанию концентрации деформаций в области порядка раскрытия б перед вершиной. Деформационный критерий бхх = е/ можно записать с использованием полученного в работе [397] решения e = Ехх г18) в виде соотношения б = = air, где ai —константа, связанная с е/. Принимая, как обычно, в качестве дополнительного условия распространения трещины [c.228]

С целью проверки эффективности и определения границ применимости предложенных методов был проведен расчет нескольких модельных задач о распространении трещин, имеющих приближенные аналитические решения. На рис. 4.20 представлены графики зависимости скорости высвобождения упругой энергии от СРТ для задачи о движении с постоянной скоростью бесконечной трещины в однородном поле растягивающих напряжений [177, 178]. Поскольку в рассматриваемой задаче НДС в дви- [c.249]

При расчете развития усталостной трещины, производившемся в осесимметричной постановке, учитывалось перераспределение ОСН, происходящее в процессе нагружения образца до образования трещины. Траектория распространения трещины и ОСН после сварки и нескольких циклов нагружения (система ОН отвечает условию приспособляемости) показаны на рис. 5.12. Расчет КИН и долговечности проводили до момента, когда глубина трещины соответствовала 0,7 ее толЩ Ины (рис. 5.31), так как при испытаниях такого рода характерно развитие трещин не только с растянутой стороны, но и со сжатой внутренней стороны и объединение их наступает на расстоянии приблизительно 0,3 толщины диска относительно сжатой стороны. [c.325]

При распространении трещины по телу зерна может происходить как вязкое, так и хрупкое разрушение. Межзеренное разрушение всегда является хрупким. Надо отметить, что межзеренное разрушение присутствует всегда, но больше проявляется при хрупком разрушении. [c.51]

Склонность к хрупкому разрушению в первую очередь определяется работой распространения трещины. [c.68]

Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку, при этом увеличиваются временное сопротивление и предел текучести, а пластичность и вязкость уменьшаются. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Фосфор повышает порог хладноломкости стали и уменьшает работу развития трещины. Сталь, содержащая фосфор на верхнем пределе, для промышленных плавок (0,045 %), имеет работу распространения трещины в 2 раза меньшую, чем сталь, содержащая менее 0,005 % Р, Каждая 0,01 % Р повышает порог хладноломкости стали на 20— 25 °С. [c.130]

Рис. 7.10. Влияние интенсивности напряжения в вершине трещины на скорость распространения трещины

Так как площадь под кривой 010 пропорциональна работе разрушения, то площадь 0Z0" равна работе, которая была не- обходима для зарождения трещины работа зарождения трещины— Лэ ), а площадь 0"Z0 — работе, необходимой, чтобы распространить трещину на все сечение (коротко — работа распространения трещины — Лр). Таким образом, вся работа затра-чвнная /4полн з [c.64]

Из опнсанного механизма р 1зрушения вытекает, что образование трещины и ее рост до критической величины (критическая трещина характеризуется тем, что в ее устье напряжение достигает значения теоретической прочности) происходит в результате движс[ ия дислокаций, тогда как распространение трещин (сверх критической длины) происходит без пластической деформации. [c.72]

Как говорилось выше, надежным конструкционным материалом является такой, в котором работа распространения трещины не равна нулю. Поэтому эксплуатировать в сколь-нибудь ответственных случаях металл при температуре ниже Ти нельзя. Лучше в"его применить материал, у которого Тв лежит ниже температуры эксплуатациг Разница между температурой эксплуатации и Tso (поскольку допустимо во многих случаях некоторое количество хрупкой составляющей в изломе) называют запасом вязкости. [c.74]

Рис. G1, Определенно работы распространения трещины MiiTOflOM экстраполяции

Работу распространения трещины можно получить прямым испытанием (по Я. Б. Фридману и Б, А. Дроздсвскому) образцов с заранее нанесенной трещиной (рис. 60,fl). Очевидно, при испытании такого образца получаемая ударная вязкое1Ь равна работе распространения, так как трещина готова и Пг. — О. Оба метода дают практически одинаковые значения Пр, и использование того или иного метода, определяется практической целесообразностью. [c.81]

Усталостное разрушение происходит в три этапа — постепенное накопление напряжений до возникновения трещины (рис. 63) — зона /, распространение трещины — зона II, долом — зона III. Важно при работе в зоне ограниченной выносливости (выше t-i) не только, чтобы время до зарождения трещин (зона I) было бы возможно больше, по и чтобы зона // была бы возможно шире, чтобы было время обнаружить усталостную трещину н снять деталь с аксплуатацин. [c.83]

Тем не менее, возможности термического улучшения также не безграничны. Как и в случае других видов упрочнения — при увеличении прочности термически улучшенной стали снимаются вязкие свойства. На рис. 288 показана зависимость работы распространения трещины от предела прочности стали в улучшенном состоянии (типа Х5М2СФ). [c.366]

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]

Рассмотрим принципиальную возможность моделирования влияния пластического деформирования на 5с, исходя из увеличения сопротивления распространению микротрещины в результате эволюции структуры материала в процессе нагружения. Можно предположить, по крайней мере, две возможные причины увеличения сопротивления распространению трещин скола в деформированной структуре. Первая — это образование внут-ризеренной субструктуры, играющей роль дополнительных барьеров (помимо границ зерен), способных тормозить мнкро-трещину. Наиболее общим для широкого класса металлов структурным процессом, происходящим в материале при пластическом деформировании, является возникновение ячеистой, а затем с ростом деформации — фрагментированной структуры [211, 242, 255, 307, 320, 337, 344, 348, 357, 358]. Второй возможный механизм дополнительного торможения микротрещин — увеличение разориеитировок границ, исходно существующих взернз структурных составляющих (например, перлитных колоний). Первый механизм, по всей вероятности, может действовать в чистых ОЦК металлах с простой однофазной структурой. Второй, как можно предполагать,— в конструкционных сталях. [c.77]

Влияние частоты нагружения на скорость распространения трещин усталости подробно изучалось Т. Екобори и К. Сато [436] методами механики разрушения. Испытывались образцы из алюминиевого сплава 2024-ТЗ и малоуглеродистой стали SM-50, представляющие собой полосу с центральным отвер- Стием и инициирующими прорезями. Частота нагружения изменялась в диапазоне от 1 до 8000 цикл./мин. Результаты эксперимента описываются зависимостью [c.199]

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]

Рис. 4.19. Распространение трещины скола через границу зерна в стали 15Х2М.ФА

Иида, Кобаясн. Скорость распространения трещин в пластинах из сплава 7075-Т6 при циклическом растяжении и поперечном сдвиге//Теор. осн. инж, расчетов (серия Д),— 1969,-91, № 4,—С. 210—214. [c.367]

Карзов Г. П., Костылев В. И., Марголин Б- 3. Определение параметров механики разрушения и скорости распространения трещин при импульсном нагружении элементов конструкций//Судостроит. пром-сть.— Сер. Материаловедение Сварка. — 1989. — Вып. 7. — С. 87—95. [c.368]

Вязкое п хрупкое разрушения можно связать с энергоемкостью процесса разруи1ения при том или ином виде испытания. Вязкому разрушению соответст-пуют обычно большие значения поглощенной эиерши, т. е. большая работа распространения трещины. Энергоемкость хрупкого разрушения мала и соответственно работа распространения трещины также мала. [c.51]

Браун с сотрудниками показали [33], что титановые сплавы, обладающие при прочих равных условиях превосходной стойкостью в морской воде, подвергаются транскристаллитному КРН, если на поверхности есть концентраторы напряжений. Гладкие образцы могут быть стойкими. Отмечают, что КРН технического титана, содержащего большое количество кислорода (0,2—0,4 %), и различных других сплавов, включая 8-1-1, происходит только в водных растворах в присутствии С1 , Вг и 1 . Ионы F , SO4", 0Н , NOi и lOj не только не вызывают КРН, но могут замедлять распространение трещин в некоторых сплавах, склонных к КРН в дистиллированной воде (например, эффективна добавка 100 мг/л KNO3) [34, 35]. Некоторые из указанных анионов также ингибируют КРН в присутствии галогенид-ионов в этом отношении их действие сходно с влиянием посторонних анионов на поведение аустенитных нержавеющих сталей (см. разд. 18.5.3). [c.377]

Сплав 8-1-1 разрушается и в чистом метаноле. Примечательно, что добавление небольших количеств С1" в дистиллированную воду или метанол не увеличивает скорость распространения трещин, а для ингибирования растрескивания в метаноле требуется меньше нитрата калия (10 мг/л), чем в случае воды [34]. Обнаружено также, что напряженный сплав склонен к растрескиванию в таких безводных растворителях, как I4 и Hj la. [c.377]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...