Испытания на вязкость разрушени условия

Нами изложены лишь некоторые подходы к оценке сопротивления материалов хрупкому разрушению, основанные на испытаниях на вязкость разрушения. Именно в этом направлении следует ожидать решения многих важных задач прогнозирования поведения материалов в конструкциях в условиях низких температур, а также создания расчетных методов предотвращения хрупких разрушений деталей машин и сварных соединений. [c.34]

Испытания на вязкость разрушения. Для оценки стойкости сталей против хрупкого разрушения определяют вязкость разрушения или коэффициент интенсивности напряжения в условиях плоской деформации и мгновенного роста трещины Kiz (см. раздел Методы механических испытаний ). [c.51]

Цель испытаний на вязкость разрушения при плоской деформации заключается в получении воспроизводимых значений нижнего предела вязкости материала, испытанного в достаточно толстом сечении, в котором можно пренебречь вкладом, вносимым губами среза. Кроме того, разрушение должно происходить в квази-упругих условиях, т. е. размер пластической зоны при разрушении должен быть значительно меньше, чем общее сечение образца. Еще одно требование заключается в том, что пластическая область у вершины трещины должна быть малой по сравнению с длиной трещины, так что критическое состояние трещины может быть одно- [c.123]

В гл. V было показано, что путем применения стандартных методов испытаний можно получать представительные значения вязкости разрушения в условиях плоской деформации. Для получения достоверных результатов при испытаниях относительно вязких материалов необходимо иметь образцы настолько больших размеров, что они могут оказаться непредставительными для реальных конструкций. Кроме того, потребитель обычно требует проведения контроля качества металла каждой партии, чтобы иметь уверенность, что весь металл удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям. Очевидно, что массовые стандартные испытания на вязкость разрушения следует использовать только для высокопрочных хрупких материалов, так как из-за слишком больших размеров образцов расходуется неоправданно много металла. Поэтому естественно возник интерес к проведению испытаний с целью определения сопротивления материалов быстрому разрушению на образцах, не требующих много металла, которые легко можно испытать в лаборатории. Измеряемый параметр должен быть количественно связан с вязкостью разрушения материала, для того чтобы можно было воспользоваться всеми преимуществами анализа напряжений, проведенного в линейно-упругой механике разрушения. [c.142]

Характеристики материала, включая влияние внешних условий, описаны в разделе IV. Методы определения пригодности материала рассмотрены с точки зрения механики разрушения и переходных температур. Перечислены преимущества и недостатки различных методов испытания на вязкость разрушения, а также рассмотрены компромиссные решения при одновременном учете прочности материала и вязкости разрушения, особенно в тех случаях, когда материал может иметь дефекты. [c.71]

Более полную характеристику вязкости металлов дают испытания на вязкость разрушения. В этих испытаниях строят диаграммы разрушения, показывающие зависимость прироста длины треш,ины от приложенного напряжения (или числа циклов нагружения), что позволяет вычислять вязкость разрушения. Она характеризуется величиной коэффициента интенсивности напряжений К (кгс/мм ) в вершине трещины или силой О (кгс/мм, кгс-м/см ), необходимой для продвижения трещины на единицу длины. К я О связаны между собой соотношениями О = KVЯ для плоского напряженного состояния, когда напряжение по толщине образца равно нулю и разрушение происходит посредством сдвига. При этом плоскость излома составляет с плоскостью образца угол, близкий к 45°, или О — I — ц) / для условий плоской деформации, где ц — коэффициент Пуассона. В этом случае плоскость излома перпендикулярна поверхности образца, деформация по толщине равна нулю и разрушение происходит путем отрыва. [c.158]

Испытания на коррозионное растрескивание могут проводиться либо в условиях, вызывающих разрушение материалов (испытания на растяжение, на вязкость разрушения и усталость), либо путем определения времени появления первой трещины. Последний вид испытаний состоит в фиксации нагруженных образцов в специальных приспособлениях или с помощью соз- [c.495]

Целью испытаний с определением КРТ являлась разработка методики, позволяющей измерять значение б непосредственно по смещению ножей, прикрепленных к образцу. Только недавно стала понятна необходимость фиксирования начала роста трещины и определения значения б,-. Вследствие того что б,- дает заниженную оценку пластичности у вершины трещины по сравнению с б ,ах. все еще идет дискуссия о том, какая из двух цифр является более важной для практики. Между значениями б , полученными на образцах с усталостными трещинами, и бп,ах. измеренными на образцах с прорезями, существует десятикратная разница. Последние значения довольно успешно использовались для прогнозирования поведения конструкций в условиях эксплуатации. (Эти предсказания, однако, были основаны на экспериментальных тарировках с использованием больших плит с прорезями, и зачастую в них вкрадывались те же ошибки, что и для случаев небольших образцов с прорезями [7].) Для правильного сравнения б и б ах необходимо изучить рост вязкой трещины до достижения максимальной нагрузки. Некоторые стороны этой проблемы сходны с решением задачи разрушения образцов промежуточной толщины, испытываемых на вязкость разрушения (гл. V, раздел 6). [c.152]

Величины механических характеристик могут быть получены в лабораторных условиях доведением образцов до разрушения или чрезмерной деформации. Наиболее распространены испытания на растяжение и сжатие, так как они относительно просты, дают результаты, позволяющие с достаточной достоверностью судить о поведении материалов и при других видах деформации. Часто целью испытаний является определение твердости и ударной вязкости. [c.131]

Значительный интерес представляет определение таких значений т, при которых деталь с трещиной оказывается в области нечувствительности к трещине (при этом п = Па, а = 1, разрушение пластическое). На примере испытания малоуглеродистой стали при комнатной температуре можно показать возможность появления области нечувствительности материала к трещине и определить пороговые значения т [35]. Оказалось, что при т<-п прочность тела с трещиной падает, а при т п прочность тела не зависит от длины трещины (при условии, что она меньше или равна допускаемой согласно расчету). Таким образом, был получен ответ на непростой вопрос о допускаемой длине трещины при пластическом разрушении без потери несущей способности. Следует, однако, не забывать о возможности изменения условий нагружения, приводящих к охрупчиванию. В этом случае желательно проводить расчет по Ирвину с введением вязкости разрушения К,с. Допустимая длина трещины, полученная из пластического расчета, должна быть меньше критической, следующей из условия К = К, . [c.294]

Для количественного сопоставления склонности материалов к хрупкому разрушению в зависимости от температурных условий эксплуатации широко используется способ серийных испытаний на ударную вязкость стандартных образцов с надрезом. По результатам этих испытаний обычно строят температурные зависимости ударной вязкости Ои и доли вязкой составляющей в изломе Fb- Для хладноломких металлов эти зависимости имеют резкий спад, по которому определяют критическую температуру хрупкости Гкр. При более пологих переходах в область хрупкого состояния используют условные приемы определения Гкр по допуску на снижение Дн или Fs- Полученная из испытаний критическая температура хрупкости Гкр(°К) сопоставляется с минимальной температурой металла в условиях эксплуатации Та. [c.20]

Таким образом, предельное состояние элемента конструкции с усталостной трещиной в эксплуатации достигается при некотором уровне эквивалентной вязкости разрушения материала. В результате этого предельная длина трещины может быть отлична от той, что соответствует стандартным условиям испытаний материала. Это отличие полностью определяется величинами поправочных функций на реализуемые условия нагружения. Введение представления об эквивалентных характеристиках материала для описания его поведения в условиях эксплуатации позволяет после разрушения элемента конструкции проводить оценку значимости факторов эксплуатационного воздействия на материал в момент его разрушения. [c.118]

Включение в уравнение (4.3) значения вязкости разрушения ставит дополнительную задачу в определении ее величины в случае воспроизведения реализованного процесса роста трещины или моделирования этого процесса. При этом не снимается проблема изменения величины показателя степени в уравнении Париса для разных классов материалов и разных условий испытания, на что было указано с учетом эффекта пластического затупления вершины трещины, используемого для описания кинетических кривых для усталостных трещин [7], Проблема рассматривается в дан- [c.189]

Вязкость разрушения. Для критерия вязкости разрушения / i , принятого в линейной упругой механике разрушения с присущими ей ограничениями размерных соотношений образцов для испытаний в условиях плоской деформации, не могут быть получены корректные значения на вязких аустенитных материалах, если не использовать для испытаний образцы очень больших толщин. Однако такие толщины не характерны для поперечных сечений полуфабрикатов, используемых в реальных конструкциях криогенной техники. Кроме того правильный расчет таких конструкций или деталей в случае разрушения должен предусматривать пластическое их разрушение (в упругопластической области), а не катастрофическое (линейное упругое разрушение). Поэтому все характеристики разрушения были получены с помощью критерия [c.336]

Существует несколько методов получения данных по КР алюминиевых сплавов на образцах с предварительно нанесенной трещиной. Один из них включает испытания серии образцов с усталостными трещинами при постоянных нагрузках, чтобы получить ряд текущих коэффициентов интенсивности Кх в условиях плоской деформации ниже значения вязкости разрушения Кхс-Если трещины развиваются в результате КР, то уровень Кг воз растает до тех пор, пока не будет достигнуто значение Кгс и не произойдет разрушение. Пороговый уровень К кр может быть [c.169]

Исходя из этого, можно определять вязкость разрушения по данным испытаний на усталость [3]. При этом испытывают образец (цилиндрический или плоский) на усталость до разрушения. По поверхности излома определяют длину усталостной трещины для плоского образца или глубину усталостной трещины для круглого образца. Поверхность излома, где трещина росла в условиях плоской деформации, перпендикулярна боковой поверхности образца. [c.83]

Наиболее надежными значениями вязкости разрушения являются не те, которые получены экстраполяцией, а наивысшие значения, которые получены при испытаниях. Было высказано предположение, что действительная вязкость разрушения гораздо выше, чем это считалось ранее, но пока это невозможно строго доказать. Если эти значения столь высоки, как разумно было бы предположить, то это означает, что причиной хрупкого разрушения может служить распространение трещин любого размера, которые могут присутствовать в стенке корпуса при рабочей температуре, и что не всякая трещина будет распространяться при вязком разрушении, хотя и может служить причиной течи, что по существу обеспечивает надежность работы корпуса. Практически это было проверено при опрессовке 50%-ным давлением корпусов (толщина стенок 15 см) с дефектами на патрубке в виде надреза. Корпуса, испытанные таким образом, имели дефекты в стенках, возникшие при вязком разрушении, что подтверждает высказанное предположение даже в условиях низких значений накопленной энергии при гидравлическом давлении. [c.170]

В технике нет другой детали, работающей в таких сложны и ответственных условиях, как лопатки газовых турбин турбореактивных двигателей. Для перехода к новому поколению газотурбинных двигателей необходимы конструкционные материалы, имеющие на 20 % более высокие прочность и твердость, на 50 % более высокую вязкость разрушения и вдвое большую износостойкость. Натурные испытания показали, что использование в газовых турбинах нанокристаллических жаропрочных сплавов обеспечивает по меньшей мере половину требуемого повышения свойств. Керамические наноматериалы широко ис- [c.12]

Ударная вязкость значительно изменяется при понижении температуры (в условиях, когда вязкое разрушение становится хрупким). Поэтому испытания на ударную вязкость используют для определения хладноломкости, т. е. перехода стали из вязкого в хрупкое состояние при пониженных температурах. [c.34]

Гуревич . E., Капитань III. Новый параметр для определения условий выращивания усталостной трещины при испытании на вязкость разрушения.— В кн. VII Всесоюз. конф. по усталости металлов (Москва, 23—25 ноября 1977 г.) Тез. докл. М., с. 24—25. [c.258]

На рис. 1 приведены результаты испытаний на вязкость разрушения в виде диаграмм нагрузка — смещение. Форма полученных кривых свидетельствует о том, что ни один из сплавов не был испытан в действительности в условиях плоской деформации и при нестабильном росте усталостной трещины, на что указывает отсутствие скачков на графиках. Однако испытания образцов стали с 9 % Ni проходили в условиях, близких к плоскодеформированному состоянию, поскольку график зависимости нагрузка — смещение представляет собой почти прямую линию, а полученные значения вязкости разрушения 144- 166 МПа-м /2. В образце сплава Fe—12Ni— 0,25 Ti, обработанном по режиму 4, практически отсутствует нестабильный рост трещины усталости. Заранее выращенная в этом образце усталостная трещина продолжала устойчиво развиваться со значительной пластической деформацией до конца испытания. [c.350]

Применение /-интеграла для анализа распространения трещины в условиях упруго-пластической деформации отличается от определения /-интеграла в условиях полной деформационной пластичности или нелинейной упругости. Следовательно, параметр Д/, связанный с К уравнением (5.44) или уравнением (6.11), — это только механический параметр, с помощью которого можно так преобразовать данные, чтобы согласовать их с законом распространения усталостной трещины в условиях упругого нагружения (при многоцикловой усталости). Таким образом, чтобы исследовать поведение трещины, удовлетворяющей условиям микротечения при многоцикловой усталости, как и при испытаниях на вязкость разрушения [46 ] Ki и необходимы образцы большого размера. Если же применить образцы малого размера, то можно рассчитать [47 J соотношение dl/dN — К для больших образцов или элементов конструкций с помощью вышеописанного параметра А/, хотя условия в этом случае соответствуют макротечению или течению по всей поверхности. [c.223]

В целом книга Дж. Нотта оставляет хорошее впечатление. В ней после краткого тщательно продуманного описания расчета напряжений у вершины надреза и трещины рассмотрены практические методы испытаний на вязкость разрушения, механика разрушения пластичных материалов, переход от хрупкого скола к вязкому разрушению и приложение механики разрушения к росту трещин в условиях усталости и коррозии под напряжением. Везде, где это возможно, дается физическая картина явления [c.6]

Особое внимание следует уделить испытаниям образцов Шарпи с усталостными треш инами с целью определения соответствия получаемых результатов данным испытаний на вязкость разрушения. Возможность использования внешнего вида излома как характеристики вязкого или хрупкого поведения материала обсуждалась различными конструкторскими группами, но не была включена в технические условия из-за трудности расшифрования внешнего вида поверхности излома. Другие исследователи, как, например, Пагано и Макхью (1944 г.), пытались заменить испытания по Шарпи испытаниями на удар при определении поведения броневой стали. [c.334]

Показано, что практически 100 % результатов с учетом существующих критериев (кроме Kq - (1,05-0,95) получены при условии OqqIoq 2 < А, где А = . Однако не надо забывать, что Oq 2 получен при осевом растяжении гладкого цилиндрического образца, а - на образцах с трещиной и преобладающим действием изгиба. Вероятно, полученный результат может служить критерием корректности при испытании на вязкость разрушения после обобщения достаточного статического материала. [c.81]

Предельное значение в наименьшей степени зависит от формы и размеров образца (в том числе и его толщины) и является страховочной характеристикой, определяемой при наиболее жестких условиях нагружения. Испытание на растяжение образцов с трещиной является наиболее распространенным методом определения Критический анализ этого метода был сделан в работе [111]. Там отмечено, что основными недостатками этого метода являются 1) трудность обеспечения условий плоской деформации, в особенности для вязких материалов 2) влияние на вязкость разрушения условий получения в образце трещины 3) трудность фиксирования момента достижения критической интенсивности напряжейип в образце. [c.108]

Предложенная модель разрушения конструкционных сплавов с трещиной при циклическом нагружении учитывает влияние на вязкость разрушения изменения характеристик механических свойств материалов в пластически деформируемой зоне у вершины трещины при циклическом нагружении и класса материала (циклически разу-прочняющийся, упрочняющийся, стабильный). Для количественной оценки вязкости разрушзния необходимо знать закономерности изменения параметров диаграмм циклического деформирования (ширины петли пластического гистерезиса), циклического предела пропорциональности, циклического предела текучести, показателя деформационного упрочнения (в зависимости от режимов нагружения, класса материала и условий испытаний, например температуры), которые определяются при циклическом нагружении гладких образцов. [c.221]

В. П. Седов и Ю. В. Горшков оценили влияиие водорода на вязкость разрушения сплавов 0Т4 и 0Т4-1 по результата.м описанных выше испытаний на замедленное разрушение листовых образцов с боковым надрезом, окаичиваюшимся усталостной трещиной. Испытания проводили по схеме консольного изгиба. Коэффициент /Сс подсчитывали по формуле Бюккнера [260], которую он получил для полосы с простым боковым разрезом в условиях изгиба [c.470]

Величину G называют интенсивностью выделения энергии ири продвижении трещины на единицу длины, а иногда, из соображений размерности, — движущей силой трещины. Для данных условий испытания, если Р достигает Ре (индекс с отвечает значениям параметров в момент начала продвижения трещины), а а достигает с, то величина G становится равной G , где G — критическая величина интенсивности выделения энергии при иродвиженин трещины на единицу длины — является мерой вязкости разрушения материала. [c.271]

Проведенное сравнение характеристик вязкости разрушения при статическом Ki , динамическом Кис и циклическом К% нагружениях показало, что исследованные материалы по соотношению этих характеристик можно разделить на две группы. Для первой группы (стали 10ГН2МФА, 15Х2НМФА, 15Г2АФДпс и др.) в условиях плоской деформации, которые достигались проведением испытаний при низких температурах, в том случае, когда разрушение происходит в результате нескольких скачков величины Kf существенно ниже, чем А/с и примерно равны Адс, К о < . К%, величины К)с могут быть существенно ниже, чем Ki и Кис [32, 33]. [c.11]

Вязкость разрушения. При испытаниях вязкости разрушения основного материала и сварных соединений при комнатной температуре и 77 К наблюдалось пластичное разрушение по типу отрыва без каких-либо признаков нестабильного разрушения. При проведении на диаграмме нагрузка — раскрытие трещины линии, наклон которой на 5 % меньше, чем наклон линейной части диаграммы, признаков роста трещины не обнаружено, и истинные значения критического коэффициента интенсивности напряжений Ki определить было невозможно. Оба материала настолько вязки, что просто не хватает толщины образца для того, чтобы накопленная упругая энергия могла вызвать даже незначительное увеличение роста трещины. Проведенные ранее исследования плит сплава 5083-0 и сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5183, [7] показали, что при испытаниях изгибом надрезанных образцов размером 203X203 мм толщины образца недостаточно для обеспечения условий плоской деформации в материале. Было установлено, что такие условия обеспечиваются на образцах толщиной 305 и шириной 610 мм. [c.114]

Определение вязкости разрушения проводили при вне-центренном растяжении на компактных образцах толщиной 12,7 мм, а скорости роста трещины усталости —на компактных образцах с боковым надрезом. Надрез на всех сварных образцах наносили по центру сварного шва в направлении ПД. Наведение предварительной усталостной трещины осуществляли при комнатной температуре и меньших нагрузках, чем в процессе последующих усталостных испытаний. Вязкость разрушения определяли методом /-интеграла [8, 9], используя методику обработки кривых сопротивления росту трещины [10]. В условиях плоской деформации вязкость разрушения Ki подсчитывали, исходя из значений Jj , по зависимости [c.240]

Аустенитные стали имеют, как правило, однофазную микроструктуру. Основными исключениями являются присутствие б-феррита (при наличии в достаточном количестве стабилизирующих его элементов, таких как хром, кремний или титан) и образование (в некоторых сталях) индуцированного деформацией мартенсита. Мартенсит может быть представлен или о, ц. к. а -фазой, или г. п. у. 8-фазой, или обеими фазами вместе в зависимости от стали. Согласно некоторым данным присутствие б-фазы повышает стойкость против КР [66, 91, 96], хотя этот вывод мог быть более однозначным, если бы одновременно были исследованы и стали без феррита [66, 91]. При испытаниях в водороде, где основным эффектом является уменьшение параметра относительного сужения, наличие 6-феррита влияет на морфологию разрушения растрескивание происходит по границам аустенита и б-фазы [97]. В сталях 304А и 3095 такое изменение морфологии разрушения не сопровождалось дополнительным уменьшением относительного сужения по сравнению со сплавом без феррита [72, 97, 98], Можно предположить, что б-феррит способен оказывать влияние на распространение трещины либо как менее растрескивающаяся фаза, либо как фаза, в которой затруднен процесс электрохимического заострения вершины трещины (этот процесс будет более подробно рассмотрен в дальнейшем) [60, 64]. Поскольку при испытаниях в водороде этот процесс не происходит, в этих условиях (потери вязкости) роль б-феррита должна быть другой. [c.75]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...