Кривая сопротивления трещин

Кривая сопротивления трещине 90, 93 [c.477]

Чтобы выяснить, единственна ли 7 -кривая, такие кривые для различных образцов были нормализованы и сопоставлены. На рис. 25, а и б приведены нормализованные данные по сопротивлению трещине, полученные по четырем образцам, испытанным при растяжении и сдвиге соответственно. Оказалось, что с точностью до разброса экспериментальных данных Д-кривая единственна. Однако между Д-кривыми при растяжении и сдвиге (рис. 26) имеется существенное различие. Таким образом, можно сделать вывод, что форма Д-кривой не зависит от длины трещины, но зависит от вида нагружения. [c.253]

В качестве еще одного способа оценки установившегося процесса разрушения в области кончика трещины используется метод сопротивлений [34]. Поскольку этот метод не предполагает, что трещина распространяется линейно, ее эффективную длину можно выразить через податливость, определение которой основано, например, на перемещениях, связанных с раскрытием трещины. Это предположение будет действительно, если кривая сопротивления Кя а ) (или Сц а )), где а —эффективный прирост половины длины тре- [c.131]

Рис. 4. Кривая сопротивления росту трещины ( -кривая, сплошная линия) и кривые сил, движущих трещину

Рис. 4. Кривые сопротивления росту трещины для криогенных ста лей при 103 К (по результатам удвоенного количества испытаний)

Испытания на вязкость разрушения. Испытания на вязкость разрушения проводили при контролируемой скорости перемещения траверсы, равной 0,008 мм/с. Кривые зависимости нагрузки Р от величины смещения б были нелинейными из-за пластичности материала и стабильного роста трещины. Поэтому для построения кривых сопротивления росту трещины J и получения значений /ю был использован метод /-интеграла [6]. [c.222]

Кривые сопротивления росту трещины усталости для образцов основного металла ориентировки ПД при трех температурах испытания приведены на рис. 3. Значения /i уменьшаются с 255 до 120 и 50 кДж/м по мере снижения температуры с 295 до 76 и 4 К соответственно. Наклон кривых также постепенно уменьшается при снижении температуры. Следовательно, как для зарождения, так и для [c.224]

Следует подчеркнуть, что подход с использованием так называемого модуля разрыва имеет следующие ограничения (1) приращения длины трещины должны быть, как отмечалось выше, малыми и удовлетворять неравенствам (31), (32) (2) кривая /-сопротивления (т. е. зависимость JRf от приращения Да) обычно получается в опытах на малых образцах при монотонном нагружении (с задаваемыми перемещениями). Однако в реальных задачах не только параметр Т состояния материала в окрестности вершины трещины может сильно отличаться от характеристики дальнего поля If (по этому поводу см. работу [79], а также гл. 5 настоящей книги), но и история нагружения в процессе устойчивого роста трещины может оказаться, вообще [c.76]

На ранних стадиях кривые сопротивления близки к кривым роста толщины губ среза. Авторы работы [2] предположили, что продолжающийся рост сопротивления распространению трещины при полностью развитых губах среза связан с изменением угла сдвига, но вероятнее всего обусловлен релаксацией испытательной машины в этих конкретных экспериментах, так как результаты, приведенные на рис. 54, показывают, что нестабильность может наступить при G p = R 100 кДж/м при прямом нагружении образцов той же толщины. [c.121]

Рис. 19.8. Кривая сопротивления ро сту трещины Уд-кривая)

При изучении остановки трещин поучительно рассмотреть образец конечных размеров и некоторые примеры его поведения в зависимости от формы кривой сопротивления хрупкому разрушению и условий нагружения. Скорость освобождения энергии в образце конечной ширины с поперечной трещиной в центре при постоянном напряжении показана, например, па рис. 2 и представлена формулой [c.25]

За исключением уравнения (36), все остальные схемы расчета указывают на рост с увеличением длины трещины. Метод изме рения площади обнаруживает постоянство или снижение G . при длинах трещины свыше 76,2 мм. Такое изменение Gj с ростом длины трещины свидетельствует о реакции типа кривой сопротивления. Подобное поведение подробно обсуждается в разд. 4.4.6. [c.232]

Как отмечалось ранее, начало фактического разрушения целесообразно связывать с абсолютной величиной статического подроста трещины Д/, которая в стандарте была установлена равной 0,3 мм на образцах толщиной г не более 30 мм или 0,01 t при толщине образцов более 30 мм. Поскольку разрушению образцов, имеющих диаграмму IV типа, предшествовал устойчивый рост трещины, то критическую величину J-интеграла можно также определить по кривым сопротивления разрушению (J -кривые). Поочередно нагружая до различных последовательно снижающихся уровней серию одинаковых образцов, получаем диаграммы Р— V или P—f, по которым для каждого испытанного образца выделяли пластическую часть (см. рис. 29, г) и вычисляли работу А ., соответствующую пластической части под диаграммой, ограниченной точкой разгрузки. Значение J / для каждого образца вычисляют по формуле [c.102]

Для твердых тел в пластичном состоянии характерен медленный устойчивый рост трещины, выражающийся в увеличении параметров механики разрушения с ростом трещины, например коэффициента интенсивности напряжений, раскрытия в вершине трещины, J-интеграла. Докритический рост трещины принято отражать с помощью так называемой R-кривой. Кривая сопротивления росту трещины — jR-кривая, по предположению, является функцией приращения длины трещины и иногда — независящей от начальной длины трещины. Кривая сопротивления материала росту трещины описывает медленный докритический рост трещины и является весьма информативной, отображающей различные стадии процесса разрушения. Например, величина Jj отображается (реперной) точкой на этой кривой и соответствует началу быстрого роста трещины. [c.88]

Рис. 4.14. Некоторые типы кривых сопротивления развитию трещины

Такой рост продолжается до подкритического цикла, когда длина трещины станет 2an-i- В последнем предельном цикле трещина вырастает до величины 2ап, когда тангенс угла наклона кривой сопротивления [c.87]

Последние результаты использовали для построения /—Л-кри-вых, о—Л-кривых — кривых сопротивления материала росту трещины и определения по ним /с — интефала и критического раскрытия вершины трещины. [c.150]

Ю ч - межзеренные. Изменение характера распространения трещин в этих сталях приводит к изменению наклона кривых сопротивления ползучести и длительному разрушению (см. рис. 2.41). [c.218]

О связи размаха коэффициентов интенсивности напряжений и скорости распространения термоусталостных трещин. Для расчетного определения скорости распространения трещин используем соотношение О>22). Величину повреждения Я можно рассчитать как сумму повреждения Яь обусловленного циклическими деформациями и найденного по кривой сопротивления термической усталости Я = [Де (/р/ДСр р] и повреждения Яг, обусловленного односторонне накопленными дефор- [c.469]

Прогноз субкритического развития трещины при вязком разрушении во многих случаях, как известно, проводится на основании концепции /д-кривых. Данная концепция весьма формальна и не отражает физической сущности рассматриваемого явления. Так, увеличение сопротивления росту трещины по мере ее развития, выраженное зависимостью Jr AL), связано с неоднозначностью описания НДС у вершины движущейся трещины с помощью /-интеграла реально сопротивление разрушению материала у вершины растущей трещины (критическая деформация е/) остается постоянным. Кроме того, Уд-кривые не инвариантны к схеме нагружения и типу образца, что ставит под сомнение их использование для анализа предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.266]

В методиках расчета, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, сделан ряд допущений и упрощений, позволяющих выполнить расчет прочности и долговечности в рамках инженерных возможностей — с использованием аналитических зависимостей для кривых малоциклового разрушения, базовых статических и циклических свойств материала и схематизированных режимов эксплуатационного нагружения. Расчет местных напряжений и упруго-пластических деформаций проводится на базе коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в упругой области. Эти коэффициенты устанавливаются по теоретическим коэффициентам для заданных уровней номинальных нагружений с учетом сопротивления материалов неупругим деформациям при статическом и циклическом нагружении. Нестационарность режимов нагружения в инженерных расчетах учитывается по правилу линейного суммирования повреждений. Расчеты выполняются для стадии образования трещины в наиболее нагруженных зонах рассматриваемых элементов конструкций. [c.371]

На рис. 2.23 приведены кривые изменения гидравлического сопротивления трубы, расходов воды и пара в пульсационном режиме. Из рисунка видно, что кривые изменения расходов, замеренных на входе в трубу и выходе из нее, находятся в противофазе и изменение расходов воды на входе значительно превосходит колебания расхода пара на выходе. Расход на выходе всегда положителен расход на входе при максимальном гидравлическом сопротивлении (когда расход на выходе максимален) отрицателен. Из этого следует, что температурный режим стенки трубы на экономайзерном участке и в зоне начала парообразования будет менее благоприятным, чем на других участках витка, и поэтому в этих местах при таких режимах появляются кольцевые трещины. [c.75]

При анализе экспериментальных данных можно оценивать сопротивление материалов распространению трещины по трем кривым кривой усталости по окончательному разрушению, кривой усталости по моменту образования трещины и кривой по периоду развития трещины, характеризующей вторую стадию накопления повреждений. В результате будет определена живучесть детали или элемента конструкций с трещиной. [c.37]

Распределение материалов в ряд по сопротивлению усталости при малом числе циклов может резко отличаться от распределения их по статической прочности и по пределу многоцикловой выносливости. Кривые усталости при малом числе циклов строят по данным полного разрушения, а также по данным начала образования трещин. [c.236]

Сопротивление таких кривых, полученных при испытании металла на воздухе и в коррозионной среде (например, воде, паре), дает информацию по влиянию Коррозионной среды на предел выносливости. Однако не всегда такое сопротивление может быть успешно использовано для оценки стойкости металла к коррозионной усталости. Это объясняется тем, что для некоторых металлов определяющую роль в усталостном разрушении играет скорость распределения трещины, а не возникновение первоначального дефекта, из которого она начинает свой рост. Целесообразно в этой связи исследовать развитие усталостной трещины на образцах с предварительно нанесенным надрезом, а данные о влиянии коррозионной усталости представлять в виде зависимостей роста усталостной трещины от интенсивности напряжений. [c.184]

В модели Краффта [37] трещина становится неустойчивой, когда наклон кривой сопротивления R совпадает с касательной к силе продвижения трещины Так как значения и /if отличаются лишь постоянным множителем, который зависит от упругих констант материала, то характер зависимостей R от и R от ki один и тот же (рис. 22). При первом цикле нагружения критическому состоянию трещины соответствует значение (/ )i. Во втором цикле, вследствие приращения длины трещины Да , сопротивление росту трещины достигает величины R , которой соот- [c.250]

Чтобы модифицировать применительно к нашему классу композитов модель распространения усталостной трещины Котерел-ла [91, необходимо предположить, что форма кривой сопротивления росту трещины единственна, т. е. на величину Я не влияет длина трещины, но Д зависит от вида приложенной внешней нагрузки Р (0) (где 0 — угол между вектором нагрузки и трещиной), приращения трещины Аа, времени Т и температуры 0, т. е. [c.251]

Последовательное построение кривой сопротивления росту трещины R (рис. 23) для одного вида нагружения (0 = onst) позволяет получить модель распространения трещины при повторных нагружениях. При повторных нагружениях с постоянной амплитудой рост трещины начальной длины происходит по соответствующей Д-кривой до длины %, а затем нагрузка снимается. Во втором цикле трещина следует Д-кривой более высокого сопротивления (более высокого вследствие приращения — а ) и увеличивается до длины Пг. Аналогично в третьем цикле трещина будет следовать Д-кривой еще более высокого сопротивления [c.251]

Рис. 26. Кривые сопротивления росту трещины при растяжении 1) и сдвиге (2) (однонаправленный Скотч-плай 1002).

Метод R-кривых. Идея использования кривых сопротивления росту трещины (R-кривых) для определения критического коэффициента интенсивности напряжений (Кс) относительно нова. Разработан стандартный метод построения R-кривых [И]. Методика испытания и обработки данных для построения кривых дана в работах [12, 13]. Брунер и Сарно [2] разработали методику обработки R-кривых в упругой и пластической области. Метод построения R-кривых исходит из условия, что движущей силе для роста трещины, возрастающей по мере нагружения во время испытания, противодействует сопротивление росту трещины в материале (при медленном стабильном росте трещины). Зависимость между сопротивлением росту трещины и раскрытием трещины для данного материала выражена в виде R-кривой. Сопротивление росту трещины обозначается Кв и имеет ту же размерность, что и коэффициент интенсивности напряжений Кя определяют на образцах, нагружаемых по линии трещины. При этом виде испытания трещина создается в образце путем медленного расклинивания до тех пор, пока Кн не достигает максимального значения или [c.212]

Рис. 5. Кривые сопротивления росту трещины в зоне термического влияния сварных соединений криогенных сталей при 103 К (по результатам удвоенного количества испытаний) а — сталь с 9% Ni. присадочная проволока сплава In onel 625.

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]

Кривые сопротивления, или -кривые, позволяют охарактеризовать сопротивление материала разрушению во время медленного установившегося движения трещины под действием увеличивающихся внешних нагрузок. В условиях плоского деформированного состояния вязкость разрушения К,с материала зависит только от двух переменных температуры и скорости деформации. В противоположность этому в условиях плоского напряженного состояния вязкость разрушения Кс зависит не только от температуры и скорости деформации, но также и от толщины материала в районе трещины и от ее размеров. / -кривая полностью описывает изменение величины Кс в зависимости от изменения размера трещины. Таким образом, / -кривая представляет собой зависимость сопротивления росту трещины /Сд от изменения размера трещины при заданных значениях температуры, скорости нагружения и толщины материала. Современные методы экспериментального определения / -кривых описаны в специальной публикации ASTM [25]. [c.79]

Для ситуации, о которой выше шла речь, — процесса устойчивого роста трещины, управляемого параметром Jf, — Парис, Тада, Захор и Эрнст [80] ввели концепцию модуля разрыва и /f-кривые сопротивления с целью анализа устойчивости данного процесса. Эта концепция грубо приводит к следующему. Пусть сопротивление материала определяется найденной в опыте зависимостью параметра Jf (обозначаемого здесь через У/ /), характеризующего дальнее поле, от приращения длины трещины Аа. Кривая зависимости Jpf от Да называется J-кривой сопротивления. Пусть в рассматриваемой задаче параметр У, характеризующий дальнее поле, равняется Jf. Тогда на протяжении всего устойчивого процесса роста трещины в исследуемой проблеме Jf Аа) = JRf (Аа). Потеря устойчивости происходит тогда, когда dJf/dAa > dJRf/dAa. [c.76]

С другой стороны, значительная часть роста трещины в податливых материалах по необходимости сопровождается существенной непропорциональной пластической деформацией, которая делает непригодной деформационную теорию пластичности. Таким образом, при отмеченных обстоятельствах правомерность использования / в качестве контурного интеграла, определенного Эшелби [4] и Райсом [46], представляется сомнительной. Что касается ограниченного роста трещины, то Хатчинсон и Парис [53] утверждают, что /, взятый по дальнему контуру и обозначенный в гл. 3 как Jj, по-прежнему остается управляющим параметром. Для ситуаций, связанных с ростом трещин, контролируемых /f, Парис и др. [54] ввели понятие модуля разрыва и // -кривую сопротивления разрушению, которые помогают анализировать устойчивость подобного роста. Пользуясь приведен ными выше понятиями, а также понятием СТОА (угол раскрытия трещины), Кумар и др. [55] и Каннинен и др. [56] разработали инженерный подход к анализу упругопластического разрушения. [c.160]

Иногда эффект скорости имеет противоположное значение, т. е. увеличение скорости распространения трещины приводит с увеличением сопротивления хрупкому разрушению. Например, Эфтис и Крафт (1964 г.) показали, что на кривой зависимости Gi от скорости распространения трещины появляется минимум и при скоростях вьшге этого минимума вязкость фактически возрастает. Вполне возможно, что при таком виде кривой сопротивление — скорость опасность распространения трещины с высо- [c.38]

Кроме классических образцов в виде двойной консольной балки в работе [31] для изучения влияния геометрии образца на энергию разрушения была использована усиленная двойная консольная балка. Схема такого образца показана на рис. 4.30. Он представляет собой образец в виде двойной консольной балки, к наружным поверхностям которого после изготовления приклеивают алюминиевые пластины, используя связующее холодного отверждения. Чтобы избежать пластической деформации перед фронтом инициирующей трещины, которая обусловлена наличием полимерного кармана у обреза вкладыша, формирующего эту трещину, перед проведением испытания искусственно вызывают рост инициирующей трещины. На рис. 4.31 и 4.32 представлены результаты, полученные на образцах графито-эпоксидного (As-4/3502) и графито-полиэфирэфиркетонного (АРС-2/РЕЕК) однонаправленных композитов. Отметим наличие поведения типа кривой сопротивления, которое связано с возрастанием при увеличении длины трещины. Исследование поверхности разрушения обнаруживает, однако, наличие большого количества мостиков из волокон, которые и обусловливают рост G, . Данные, обозначенные зачерненными значками на рис. 4.31 и 4.32, получены с помощью эмпирического балочного подхода [уравнение (49)], тогда как обозначенные светлыми значками — методом измерения площади [уравнение (54)]. Хотя длина трещины, при которой G, перестает изменяться, зависит от геометрии образца, условие начала разрушения (величина G, , соответствующая началу роста трещины) не зависит от геометрии образца. Это пороговое значение и представляет, по-видимому, искомую характеристику материала. Как показано в разд. 4.4.7, полученные пороговые значения Gj оказываются равными величинам, измеренным на образцах с тонким адгезионным слоем из чистого связующего. [c.234]

Описывается способ применения нанесенной на поверхность образца сетки сопротивления для измерений скорости трещины и расширение его применимости к хрупким телам в результате использования круговой развертки и камеры с открытым затвором при покадровой съемке сигнала с осциллографа. Для металлических образцов использован более прямой способ измерения скорости трещины и устанЬвлено, что снижение динамического потенциала в направлении, поперечном к направлению распространяющейся трещины, подчиняется уравнению вида Kdyn = Av , где V — скорость трещины, с — длина трещины и Л — эмпирическая постоянная, Приведены кривые скорости трещины для испытанных на трехточечный изгиб образцов полиметилметакрилата и инструментальной стали различной термообработки. [c.172]

По мере увеличения напряжения эта сила, необходимая для движения трещины, схематически может быть представлена прямыми линиями О], Ог, ( з со все увеличивающимся наклоном, как показано на рис. 55. Кривая сопротивления распространению трендины в зависим мости от длины трещины, имеет параболическую форму и зависит только от абсолютной длины трещины при прочих равных условиях. Следовательно, трещина может расти стабильно, пока сила О, необходимая [c.86]

В настоящее время для анализа устойчивости квазистати-ческого подрастания трещины обычно используют концепцию Уд-кривых и модуля разрыва [33, 219, 339, 426]. Суть /д-подхода заключается в допущении, что процесс разрушения, происходящий у вершины субкритически развивающейся трещины, контролируется двумя параметрами приращением длины трещины AL и /-интегралом Черепанова—Райса, введенным для нелинейно-упругого тела. Иными словами, предполагается, что зависимость J (AL) однозначно определяет сопротивление субкри-тическому росту трещины независимо от вида приложенной нагрузки (при условии монотонного характера нагружения) и геометрии образца. В то же время во многих работах указывается на уязвимость этого подхода, в частности на неинвариант-ность /н-кривых к типу нагружения и геометрии образцов. Поэтому не случайно появление в последние годы большого количества работ, посвященных модификации /д-подхода путем введения различного вида энергетических интегралов [33, 276, 287, 288]. Наиболее значительные результаты получены при использовании интеграла Т [33, 287, 288]. В то же время методичес- [c.253]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...