Трещины субкритические

СУБКРИТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИНЫ [c.239]

МЕТОД АНАЛИЗА СУБКРИТИЧЕСКОГО И ЗАКРИТИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ ВЯЗКОМ РАЗРУШЕНИИ [c.252]

В данном разделе предложена методика численного расчета субкритического и закритического вязкого роста трещины при статическом и импульсном нагружениях. Методика основана на применении МКЭ в квазистатической и динамической упруго-пластической постановке с использованием теории пластического течения и параметра нелинейной механики разрушения — интеграла Т. Она позволяет контролировать развитие трещины при вязком разрушении с учетом неоднородных полей ОН, разнородности материала конструкции по механическим свойствам, реальной геометрии конструкции и ее формоизменения в процессе деформирования. Моделирование трещины осуществляли путем дискретизации полости трещины специальными КЭ (см. подразделы 4.1.3 и 4.3.1). Также излагается предложенный экспериментально-численный метод определения параметра /i материала, отвечающего страгиванию трещины. [c.254]

Субкритическое и динамическое развитие трещины. Развитие трещины при хрупком разрушении в отличие от ее старта, по всей вероятности, не происходит по механизму встречного роста, что связано с непосредственным развитием магистральной трещины. Данное обстоятельство позволяет напрямую (без анализа НДС у вершины трещины) использовать концепцию механики разрушения, сводящуюся к решению уравнения G v) = = 2ур(и). Нестабильное (динамическое) развитие хрупкой трещины как при статическом, так и при динамическом нагружениях достаточно хорошо моделируется с помощью метода, рассмотренного в подразделе 4.3.1 и ориентированного на МКЭ. В этом методе используются специальные КЭ, принадлежащие полости трещины, модуль упругости которых зависит от знака нормальных к траектории трещины напряжений увеличение длины трещины моделируется снижением во времени модуля упругости КЭ от уровня, присущего рассматриваемому материалу, до величины, близкой к нулю. Введение специальных КЭ позволяет учесть возможное контактирование берегов трещины при ее развитии в неоднородных полях напряжений, а также нивелировать влияние дискретности среды, обусловленной аппроксимацией, КЭ, на процесс непрерывного развития трещины. [c.266]

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]

Субкритический рост трещины при контролируется диссипацией под- [c.303]

В линейной механике разрушения хорошо известен феномен скачкообразного роста трещины, сопровождающегося звуком (в виде щелчков). Число скачков трещины определяется сохранением условий плоской деформации на фронте трещины, когда скачки ограниченных предельным для плоской деформации размером 1 =2-Эксперименты показывают, что суммарное число скачков трещины m при субкритическом росте трещины определяется суммар- [c.343]

Следовательно, развитие дефектов типа трещин происходит следующим образом субкритический рост трещины ползучести при стационарном режиме и хрупкое разрушение при пусках. Кроме того, некоторое подрастание трещин может иметь место и вследствие усталостного нагружения (до 10 тыс. ч) при пиковых режимах работы. [c.230]

Для тех зон, где температура ротора не превышает 400 °С и, следовательно, субкритический рост трещин у осевой расточки незначителен, разрешающая способность дефектоскопического контроля может составлять лишь 10 мм. [c.233]

Для горячих зон с Т = 500 С (при условии контроля 1 раз в 2—3 года с учетом приведенных данных о субкритическом росте трещины) разрешающая способность дефектоскопического контроля должна составлять 2 мм по глубине дефектов и 4 мм по длине дефектов на поверхности расточки. [c.233]

Усталостному разрушению, как известно, предшествует субкритический рост трещины, при этом основная долговечность материала определяется длительностью стабильного роста трещины. [c.195]

В случае циклического нагружения при постоянной амплитуде субкритический рост трещины усталости в материале может быть описан уравнением Париса [2] [c.137]

В соответствии с этим положением может быть дано определение КР высокопрочных алюминиевых сплавов как субкритического роста трещины в условиях коррозионной среды в результате постоянного действия растягивающих напряжений. При этом не рассматривается чистое механическое растрескивание при коэффициентах интенсивности напряжений выше критических. [c.151]

Среда имеет особенно большое влияние на процесс зарождения и рост субкритических трещин в высокопрочных алюминиевых сплавах. Измеренные до настоящего времени скорости роста тре- [c.188]

Следует отметить, что коррозионные трещины во влажном аргоне развиваются значительно быстрее, чем в сухом водороде (см. рис. 38 и 37). Сухой аргон иногда используется как относительно инертная среда при исследовании влияния других сред на субкритический рост трещины. Поэтому интересно знать количественные характеристики скорости распространения трещины в сухом аргоне, поскольку они должны использоваться как исходные данные. Для сплавов, показанных на рис. 38, рост трещины в сухом аргоне при скорости до 2,1-10 см/с не отмечался. Предполагается, что большинство промышленных высокопрочных алюминиевых сплавов будут вести себя аналогично, без роста коррозионных трещин в среде сухого аргона. Однако, как исключение в высокочистом сплаве системы А1—Mg—2п, отмечается субкритический рост трещины в сухом аргоне со скоростью 7-.10 см/с (рис. 39). Более агрессивные среды, такие как влажный воздух, особенно сильно ускоряют рост трещины в данном сплаве. Это показывает, что даже в сплавах высокой чистоты рост трещины сильно зависит от среды, поэтому данный процесс правильно назван КР. [c.193]

Существует не просто научный интерес к влиянию температуры на КР высокопрочных алюминиевых сплавов. Корабли, авиационная техника и сосуды, работающие под высоким давлением в условиях тропиков, находятся в более жестких коррозионных условиях в отношении КР, чем при эксплуатации в полярных районах. Аэродинамические нагревы в будущих самолетах также требуют знания эффекта температуры на условия субкритического роста трещины используемых материалов. Как известно, повышение температуры может приводить к уменьшению времени до разрушения при КР алюминиевых сплавов. Данные по времени до разрушения для сплава 7039-Т64 показаны на рис. 61 [90]. [c.211]

Четырехокись азота применяется в качестве жидкого ракетного топлива. Однако некоторые высокопрочные алюминиевые сплавы являются чувствительными к КР в среде КОа, вызывающей субкритический рост трещины [36]. Влияние приложенных напряжений на рост поверхностных трещин (дефектов, образцов с над- [c.216]

Превосходное сопротивление КР сплава 6061-Тб даже в высотном направлении было подтверждено испытаниями на образцах типа ДКБ [44, 45] (см. табл. 8). Даже в том случае, когда коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины близок к Кгс, не происходит субкритического роста трещины ни на воздухе, ни в воде, ни в солевом растворе при полном или переменном погружении. Более того, сопротивление сплава 6061-Тб охрупчиванию жидкой ртутью было высоким по сравнению с другими алюминиевыми сплавами (см. табл. 7). [c.233]

Представление зависимости скорости роста трещины от текущего значения коэффициента интенсивности напряжений вначале было использовано для анализа субкритического роста трещины в стекле [86], сталях [86], латуни [87], а затем распространено на титановые сплавы [31, 88]. На кривой зависимости V т К выделены три области (рис. 1, в) области I и /// имеют четко выраженную зависимость v от К, в области II v фактически не зависит от К, т. е. существует участок, параллельный оси абсцисс. Области / и III часто не наблюдают. Для примера на рис. I, г представлены типичные кривые зависимости V от К для а- и (а-ьр)-сплавов в нейтральных водных растворах. Переходную область обозначают Па, так как значение энергии активации в этой области близко к энергии активации в области II (обсуждение см. ниже). Из данных рис. 1, в очевидно, что сравнение материалов может производиться только в одной и той же области роста трещины. [c.313]

Наоборот, если преимущественная ориентация не учитывалась при выборе образца, то субкритическая трещина может отклониться сразу же от основной плоскости растрескивания и привести к вырыву плеч образца ДКБ и к отрицательному результату опыта (рис. 8). [c.318]

Для того чтобы при сварке в околошовной зоне получить такие структуры, которые обеспечат деформацион1[ую способность металла, достаточную для предотвращения образования трещин при охлаждении и вылеживании изделия до проведения соответствующей термообработки, необходимо, чтобы общее время выдержки в субкритическом интервале температур было бы достаточным для полного распада аустенита. Это время определяют по диаграмме изотермического распада аустенита стали данной марки. [c.243]

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]

Для ответа на поставленные вопросы, а также с целью анализа применимости Г -интеграла к описанию субкритического роста трещины при монотонном нагружении нами были проведены следующие численные расчеты [130, 133]. Решалась с помощью МКЭ упругопластическая задача о развитии трещины в условиях плоской деформации. Размеры образца с центральной трещиной (рис. 4.24, в) и меха-нические свойства материала, соответствующие стали 15Х2МФА при 7 = 20°С, используемые при расчете 5 = 400 мм 2Я = 200 мм 21о=ЮО мм Е = 2Х Х10= МПа ц = 0,3 /ie=162 Н/мм. Диаграмма деформирования материала описывалась зависимостью ст, = 520 + + 596(sf) °МПа. Предполагалось, что элементарный акт продвижения трещины происходит прц выполнении критерия ло- кального разрушения у ее вершины, сфор- [c.256]

Анализ субкритического развития трещины начинается с определения момента ее старта, который контролируется параметром Ji . Существуют различные методы испытаний для определения he. Прямые методы разности потенциалов, разгрузки, акустической эмиссии позволяют с помощью одного образца непосредственно фиксировать момент старта трещины и величину бхс, далее посредством пересчета определять he [134, 135, 219]. Недостатки этих методов заключаются в том, что приходится использовать довольно сложное оборудование кроме того, имеются материалы, у которых трудно дифференцировать изменение податливости образца, обусловленное текучестью или стартом трещины [13. Косвенные методы (испытания по ГОСТ 25.508—85 [143], ASTM Е399—74 [419], методы Гриффитса [330], Бигли—Лэндеса [350]) определения he требуют испытаний нескольких образцов с различными уровнями нагружения. В результате этих испытаний строится /н-кривая. Далее путем графических построений определяется величина he. [c.260]

Рисунок 4.29 - Кинетическая диафамма усталостного разрушения с выделенными точками бифуркаций Субкритический рост трещины на стадиях Па и Пб характеризуется условием W = onst.

Однако в анизотропных композитах наиболее вероятен рост субкритических трещин, расположенных в направлении совпадения вектора напряжений Р и вектора прочности Направление роста будет следовать преобладающему виду разрушения композита под действием заданного напряжения <5 . На рис. 18, б показано направление распространения трещины в однонаправленном композите для случая, когда преобладающее разрушение происходит вдоль волокон, и, следовательно, направление роста трещины, грубо говоря, все еще коллинеарно основной трещине. [c.244]

В случае, когда поле напряжений в окрестности трещины является трехмерным и разность между тремя главными напряжениями не равна нулю, возникагот октаэдрические напрян ения, инициирующие квазиупругий или упругопластический отрыв. Появление октаэдрических сдвиговых напряжений на фронте трещины критической величины — причина скачкообразного изменения скорости роста трещины при ее субкритическом росте и смены контролирующего механизма разрушения. Учитывая определяющую роль октаэдрических сдвиговых напряжений в росте усталостной трещины при упругопластическом поведении материала, за параметр, контролирующий достижение максимального значения вплоть до которого тре- [c.196]

Рис. 34. Самая высокая и самая низкая скорости роста субкритической трещины, измеренной на высокопрочных алюминиевых сплавах сплав 7075-Т651, толщина 25 мм ориентация трещины БД (высотное направление) температура 23 li 1 — рост трещины на воздухе с относительной влажностью 2,3% 2 — рост трещины в ртути

Влияние высокого давления и высокой чистоты газообразного водорода на субкритический рост трещины алюминиевого сплава 2219-Т6Е46 изучали на образцах с поверхностной трещиной и односторонним надрезом [35]. Результаты показывают (рис. 35), что пороговый уровень коэффициента интенсивности (/(тн) для образцов из плит толщиной 18 и 25 мм этого сплава, испытанных в газообразном Нг при давлении 36 МПа, был —31 МПа-м ч Соответствующий эксперимент на образце из сварного металла показал, что пороговый уровень коэффициента интенсивности в среде водорода для изучаемого материала составил —28,5МПаХ Хм /ч [c.190]

Скорость роста трещины в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины во влажном газообразном водороде (относительная влажность 100%) показана на рис. 37 для тех же четырех высокопрочных алюминиевых сплавов. Следует отметить, что кривые о—К имеют ту же, что на рис. 36, форму (зависимость от напряжений при низких значениях коэффициента интенсивности напряжений в области / и независимость от уровня напряжений при высоких уровнях коэффициента интенсивности напряжений в области 11). Области плато скорости (область II) четырех сплавов довольно похожи и близки к уровнкг скорости 7-10- см/с. Характерно, что область / кривой v—К для сплавов 7079 и 7039 с низким содержанием меди указывает на более низкие значения интенсивности напряжений, чем область I для сплавов 7075 и 7178, содержащих большее количество меди. Таким образом, последние два сплава могут рассматриваться как сплавы с более высоким сопротивлением развитию субкритического роста трещины во влажном водороде. Металлографический [c.191]

Рис. 69. Субкритический рост трещины на алюминиевом сплаве 2021-Т81 в КзОч (ориентация трещины ВД температура 63 С давление 0,7 МПа) (361 цифры около точек — размер трещины, мм т — время под нагрузкой

Рис. 72, Влияние различных органических жидкостей на субкритической рост трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7075-Т651 (плита толщиной 25 мм ориентация трещины ВД температура 23 С)

На рис. 72 представлены результаты роста коррозионной трещины, измеренной на сплаве 7075-Т651, погруженном в четыре различные органические жидкости, часто используемые в авиации. Этими жидкостями являются — авиационное топливо, машинное масло и две гидравлические жидкости. Все они содержат следы воды. Поэтому неудивительно, что скорости роста коррозионных трещин, наблюдаемых в этих средах, являются похожими на скорость в других органических жидкостях, содержащих воду. Особенно интересно отметить то, что субкритический рост трещины на сплаве 7075-Т651 в авиационном топливе, машинном масле и гидравлических жидкостях (см. рис. 72) является всегда таким же, как во влажном воздухе с относительной влажностью 30 % (см. рис. 41 и 42). [c.221]

Влияние потенциала на коррозионное растрескивание в концентрированных растворах, содержащих Р , не было исследовано детально. Предварительные данные указывают на то, что минимальная величина Кткр находится в пределах потенциалов от —500 мВ до —1000 мВ и что имеются области катодной и анодной защиты. Наиболее общая точка зрения на влияние приложенного потенциала сводится к тому, что распространение субкритической трещины под действием среды может быть мгновенно приостановлено путем смещения приложенного потенциала в катодную область. Такой эффект не может быть достигнут в сильнокислых растворах [97]. [c.327]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...