Критерий разрушения макроскопический

Представленные в настоящей и следующей главах исследования также основываются на взаимосвязи между физическими процессами деформирования и разрушения и макроскопическим поведением материала. Отличие от других работ указанного направления состоит в выборе структурного уровня рассмотрения физических механизмов и процессов — это в основном структурный уровень, промежуточный между микроскопическим и макроскопическим, т. е. мезоскопический уровень. Для анализа повреждения и разрушения поликристаллических металлов такой структурный уровень, как правило, соответствует зерну. Такой выбор позволяет, с одной стороны, уйти от излишней детализации атомных, дислокационных и других структурных процессов, с другой — сформулировать критерии разрушения в терминах механики сплошной среды. [c.51]

Кроме феноменологических подходов к проблеме хрупкого разрушения в настоящее время интенсивно развиваются исследования по анализу предельного состояния кристаллических твердых тел на основе физических механизмов образования, роста и объединения микротрещин. Разработаны дислокационные модели зарождения и подрастания микротрещины [4, 24, 25,. 106, 199, 230, 247], накоплен значительный материал по изучению закономерностей образования и роста микротрещин в различных структурах [8, 22, 31, ИЗ, 183, 213, 359, 375, 381], подробно изучены макроскопические характеристики разрушения, в том числе зависимости истинного разрушающего напряжения от разных факторов, таких, как диаметр зерна, температура и т. д. [6, 101, 107—109, 121, 149—151, 170, 191, 199, 222, 387, 390, 410, 429]. Как отмечалось выше, при формулировке критериев разрушения наиболее целесообразным представляется подход, интерпретирующий механические макроскопические характеристики исходя из структурных процессов, контролирующих разрушение в тех или иных условиях. [c.59]

Здесь напряжение (1 в критерии разрушения интерпретируется как внешняя сила, действующая на характерный объем Гс, малый, но конечный. В предельном случае, когда микроскопическая трещина С бесконечно мала, г<. стремится к нулю и значение соответствует классическому определению напряжения в точке. Критический объем, по-видимому, является не более как эмпирической константой, которая введена для освобождения от сингулярности и сохранения связи между напряжением и прочностью. Однако при обсуждении разрушения при наличии макроскопических трещин мы покажем, что этот критический объем действительно существует и определяется из независимых экспериментов. Отметим только, что даже для простых случаев при однородном напряженном состоянии композиционных материалов, т. е. при растяжении, статистическая вариация прочности может быть отнесена за счет статистической вариации размеров микротрещин и, следовательно, за счет статистической вариации характерного объема Гс. [c.211]

Феноменологический критерий разрушения, обсуждавшийся в предыдущем разделе, дает грубую оценку разрушения, поскольку здесь предполагается, что образование микроскопических трещин занимает большую часть жизни образца и после слияния в макроскопическую трещину разрушение происходит мгновенно. Однако в реальных конструкциях макроскопические трещины могут появляться и в процессе изготовления, и в процессе службы. Детальное рассмотрение квазистатического роста трещины может дать полезную информацию относительно снижения чувствительности материала к трещинам и для установления критических состояний трещины. Характер динамического распространения трещин, даже в изотропных материалах, изучен не так подробно, как квазистатический рост трещин, поэтому в настоящее время, по-видимому, преждевременно рассматривать применимость полученных данных к описанию разрушения композитов. Мы будем исследовать только квазистатический рост или устойчивость существующей в композите трещины. [c.214]

При грубой идеализации композита как однородного и свободного от макроскопических трещин материала необходимое и достаточное условие разрушения можно получить при помощи критерия разрушения, представленного полиномом тензора напряжений (или деформаций). Логическое обоснование возможности применения критерия разрушения при наличии микроскопических трещин (т. е. при наличии областей сингулярности напряжения — деформации) получено путем введения характерного объема г , который охватывает микроскопическую трещину и, следовательно, область сингулярности напряжения. Отсюда следует, что феноменологический критерий разрушения можно использовать для оценки конечного критического напряжения, которое вызывает разрушение внутри характерного объема. Было показано, что критический объем — не просто произвольная эмпирическая константа, но интегральная характеристика разрушения, входящая в критерий разрушения. [c.261]

Технические критерии статического и усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии, применяемые обычно в расчетах на прочность / — IV теории прочности и их обобщения [6]), имеют дело только с макроскопическими напряжениями и деформациями (I рода). Последние являются усредненными величинами, определяемыми для всего поликристаллического образца в целом, В частности, критерием разрушения по первой теории прочности служит равенство максимального главного напряжения его критическому значению Рр, равному сопротивлению разрушению при простом одноосном растяжении поликристаллического образца. Действительная картина разрушения сложнее. Задолго до полного разрушения всего образца, при напряжениях, значительно меньших разрушающего, в нем появляется множество микроскопических трещин, свидетельствующих о разрушении отдельных элементов структуры. Это явление легко понять, если учесть, что макроскопические напряжения являются средними по отношению к структурным или микроскопическим напряжениям (П рода), которые могут быть как меньше, так и значительно больше макроскопических напряжений в любом данном сечении тела. Максимальные из числа микроскопических растягивающих напряжений, достигая местной (локальной) прочности материала, приводят к образованию микротрещин. В связи с этим очевидно, что расчет по обычным техническим критериям прочности противоречив, поскольку в основу его положено предположение, по которому разрушение вызывается средними (макроскопическими), а не максимальными (из числа микроскопических) напряжениями. Дело обстоит точно так же, как если бы расчет на прочность пластинки с отверстием производился по номинальным напряжениям, без учета концентрации напряжений у отверстия и независимо от формы и размеров отверстия. В структуре технических материалов (сталей, чугунов, бетона и даже стекла) роль концентраторов напряжений принадлежит особенностям микроскопической структуры (кристаллитам, неметаллическим включе-50 [c.50]

Основная особенность статистического критерия прочности заключается в том, что вызывающими разрушение считаются не макроскопические, а микроскопические напряжения. Разрушение на каком-либо участке структуры (образование микротрещины) наступает при достижении растягивающим напряжением II рода критической величины Зр, равной сопротивлению разрушению II рода на этом участке. В статистической теории прочности доказывается, что вероятность микроскопического разрушения максимальна в том сечении макро-элементарного объема среды (поликристаллического образца), где действует максимальное главное напряжение 1 рода Поэтому распределение случайных величин и 5р рассматривается именно в этом сечении. Макроскопическое разрушение наступает при условии, что вероятность разрушения достигла критического значения зависящего от свойств материала. При этом главное напряжение [ (если i= 0) или [ Og [ равно технической характеристике макроскопического разрушения при данном напряженном состоянии > 0. Таким образом, то, что в технических критериях разрушения принимается за основу, в статистическом критерии является следствием микроскопического механизма разрушения. [c.51]

Основное, что позволяет учет структуры, это возможность обнаружить волны, уносящие часть энергии от края распространяющейся трещины или от фронта волны разрушения. Параметры этих волн и создаваемый ими поток энергии оказываются существенно зависящими от структуры среды и от скорости распространения разрушения. Учет мощности излучения позволил выразить макроскопические критерии разрушения - энергетический критерий Гриффитса и силовой критерий Ирвина - как функции скорости распространения разрушения, зависящие также от параметров структуры. Характерным для решеток является минимум трещиностойкости (минимум общей энергии, потребной для распространения трещины), достигаемый в районе половины критического значения скорости - скорости волны сдвига для антиплоской задачи и волны Рэлея для плоской. В работе [39, 40] установлено сильное влияние анизотропии на поток энергии, идущий в край трещины на макроуровне. Для армированного материала с относительно малой жесткостью связующего при распространении трещины разрыва волокон с собственно поверхностной энергией можно не считаться, так как ее вклад пренебрежимо мал по сравнению с энергией излучения, обусловленного структурой [58]. Это позволило выразить эффективную поверхностную энергию через прочностные, упругие и геометрические параметры композита. [c.236]

Нашей целью является вывод макроскопического критерия разрушения упругой среды через параметры ее микроструктуры. Имея это ввиду, можно считать, что по масштабам микроструктуры скорость трещины, направление ее распространения изменяются достаточно медленно. Это позволяет рассматривать установившиеся ( стационарные ) режимы для полубесконечной трещины, развивающейся с постоянной скоростью, хотя на макроуровне трещина может быть конечной, а параметры ее движения - переменными. [c.241]

В отличие от решеток с безынерционными связями здесь на микроуровне энергия не теряется. Поэтому цель решения этой задачи - установить связь между упругими, прочностными и геометрическими характеристиками композита, т. е. характеристиками микроуровня, и макроскопическим критерием разрушения [58]. Одновременно определяется и мощность излучения упругих волн, распространяющихся от края движущейся трещины. Соответствующая статическая задача рассмотрена в [56], динамическое распространение трещины разрыва волокон с учетом последующего расслоения композитного материала в рамках модели однородной сплошной среды изучалось в [98]. [c.284]

Феноменологические характеристики прочности технических материалов разделяются по уровням рассмотрения на два основных класса — прочность материалов без макроскопических трещин и прочность материала с макроскопическими трещинами. В первом случае обычно испытываются геометрически гладкие образцы. Эти исследования приводят к построению различных поверхностей разрушения и критериев текучести. Во втором случае проверяются условия устойчивости роста трещин в образце. Подобные исследования ведут к развитию механики разрушения. [c.207]

Другой подход основан на объединении анализа напряженного состояния и концепции критического объема. Если трещины с критическим объемом Гс случайно распределены в теле, то они должны быть и около кончика макроскопической трещины. Это позволяет заключить, что неустойчивость трещины определяется разрушением в данном критическом объеме. Так как вне этого объема напряжения ограничены, к области Гс можно применить упругий анализ. Замечено, что совпадение вектора напряжения (вычисленного на основе упругого анализа для трещины) и вектора прочности (определенного по критерию прочности) для единого объема Гс позволяет сопоставить экспериментальные данные по разрушению при комбинированных нагружениях. [c.262]

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении. [c.3]

Исследования критериев малоциклового разрушения при повышенных и высоких температурах ведутся в последнее время весьма интенсивно, о чем свидетельствует большое количество различных предложений, посвященных выбору физически обоснованной меры повреждаемости материала в процессе эксплуатации и разработке соответствующих кинетических зависимостей, позволяющих оценивать остаточный ресурс конструкций в связи с параметрами процессов нагружения и нагрева. Существующие опытные данные указывают на значительную сложность физических процессов, приводящих к разрушению материала при высокотемпературном циклическом нагружении. Взаимодействие стадий образования и подрастания микропор и микротрещин в процессе пластического деформирования, слияния микротрещин, образования и распространения макротрещины подчиняется сложным статистическим закономерностям и не получило до настоящего времени исчерпывающего теоретического описания. Поэтому практически все существующие модели накопления повреждений базируются, как правило, на феноменологических представлениях. При этом оценку накопленных в процессе деформирования повреждении осуществляют, используя различные скалярные и тензорные параметры [18—201 (эффект Баушингера, длина траектории пластического деформирования, изменение плотности и т. п.), являющиеся макроскопическими (механическими) характеристиками явлений, определяющих на структурном уровне накопление и перераспределение поврежденности материала. [c.16]

Картина существенно меняется при наличии в деталях, подверженных циклическому напряжению, технологических или эксплуатационных (возникших BL. начале эксплуатации) трещин макроскопических размеров. В этом случае основную часть долговечности составляет время развития этой трещины, которое может быть рассчитано с использованием критериев механики разрушения. [c.33]

Бели наряду с процессами деформирования композита моделируются и процессы разрушения его компонентов, то в краевую задачу (2.27) включаются критерии прочности вида (2.15), и физические уравнения системы (2.28) отражают не только деформационные свойства элементов структуры, но их разрушение в процессе нагружения. Макроскопическая модель (2.28) в этом случае может быть дополнена критериальными соотношениями прочности [c.36]

Этот критерий начала распространения трещины и является условием наступления полной нестабильности, потому что число дислокаций и, следовательно, размер пластической зоны постоянны для образца постоянной толщины. С увеличением а в уравнении (277) напряжение, потребное для дальнейшего роста трещины, падает, а приложенное напряжение, по крайней мере в мягкой (с контролем по нагрузке) системе, увеличивается, так как та же нагрузка приходится на меньшую площадь. Поэтому трещина развивается с ускорением. Такое распространение трещины было классифицировано как кумулятивное , так как в этот процесс каждая дислокация вносит свой вклад до тех пор, пока не происходит разрущение [5]. Кривая нагрузка — смещение (см. рис. 54, б) макроскопически линейна вплоть до точки разрушения. [c.112]

Измерения КРТ и являются попыткой охарактеризовать вязкое разрушение однозначным параметром, который может быть связан с критической величиной высвобождения энергии при разрушении массивного образца перед наступлением общей текучести. Критерий раскрытия трещины сосредоточивает внимание на области вершины трещины, и его можно прямо связать с микромеханизмами разрушения на площади около 0,01 мм /-интеграл связан с макроскопической работой или условиями у вершины трещины в зависимости от выбранного Г-контура. [c.164]

Оценке долговечности по критерию малоциклового разрушения с учетом формы цикла, определяемой программой нагружения, посвящена глава А6. Рассматриваются модели накопления усталостного и статического повреждения. Предлагаемая кинетическая модель накопления усталостного повреждения органически связана со структурной реологической моделью, рассмотренной в главе А5 в ней используются макроскопические параметры состояния, вытекающие из анализа поведения структурной модели при пропорциональном нагружении. [c.13]

Имеются существенные основания предположить полезность, если не точность, теории эффективного модуля даже при наличии градиентов макроскопических напряжений. Решение задачи о свободной кромке и успешные оценки для задач с локальным повреждением, таким, как трещины слоев, свидетельствуют об этом. Кроме того, необходимо отметить, что модели, построенные с учетом теории эффективного модуля, коррелируют с разрушением, описываемым на основе таких эмпирических законов разрушения, как законы классической механики упругого разрушения и критерий для средних напряжений. Однако это не подтверждает, что данные модели тщательно обоснованы, так как прямого экспериментального доказательства точного влияния этих геометрических особенностей просто не существует. Таким образом, физика процесса разрушения в композитах остается такой же тайной, как в однородных материалах, и наше понимание разрушения сильно зависит от информации, полученной из эксперимента Следовательно, моделирование с помощью теории эффективного модуля дает приближенные, а не точные, результаты, для которых требуется экспериментальное подтверждение. [c.12]

Усталостное разрушение, как правило, происходит путем распространения трещин. При этом наличие во многих деталях и узлах конструкций различного рода микродефектов (микротрещины, полости, инородные включения и т. п.) ускоряет появление усталостных трещин на разных стадиях эксплуатации. Поэтому большое значение имеет проблема оценки живучести конструкции (долговечности конструкции от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5—1 мм до окончательного разрушения), при которой выявляются факторы, наиболее сильно влияющие на ее сопротивление развитию усталостных трещин [35]. Определение живучести позволяет разрабатывать эффективные методы повышения надежности и долговечности, назначать обоснованные сроки между профилактическими осмотрами, в частности связанными с разборкой машин. Кроме того, при использовании экспериментальных методов оценки циклической трещиностойкости и выявления закономерностей распространения усталостных трещин возможна разработка критериев выбора материалов и конструктивно технологических вариантов, обеспечивающих наибольшую надежность и долговечность при наименьшей металлоемкости [35]. [c.42]

В главе IV книги содержалось описание экспериментально установленных закономерностей и некоторых критериев длительной прочности. Здесь буду рассмотрены макроскопические подходы к этой проблеме, основанные на различных моделях разрушения (вязкое, хрупкое, смешанное), и некоторые общие теории. Реальные процессы разрушения материалов настолько сложны, что указанные модели могут рассматриваться лишь как первое приближение. Поэтому на полученные с ломощью этих моделей формулы следует смотреть как на приближенные. Вместе с тем. установлено, что в ряде случаев результаты расчетов по этим формулам находятся в удовлетворительном согласии с данными прямых экспериментов. Вследствие этого теоретические исследования длительной прочности на основе указанных моделей имеют большое значение и перспективу развития. [c.179]

В случае вязкого разрушения материала, которому предшествуют заметные пластические деформации, сопротивление разрушению 5р изменяется в процессе пластической деформации. В работе [2 ] выведены предельные поверхности макроскопического разрушения для однократно приложенной внешней нагрузки. Их применение в расчетах на прочность ничем не отличается от применения обычных технических условий прочности. Однако при сравнении их сданными опыта обнаруживаются преимущества статистического критерия прочности в отношении точности и универсальности [4]. [c.51]

Применяя статистический критерий макроскопического разрушения 7 = <7 и учитывая формулу (13), получим предельную поверхность усталостного разрушения 1 рода [c.59]

Из сказанного следует, что количественное описание процесса повреждения потребует специального подхода- Прежде всего необходимо количественно описать весь временной ход накрплёния повреждений с учетом всех физических процессов, которые при этом происходят. Это значит, что для каждого из таких процессов необходимо подобрать количественные характеристики микроструктурных элементов, описывающих как топологические, так и метрические свойства [378 - ЗВО]. Эти элементы должны быть подобраны так, чтобы их комбинация позволяла перейти к макроскопическому описанию повреждения. Особо важным является, очевидно, подбор значений характеристик выбранных микроструктурных элементов и соответственно выбранных макроскопических характеристик в состоянии предразрушения. Анализ состояния предразрушения ведет к определению критериев разрушения, которые (как уже упоминалось в разд. 15.3.1) позволяют предсказать время до разрушения, или запас долговечн >сти при ползучести, и деформацию, предшествующую разрушению. [c.262]

Ввиду преимущественного распространения представлений о дискретном характере разрушения и отчасти ввиду методических трудностей изучения быстропротекающего развития трещин большее количество опытных и теоретических данных относится к докритическому и критическому состоянию разрушения и меньшее к закритическому состоянию. Как уже упоминалось, в последнее время по аналогии с теорией пластичности разрабатывают основы математической теории разрушения (пока главным образом для хрупких и квазихрупких тел), которая могла бы служить основой для расчетов на разрушение. Необходимость в такой теории очевидна, так как с помощью математических теорий упругости, пластичности и ползучести можно в лучшем случае определять прочность в начале разрушения, между тем как не меньший практический интерес представляет критическое состояние, так называемый момент разрушения, обычно возникающее в области развитого разрушения [32]. Однако на пути создания теории разрушения стоят значительные трудности — необходимость учета нарушений сплошности, нестатических и высоколокальных неупругих процессов и т. п. До сих пор существует значительное расхождение во мнениях, не только о макроскопических критериях разрушения (напряжения, деформации, работы и т. д.), но даже вообще о возможности существования таких критериев. [c.177]

Таким образом, при получении статистического условия прочности макроскопическую теорию (1 теорию прочности в рассматриваемом случае) применяют сначала к микроэлементам, а затем Б них учитывают неоднородность распределения напряжений, связанную с неоднородностью материала, приводящую к неоднородности разрушения отдельных микроэлементов V в сечении макрообъема. Статистический критерий разрушения макрообъема W (макроразрушения) представляет допуск заданной величины на вероятность разрушения микроэлементов V в сечении объема W, в котором действует максимальное растягивающее напряжение. [c.399]

Естественно, что полное вязкое разрушение, т. е. разделение тела на части, должно происходит не при П = 1 (это физически необосно-вано), а при соблюдении каких-либо макроскопических критериев разрушения. Пусть согласно представлениям [33] развал тела на части возможен по достижении значения растягиваюш,им главным нормальным напряжением критического уровня а° или когда максимальное касательное напряжение т, = 0,5 (а — Од) превысит критическое напряжение на срез (здесь ад — минимальное из главных нормальных напряжений). Если к тому же считать вторым необходимым условием реализации макроразрушения обязательное накопление повреждений не ниже некоторого порогового значения Якр, то окончательный критерий макроразрушения можно определить так [c.36]

Учет структуры приводит к обнаружению высокочастотных волн, уносящих часть энергии от фронта разрушения (эффект, аналогичный повышению температуры [91]). Это позволяет определить макроскопический критерий разрушения и макропараметры процесса - отношения о i/o, где Oj = onst- осредненное напряжение в упругом предвестнике, О2 = onst-осредненное напряжение за фронтом разрушения. Оказывается, что Oi <о и что разрушение может происходить и в том случае, когда 2 ( i 2 0). Последний вывод может показаться странным, если его рассматривать, оставаясь в рамках модели сплошной среды без структуры. Здесь же он очевиден полные напряжения за фронтом разрушения (с учетом высокочастотных волн) превышают осредненное значение. [c.250]

Изложение вопроса о критериях разрушения при сложном напряженном состоянии проведем, основываясь на положениях, развитых в работе [38]. Для определения условий макроскопического разрушения при сложном напряженном состоянии обычно сравнивают критическое напряжение (Гпред (Г) с эквивалентным (Га, значение которого может быть определено как функция [c.81]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

Микромеханическая точка зрения основывается на том, что поведение композиционного материала или конструкции тесио связано с величиной и распределением внутренних напряжений и с передачей нагрузки от одного компонента к другому. В микромеханике исследуются эти внутренние напряжения, а также внутренние реакции и взаимодействия отдельных частей, вызываемые приложенными силами. Полученные сведения являются основой для расчета и предсказания макроскопического поведения материала, выяснения вида разрушения и установления критерия прочности. [c.493]

При высоких уровнях касательных напряжений вогнутость предельной кривой С — С (возникающая из-за предсказанного неустойчивого разрушения матрицы) приводит к образованию резкого перелома на предельной кривой. Предсказанное разрушение композита должно произойти при значительно более низких напряжениях, чем это следует из других макроскопических критериев. Существование подобной вогнутости вполне допустимо и согласуется с выводами Друккера (см., нанример, [12]), показавшего, что наличие вогнутости на поверхности текучести или псевдотекучести возможно при неустойчивом поведении материала или конструкции. [c.47]

В главе обсуждаются методы и результаты испытаний слоистых композитов в условиях плоского напряженного состояния в свете существующих теорий пластичности и прочности этих материалов. Коротко рассмотрены наиболее общие критерии предельных состояний анизотропных квазиод-нородных материалов и различные варианты их применения для построения предельных поверхностей слоистых композитов оценена точность описания при помощи этих критериев имеющихся экспериментальных данных В качестве самостоятельного раздела изложены основы теории слоистых сред. Так как рассмотренные методы предсказывают главным образом начало процесса разрушения, в докладе преобладает макроскопический подход. Однако в ряде случаев затрагиваются и вопросы, связанные с развитием процесса разрушения. Рассмотрены основные типы образцов для создания двухосного напряженного состояния, подчеркнуты их преимущества и недостатки. Показано, что сравнительно хорошее совпадение расчетных и чксперимептально измеренных предельных напряжений наблюдается для методов, учитывающих изменение характеристик жесткости слоев композита в процессе нагружения вплоть до разрушения. Основное внимание в главе уделено соответствию предсказанных и экспериментально полученных данных. Высказаны некоторые соображения о целесообразных направлениях дальнейших исследований. [c.141]

При исследованиях стремятся определить такие критерии, ко1х>-рые можно интерпретировать однозначно. Часто явления термической усталости сочетают с визуальной макроскопической оценкой в виде поверхностного разрушения [166]. Поэтому в исследованиях часто сопротивление термической усталости выражают количеством повторяющихся циклов нагружения, воспроизводящих или приближающихся к фактическим условиям, после которых образуется [c.86]

Критерий максимальных растягивающих напряжений основан на предположении, что макроскопическое разрушение наступает там, где достигаются максимальные растягиваюш ие напряжения, равные или йревосходящие некоторую критическую величину Оотк- Но в отличие от классической статической теории величина Оотк считается зависящей от временной характеристики нагружения. Следовательно, возможность или, наоборот, невозможность откольного разрушения [c.139]

Одним из критериев долговечности является выносливость, под которой понимают способность материала сопротивляться усталости, или постепенному наколлению повреждений под действием циклически повторяющихся нагрузок. Выносливость зависит от живучести, определяющей продолжительность работы детали от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости (размером 0,5. .. 1,0 мм) до разрушения. Усталостный излом всегда имеет две зоны разрушения усталостную зону предварительного разрушения с мелкозернистым, часто ступенчато-слоистым строением, иногда с отдельными участками блестящей поверхности, и зону долома, носящую характер вязкого или хрупкого (в зависимости от свойств металла) разрушения. [c.53]

Для большинства случаев определения несущей способности основное значение имеют критерии сопротивления разрушению, как замедленному в случае циклического и длительного статического нагружения, приводящего к развитию трещин, так и быстро протекающему в случае инициирования трещин хрупкого разрушения. Инициирование возникает в зонах наиболее интенсивных изменений состояния материалов и напряженного состояния в деталях, обычно связанных с концентрацией напряжений, вызванной геометрическими очертаниями детали или наличием в ней макроскопических дефектов. Эти критерии отражают состояния материала, особенности его физико-механических свойств, объемность напряженного состояния, историю циклического или длительного статического нагружения. Так как большинст- [c.8]

Критерии механики разрушения используются как для описания закономерностей развития макроскопических усталостных трещин, так и для построения моделей, основанных на учете структурной и эксплуатационной дефектности материалов и позволяющих описывать общие закономерности их усталостного разрушения. Последний подход особенно эффективен для структурно-неоднородных материалов, например титановых сплавов, в которых, как правило, можно выделить структурные элементы, выполняющие роль структурных надрезов, а также для тех случаев нагружения, как, например, в условиях фреттин-га, когда на самой ранней стадии циклического деформирования возникают микротрещины и весь дальнейший процесс усталости является процессом их развития. [c.113]

Закономерностям РУТ на второй стадии (стадия Пэриса) посвящено довольно много работ [5, 4, 7, 8, 11, 19, 20, 37-41 и др.]. На рис. 4.14 представлена вторая стадия стабильного РУТ, составленная с учетом данных работ [5, 7, 8,19, 20, 22,41], а в табл. 4.2 схема процессов, происходящих на этой стадии. Скорость РУТ на этой стадии находится в диапазоне от 1 до 10 мкм/цикл. Критерии трещиностойкости ААГ, 2 и ограничивают эту стадию распространения усталостных трещин. Кроме того, многие авторы выделяют на этой стадии промежуточные критерии трещиностойкости AKls [9,41,42] и АК [7, 22]. В методических указаниях [12, 43] на этой стадии выделяют переходные значения размаха коэффициента интенсивности напряжений и АК , характеризующие участок кинетической кривой усталостного разрушения, где скорости (микроскопическая и макроскопическая) распространения усталостной трещины совпадают с ходом кривой. При коэффициентах интенсивности напряжений меньших микроскопическая скорость роста усталостных трещин практически не зависит от значений АК (рис. 4.14). В работе [44] на основе анализа экспериментальных данных сделан вывод, что различие между макро- и микроскоростью роста усталостной трещины в сталях и сплавах на второй стадии кинетической диаграммы усталостного разрушения обусловлено эффектом закрытия трещины в пределах его наличия. Критерий АК является важным параметром, характеризующим окончание стабильного роста усталостной трещины. [c.128]

Согласно представлениям Гриффита [448] и А. Ф. Иоффе [129] прн разрушении твердого материала за счет преодоления сил взаимодействия между элементами его структуры изменяется потенциальная энергия системы на величину энергии образования новой поверхности (поверхности разрушения). Энергия образования единицы поверхности разрушения при равновесном состоянии равна поверхностному натяжению. Когда энергия деформации, вызывающая изменение потенциальной энергии, равна или превосходит поверхностное натяжение, должно происходить разрушение (критерий Гриффита) [448]. В реальном материале имеются неоднородности структуры, или дефекты , например микротрещины различных размеров и ориентации. На краях трещин создается концентрация напряжений. Фактическое напряжение при условиях, в которых для идеального материала возникли бы однородные деформации и напряжения, в реальном материале оказывается распределенным неоднородно. Перенапряженпя на краях трещин (дефектов или других неоднородностей структуры) создают условия для нача.ла разрушения в первую очередь на этих участках. Разрушение происходит при средних макроскопических напряжениях, рассчитанных на основании измеренных нагрузок и перемещений в предположении об однородности материала, характеризующих техническую ироч-ность и оказывающихся, естественно, меньше, чем фактические разрушающие локальные напряжения, действующие на участках их концентрации (очагах разрушения). Этим и объясняется заниженное значение определяемой таким путем прочности по сравнению с теоретической. [c.183]

Статистический критерий макроскопического разрушения q = q , как видно из формулы (4), является эквивалентным равенству Z = с = onst. Следовательно, принимая во внимание формулу (2), можем записать уравнение предельной поверхности усталостного макро-разрушения в пространстве главных напряжений I рода [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...