Макротрещина

Отметим, что кинетика раскрытия микро- и макротрещин различна развитие микротрещин происходит на фоне знакопеременной, общей для всего структурного элемента пластической деформации (пластическая деформация не локализована только у вершины трещины). При этом микротрещины захлопываются на начальной стадии цикла сжатия [240]. Следовательно, начиная со второго полуцикла, максимальное раскрытие трещины будет определяться деформацией растягивающих полу- [c.140]

Отметим, что уравнения (2.107) можно использовать также при описании зарождения усталостного макроразрушения — образования макротрещины размером, равным поверхностному слою металла с пониженным сопротивлением пластическому деформированию [26, 27] (размер слоя порядка нескольких диаметров зерен). Такой вывод следует из достаточно однородного деформирования зерен в поверхностном слое, что приводит к практически одновременному разрушению большинства зерен этого слоя и образованию макротрещины. [c.142]

Выше были рассмотрены условия старта макротрещины, обусловленного хрупким или вязким зарождением разрушения в ее вершине. Сам факт такого старта в общем случае не является гарантом глобального разрушения элемента конструкции. Так, для развития трещины по вязкому механизму требуется непрерывное увеличение нагрузки до момента, когда трещина подрастает до такой длины, при которой дальнейший ее рост может быть нестабильным [33, 253, 339, 395]. При хрупком разрушении нестабильное развитие трещины начинается сразу после ее старта, но тем не менее трещина может остановиться, не разрушив конструкции, что может быть связано с малой энергоемкостью конструкции (не хватает энергии на обеспечение динамического роста трещины) или определенной системой остаточных напряжений (попадание трещины в область сжатия). [c.239]

Как было показано выше, старт трещины при хрупком разрушении реализуется по механизму встречного процесса, который включает зарождение и развитие микротрещины в зоне предразрушения и ее объединение с макротрещиной. После объединения микротрещины с макротрещиной и по сути подвиже-ния макротрещины на некоторую длину возникает вопрос по какому механизму будет происходить дальнейшее развитие макротрещины Возможна реализация двух альтернативных механизмов развития макротрещины. [c.239]

Первый механизм базируется на представлении, что рост макротрещины происходит за счет непрерывного зарождения у ее вершины микротрещин, которые, развиваясь, объединяются с макротрещиной. Иными словами, рост макротрещины есть не что иное, как непрерывный акт зарождения хрупкого разрушения в масштабе порядка размера зерна. Очевидно, что при хрупком развитии трещины по первому механизму необходима достаточно большая энергия, так как непрерывно (по мере роста трещины) должны обеспечиваться необходимые и достаточные условия зарождения макроразрушения (см. раздел 2.1), что связано с меньшим или большим, но обязательно с наличием пластического деформирования у вершины движущейся макротрещины. По всей видимости, диссипация энергии при старте [c.239]

Статическая трещиностойкость. Страгивание макротрещины как при хрупком, так и при вязком разрушениях, происходит по механизму встречного роста, когда зародившиеся у вершины макротрещины, микротрещины (при хрупком разрушении) или микропоры (при вязком разрушении) объединяются с ней и тем самым осуществляется развитие трещины. [c.265]

Константы Ки и используют для сравнительной оценки материалов и расчета работоспособности конструкций, при наличии трещин или технологических трещиноподобных дефектов (например, непроваров, несплавлений, макротрещин в сварных соединениях). Зная Ki, можно рассчитать допустимые средние напряжения от внешней нагрузки или критический размер трещины, до достижения которых конструкция может эксплуатироваться с наличием трещины. [c.546]

Пластическое течение зарождается всегда на микроуровне, т.е. на уровне элементарных носителей пластических сдвигов - дефектов структуры различной физической природы и различных масштабов. Последующая эволюция всей иерархической системы структурных уровней деформации как раз и формирует последовательное развитие повреждений на разных масштабных уровнях, вплоть до макротрещины. [c.243]

Если упругопластический рост трещины связан с объединением макротрещины путем раскола (рисунок 4,33, i) или разрыва (рисунок 4.33, д), то формируется фрактальная поверхность с размерностью 2[c.315]

За последние два-три десятилетия сформировалось и активно развивается новое направление в механике деформирования твердых тел, получившее название механика разрушения. Под этим термином понимается изучение условий равновесия и распространения макротрещин внутри нагруженных элементов конструкций вплоть до их полного разрушения. [c.370]

Первопричиной такого разрушения являются микротрещины, существующие в неблагоприятно ориентированных кристаллических зернах материала еще до нагружения. При переменных деформациях края трещины то сближаются, то расходятся, и, как следствие, происходит ее развитие. Увеличиваясь, имеющиеся и возникающие трещины сливаются в одну магистральную трещину (макротрещину). При дальнейшем развитии макротрещины ее размеры в какой-то момент становятся критическими, что приводит к спонтанному ее рост>-и разрушению отрывом. [c.61]

Усталостное. Происходит при повторно-циклическом нагружении в результате накопления необратимых повреждений. При этом виде разрушения на поверхности тела вначале появляются микротрещины, одна из которых в результате многократного приложения нагрузки прорастает в макротрещину с последующим полным разрушением образца или детали машин. [c.319]

Многочисленными опытами было установлено, что при переменном напряжении, превышающем определенную величину для данного материала, после некоторого числа перемен напряжений в материале появляется трещина. Как установлено последними исследованиями, процесс усталости связан с постепенным накоплением дефектов кристаллической решетки и, как следствие этого, с постепенным развитием усталостных повреждений. Дефект кристаллической решетки постепенно превращается в микротрещину, которая через определенное число циклов нагружения переходит в макротрещину, захватывающую все большую толщину металла. Пластическая деформация сосредоточивается только в устье трещины, поэтому заметных остаточных деформаций при разрушении не обнаруживается. [c.337]

Кроме того, условие прочности, определяющее наступление опасных деформаций, приводящих к образованию микро- или макротрещин либо к нарушению нормального функционирования изделия из-за недопустимо больших деформации, должно содержать время и ряд структурных параметров, характеризующих как свойства материала (анизотропия, предел текучести и т. п.), так и характер приложения нагрузок. Таким образом, общее условие [c.161]

Когда микротрещина в процессе своего роста превращается в макротрещину и достигает критического размера, дальнейшее распространение этой трещины происходит уже при сравнительно низких растягивающих напряжениях, величина которых является реальным пределом прочности металлов. Давление а=—1000 МПа приблизительно равно напряжению развития трещины Гриффитса. [c.437]

Кроме этого факта, результаты многочисленных экспериментов доказывают, что предельная до разрушения деформация зависит от степени развитости дефектов типа микропоры, микро- и макротрещины. В зависимости от условий деформирования и схемы напряженного состояния эти дефекты могут развиваться или залечиваться . Например, при испытании на растяжение образца, подвергнутого предварительному скручиванию, обнаруживается снижение разрушающего напряжения и [c.447]

Заметим в заключение, что большие усилия и большие успехи в области механики распространения трещин привели к тому, что зачастую к ней сводится вся механика разрушения. На самом деле предмет механики разрушения гораздо шире. В ряде случаев, например, в металлах под действием нагрузки при высокой температуре, разрушение носит рассеянный характер, во всем объеме на границах зерен накапливаются поры, сливаются между собой и наконец объединяются в макротрещину. Здесь макротрещина — это лишь последний, видимый результат скрытого от невооруженного глаза, но хорошо видного даже под оптическим микроскопом процесса накопления повреждений. По-видимому, аналогичный характер разрушения наблюдается в некоторых полимерах, по здесь для обнаружения микроповреждений необходимы более тонкие методы. [c.12]

Разрядка дислокаций приводит к образованию на поверхности макротрещин, и начинает действовать коррозионный химический или электрохимический процесс в вершине трещины. [c.58]

Циклическое накопление пластической деформации при переменном нагружении обусловливает процесс суммирования повреждения в металле, приводящий к образованию макротрещины и к окончательному разруше-6 83 [c.83]

По достижении накопленным повреждением критического значения возникает макротрещина и процесс дальнейшего циклического разрушения определяется ее развитием. При рассмотрении в 2 условий распространения трещин квазихрупкого разрушения была показана возможность анализа развития трещины малоциклового [c.87]

По мере снижения уровня переменных напряжений и увеличения числа циклов, необходимого для образования и развития трещин, доля пластической деформации в полной уменьшается и, как видно из уравнения кривой усталости (5.9), преимущественное значение приобретает второй член, отражающий зависимость амплитуды упругой деформации от числа циклов до образования циклического разрушения (возникновения макротрещины) [c.104]

Введение структурного элемента как параметра, являющегося связующим звеном между микро- и макропроцессами разрушения, дает возможность подойти к вопросу о масштабе зарождения макроразрушения или, что то же самое, о размере зародышевой макротрещины. Поскольку прогноз зарождения макротрещины ведется с помощью локальных критериев, ис-лользование которых правомочно при анализе деформирования и разрушения в объеме, не меньшем чем структурный элемент, то очевидно, что минимальную длину зародышевой макротрещины можно принять равной линейному размеру этого элемента. [c.7]

На основании полученного деформационно-силового уравнения усталостного разрушения (2.111) в гл. 4 выполнено моделирование кинетики усталостных макротрещин в перлитных сталях, в частности, рассмотрено влияние асимметрии нагружения на пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений AKth- [c.145]

При Ki Ki (T) у вершины трещины должно выполняться условие хрупкого или вязкого разрушения в соответствии с предложенными в подразделах 2.1.2 и 2.2.2 критериями [см. уравнения (2.11) и (2.63)]. С точки зрения физики данное требование означает реализацию механизма встречного разрушения материала, когда зародившиеся микроповреждения материала у вершины трещины, по сути являющейся концентратором напряжений, объединяются с ней. Здесь хотелось бы несколько подробнее остановиться на вопросе, почему именно такой механизм наиболее вероятен при разрушении материала с трещиной. Рассмотрим хрупкое разрушение тела с трещиной. Для того чтобы от макротрещины развилось хрупкое разрушение, необходимо выполнение условия Отах = От. п ( Jmax — мак-симальные напряжения, локализованные непосредственно у вер- [c.230]

Таким образом, встречный механизм обусловлен следующими обстоятельствами. Макротрещина нагружается от силы Я = О до Ртах и тсм самым все время притупляется за счет пластического деформирования у ее вершины. Максимальные напряжения в вершине макротрещины ограничиваются пластичностью материала. Микротрещина имеет ряд преимуществ при зарождении она острая и уже нагружена напряжениями (она как бы внесена в поле напряжений). Следовательно, напряжения в вершине микротрещины не ограничены пластическим деформированием и определяются только напряжениями у макротрещины (для микротрещ ин они являются номинальными) и геометрией микротрещины (коэффициентом концентрации напряжений микротрещины). Поэтому реальна ситуация, когда у вершины микротрещины будет выполнено условие Отах = От. п. [c.231]

Второй возможный механизм развития трещины базируется на следующих представлениях. После объединения микротрещины с макротрещиной идет непрерывное динамическое развитие макротрещины по тем же законам, по которым развивалась и микротрещина отсутствие заметного пластического деформирования у верщины быстро развивающейся трещины (недостаточно времени на реализацию релаксационных процессов в вершине) рост трещины по плоскостям спайности с преодолением различных барьеров типа границ зерен, фрагментов, блоков (см. раздел 2.1). При реализации второго механизма энергия, необходимая для старта трещины, будет отличаться от энергии, идущей на ее рост. Энергия зарождения хрупкого разрушения обусловлена пластическим деформированием, необходимым как для зарождения микротрещин, так и для реализации деформационного упрочнения, обеспечивающего рост напряжений до величины S . Для распространения трещины от одного зерна к другому необходима эффективная энергия не только для образования новых поверхностей, но и для компенсации дополнительной работы разрушения, идущей на образование ступенек и вязких перемычек при распространении трещин скола [121, 327]. Образование ступенек на поверхности скола, как известно, связано с различной ориентацией зерен. При переходе трещины скола через границу зерна в новом зерне из-за различий в ориентации происходит разделение трещины на ряд отдельных трещин, которые распространяются параллельно по кристаллографическим плоскостям спайности и прп объединении образуют ступеньки скола. При распространении макротрещины через отдельные неблагоприятно расположенные зерна, для которых плоскости спайности сильно отклонены от направления магистральной трещины, могут наблюдаться вязкие ямочные дорывы (перемычки) [114, 327]. Учитывая, что для старта макротрещины требуется пластическое деформирование, по крайней мере в масштабе, не меньшем, чем диаметр зерна, а для ее развития масштаб пластического деформирования ограничен размером перемычек между микротрещинами, можно заключить энергия G , необходимая для старта трещины, выше, чем энергия ур, требующаяся на ее развитие. Эксперименты для большинства конструкционных металлических материалов подтверждают сделанное заключение [253]. Следовательно, динамическое развитие трещины при хрупком разрушении наиболее вероятно происходит по второму механизму. Кроме того, в пользу второго механизма говорят имеющиеся фрактографические наблюдения (рис. 4.19), которые иллюстрируют переход трещины скола через границу зерна со значительной составляющей кручения и расщепление зерна рядом параллельных друг другу трещин. Если бы развитие трещины [c.240]

С приближением напряжений к пределам выносливости развитие трещин вступает в критическую фазу (кривая 2) микротрещины, прогрессивно расщиряясь, превращаются в макротрещины (полузачерненные точки), которые приводят к разрушению (черные точки на кривой 3). Практический предел нагружаемости лежит несколько ниже кривой 2, которая в зависимости от свойств и кристаллического строения металла соответствует напряжения.м, равным 0,8 —0,9 разрушающего напряжения. [c.278]

Как установлено опытами, циклическая прочность, в противоположность статической, слабо зависит от величины зерна (в обычном для конструкционных сталей диапазоне размеров зерен 10—50 мкм). Это объясняется тем, что сопротивление разрушению определяется напряжением, необходимым для преодоления первых межзеренных барьеров, после прорыва которых трещина, скачкообразно расширяясь, легко пересекает все последующие барьеры, распространяясь обычным для макротрещин путем (при умеренных температурах транскристаллитно, а при повышенных — ингер-кристачлитно). [c.293]

Водород также растворяется в большинстве металлов. Металлы, способные растворять водород, можно разделить на две группы, К первой группе относятся металлы, не имеющие химических соединений с водородом (железо, никель, кобальт, медьидр.). Конторой группе относятся металлыд(титан, цирконий, ванадий, ниобий, тантал, паладий, редкоземельные элементы и др.), образующие с водородом химические соединения, которые называются гидридами. Водород очень вредная примесь, так как является причиной пор, микро- и макротрещин в шве и в зоне термического влияния. [c.27]

Метод акустической эмиссии (АЭ) относится к диагностике и направлен на выяснение состояния объектов путем определения и анализа шумов, сопровождающих процесс образования и роста трещины в контролируемых объектах. Он базируется на регистрации акустических волн, возникающих в металле и сварных соединениях при нагружении в результате образования пластических деформаций, движения дислокаций, появления микро- и макротрещин. В основу метода положено явление излучения (эмиссии) упругих волн твердым телом при локальных динамических перестройках его структуры при его деформировании и локальном разрушении (пластическая деформация, скачкообразное развитие т )ещин). Метод применяется для выявления состояния предразруше-ния тяжело нагруженных конструкций сосудов высокого [c.254]

Использование статистической обработки регистрируемых данных позволяет выявлять начало процесса трещинообразова-ния (появление микротрещин, их слияние и образование макротрещины) на фоне протекания макропластической деформации. При установке датчиков акустической эмиссии непосредственно вблизи дефекта представительный уровень эмиссии может быть зарегистрирован при нагрузках, составляющих от 5 до 50% от предельной нагрузки, которая соответствует разрушению. Во избежание перебраковки необходимо использовать сложные виды обработки данных. [c.194]

Таким образом, в зависимости от типа динамической структуры, колличественно характеризующейся показателем фрактальной размерности зоны предразрушения, при понижении температуры может реализоваться структурный переход от рассеяного разрушения (в результате образования объемных фрактальных кластеров) к сосредоточенному разрушению за счет образования фрактального перколяционного кластера по фронту макротрещины. Этот переход отвечает критической температуре структурной хладноломкости, равной -75 С при D =l,67. Анализ литературных данных [c.108]

В.Н. Бовенко [15] принял, что при механическом воздействии на твердое тело упругая энергия переходит не только в потенциальную энергию атомов (образующихся свободных поверхностей), как это было принято Гриффитсом, но и в энергию автоколебательного движения. Это привело к установлению дискретно - волнового критерия устойчивости структуры - число Бовеи-ко) [15]. Предложенная им автоколебательная модель предразрушения твердого тела базируется па постулате о возникновении областей автовозбуждения активности вещества вблизи дефектов структуры вследствие нарушения однородного состояния исходной активной неустойчивой конденсированной среды. Эти автовозбуждения являются основными носителями когерентных (или макроскопических квантовых) эффектов. Они являются очагами пластической деформации, микро- и макротрещин, зародышами образования новой фазы на различных структурных иерархических уровнях самоорганизации, источниками акустической эмиссии (АЭ), микросейсмов и землетрясений. [c.201]

Хорошо видно кооперативное взаимодействие процессов сдвига и отрыва, формирующее в конечном итоге с1роение новерхности макротрещины. Следовательно, при анализе самоподобия изломов и связи шероховатости поверхности с фрактальной размерностью структуры излома (и конечном итоге и с ее свойствами) требуется учет этого взаимодействия. [c.331]

В действительности усталость является следствием роста за счет переменной деформации трещин, возникающих в неблагоприятно ориентированных кристаллических зернах и существующих в материале тела до нагружения. Увеличиваясь, существующие и возникающие трещины сливаютея в одну магистральную трещину (макротрещину) образование зоны сечения А является результатом докритического роста этой трещины. Вследствие дальнейшего увеличения размеры магистральной трещины достигают критических, что приводит к ее спонтанному росту и разрушению детали отрывом (усталоетному разрушению) по зоне сечения В. [c.331]

Малоцикловая усталость - усталость металла, при которой образование макротрещин или полное разрушение происходит при повторно-пластическом деформировании с разрушающим числом циклов до 5x10 в степени 4. [c.59]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...