Микромеханизм хрупкого разрушения

Разработка конструкционных материалов высокой прочности в сочетании с удовлетворительной вязкостью возможна лишь при систематическом изучении взаимосвязи между субструктурой металла и его прочностью и вязкостью, а также при всестороннем исследовании механизма упрочнения, процессов релаксации и микромеханизма хрупкого разрушения. [c.96]

Касаткин Б. С. Структура и микромеханизм хрупкого разрушения стали. Изд. Техника , Киев, 1964. [c.261]

Б. . Касаткин. Структура и микромеханизм хрупкого разрушения стали. Киев, изд-во Техника , 1964. [c.206]

Весьма перспективными направлениями исследований в этой области следует считать изучение микромеханизмов разрушения и трещиностойкости вязких сталей рассмотрение субструктуры, и склонности к хрупкому разрушению сплавов развитие идеи комбинированного упрочнения деталей машин, сочетающего объемное повышение вязкости разрушения с нанесением износостойких покрытий изыскание путей создания оптимальных субструктур сплавов при комбинированном упрочнении, обеспечивающих их повышенную трещиностойкость. [c.7]

В предыдущих главах были рассмотрены методы измерения таких параметров вязкости, как критическая интенсивность напряжений, У-интеграл и раскрытие трещины. Теперь обратимся к процессам локального разрушения перед концентратором напряжений для того, чтобы оценить влияние свойств материала на критические значения вязкости, преследуя тем самым двоякую цель. Во-первых, зная, как механические факторы влияют на микромеханизмы разрушения вблизи концентратора напряжений, можно судить о практическом использовании материала, имеющего то или иное значение вязкости разрушения. Во-вторых, идентифицируя структурные особенности, определяющие низкую вязкость, можно учесть их при разработке материалов с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению. [c.166]

Развиваемая модель легко позволяет аппроксимировать кривые ползучести при растяжении (АфВ= 0) и сжатии (Л = 0). Пусть при длительном разрушении преобладает микромеханизм образования клиновидных трещин, причем i BJA можно принять в качестве малого параметра. Проинтегрировав уравнения состояния и разложив их в ряд по [х, получим в первом приближении следующее соотношение для времени хрупкого разрушения при взаимодействии микромеханизмов разрушения при ползучести [c.29]

На рис, 2.11 дана диаграмма предельного достояния для хрупкого межзеренного высокотемпературного разрушения [37], При л>4 хрупкое разрушение происходит либо путем развития микропор, либо путем образования клиновидных треш,ин. Условие перехода от одного вида микроразрушения к другому определяется жесткостью напряженного состояния, оцениваемой отношением Ог/аь При высокотемпературном разрушении, когда п<4, в процессе испытаний в условиях сложного напряженного состояния микромеханизмы взаимодействуют между собой. Для одного из напряженных состояний получено хорошее соответствие развиваемой модели с экспериментальными данными [30] (рис. 2.12). [c.30]

Развита модель микромеханизмов разрушения, позволяющая объяснить температурную зависимость Ki низкоуглеродистой стали. Обсуждены ограничения механизмов хрупкого и вязкого разрушения, обусловливающих вязкость разрушения на примере разрушения сталей и алюминиевых сплавов. [c.191]

В предыдущих разделах был рассмотрен микромеханизм скола и вязкого разрушения образцов с надрезом, а также их связь с вязко-хрупким переходом. Могут ли эти микромеханизмы объяснить температурную зависимость Ki в низкопрочной 212 [c.212]

Из вышеизложенного ясно, что различные типы материалов разрушаются по-разному, поэтому необходим весьма большой объем исследований для установления связи между микромеханизмом разрушения и вязкостью разрушения. В общем случае крупные хрупкие частицы разрушаются при низких напряжениях, а несмачиваемые включения порождают поры при низких деформациях, Наилучшим способом достижения высокой вязкости является измельчение микроструктуры, но необходимо улучшать [c.217]

В работе [56] исследован вклад различных микромеханизмов разрушения в хрупкое и вязкое разрушение образцов из сплава Fe — 4% Si путем фрактографического анализа образцов Шарпи, испытанных на ударную вязкость. На рис. 36 результаты фрактографического анализа представлены в виде диаграммы, отражающей изменение вклада различных типов разрушения с изменением температуры. Установлено также, что легирование железа никелем повышает, а кремнием понижает напряжение скола (5с и тем больше, чем выше содержание кремния (табл. 9). Главная причина снижения с увеличением содержания кремния в железе связана с увеличением вклада в скол доли разрушения по плоскостям 110 с увеличением содержания кремния при понижении температуры. В случае сплавов Fe — Ni при разрушении в условиях низких температур сколом по плоскостям 100 наблюдали раскалывание карбидов и межзеренное разрушение. Раскалывание карбидов связывают с пересечением карбидов двойниками или полосами скольжения. [c.71]

Меланиэм хрупкого разрушения подробно обсуждается в книге Касаткин Б. С., Структура и микромеханизм хрупкого разрушения стали. Техника , Киев, 1964. [c.258]

При изучении микромеханизма хрупкого разрушения стали Коттрелл с сотрудниками [204] разработал дислокационную модель, основывающуюся на анализе пластической деформации в вершине трещины, которая в дальнейшем неоднократно была испол1>зована исследователями для описания процесса распространения усталостной трещины. Эта модель описывает трещину при плоской деформации, нагруженную напряжением сдвига Го. Пластическая область впереди вершины трещины заменяется рядом краевых дислокаций. Дислокации по этой схеме выскальзывают (движутся) из устья трещины в [c.151]

Структура и микромеханизм хрупкого разрушения стали. Киев, Техн1ка , 1964, 264 с., библ. [c.177]

Анализ поведения материала с трещиной при циклическом нагружении требует учета контролирующего скорость роста трещины микромехаиизма, так как при реализации одного и того же макромеханизма ( например, типа I ) могут наблюдаться различные микромеханизмы усталостного разрушения квазивязкий отрыв - усталостные "вязкие" бороздки и квазихрупкий отрыв -усталостнь(е "хрупкие" бороздки (рис. 37, ), вязкий о трыв - ямочное разрушение, межзеренный хрупкий отрыв, внутризеренный хрупкий отрыв - скол. [c.60]

Рассмотренные до сих нор теории пластичности основывались на гипотезах формального характера реальная структура поли-кристаллического материала и хорошо известная картина пластического деформирования кристаллических зерен при этом совершенно не принимались во внимание. Такой подход имеет свои преимуп] ества и недостатки. С одной стороны, обилие законы пластичности, сформулированные для нроизвольного тела безотносительно к его физической природе, позволяют охватить единообразным способом широкий круг явлений — пластичность металлов, предельное равновесие грунтов, хрупкое разрушение горных пород и бетона и так далее. Такая общность чрезвычайно подкупает действительно, экспериментатор с удивлением обнаруживает, что макроскопическое поведение тел самой разнообразной физической природы оказывается поразительным образом сходным. Оказывается, что это поведение егце более поразительным образом может быть приблизительно хорошо описано при помощи уравнений, полученных из некоторых априорных гипотез достаточно формального характера. Но при более детальном изучении опытных данных оказывается, что при внешнем глобальном сходстве обнаруживаются и различия в поведении разных материалов. Эти различия связаны с тем, что микромеханизмы не только неунругой, но даже упругой деформации не одинаковы. Поэтому естественно стремление к тому, чтобы положить в основу теории пластичности некоторые физические представления о протекании пластической деформации. Нужно признать, что мы еш е далеки от возможности построения макроскопической теории, основанной на анализе и описании процессов, происходящих на микроуровне. Теория скольжения Батдорфа и Будянского, которая будет схематически изложена ниже, отнюдь не может быть названа физической теорией. Однако положенные в ее основу гипотезы в определенной мере отражают процессы, происходящие внутри отдельных кристаллических зерен, хотя и не воспроизводят их точным и полным образом. Пластическая деформация единичного кристалла происходит за счет сдвига в определенной кристаллографической плоскости в определенном нанравлении. Совокупность плоскости скольжения и направления скольжения в этой плоскости называется системой скольжения. Система скольжения задается парой ортогональных еди- [c.558]

Анализ критических точек (точек бифуркаций), отвечающих при движении трещины смене микромеханизма разрушения в условиях подобия локального разрушения, с использованием концепции критической плотности энергии деформации позволил выявить однозначную связь между параметрами, контролирующими локальное и глобальное разрушения. Найденные соотношения и разработанная методология количественной фрактографии с учетом дискретности и автомодельности разрушения при возникновении локальной нестабильности позволяют с помощью микрофрактографических исследований решать важные инй енерные задачи, связанные с оценкой по микрофракто-графическим параметрам скорости и длительности роста усталостной трещины по механизму нормального отрыва, определением эквивалентных напряжений, склонности материала к хрупкому разрушению в точках бифуркаций, соответствующих смене микромеханизма разрушения, с установлением пороговой энергии на единицу длины трещины в этих точках. Это позволило разработать единые для сплавов на данной основе фрактографические карты, объединяющие мйкро- и макропараметры разрушения. [c.6]

На большой группе сталей также была показана возможность расчета по максимальному растягивающему напряжению ои в шейке = ап ) или по результатам механических испытаний образцов на растяжение в некотором интервале температур. Для выяснения микромеханизма разрушения в условиях полного исчерпания пластичности материала (в шейке образца при вязком разрушении) авторы работы [75] провели опыты на отожженной стали со средним размером зерна 40 мкм. Определяли напряже-ние разрушения после различной степени предварительной деформации (обжатие 10, 20, 30 и т. д. до 70%). Каждую серию образцрв после предварительной деформации испытывали в интервале 20— 196 °С для определения Часть образцов испытывали в этом же интервале температур, но без предварительной деформации. В результате было установлено, что значения R для деформированного и недеформированного состоянии близки. На основании этого авторы работы [75] сделали вывод, что микромеханизм вязкого разрушения в шейке и хрупкого разрушения в температурном интервале вязкохрупкого перехода один и тот же — микроскол. Различие заключается лишь в степени предварительной деформации — при хрупком разрушении микроскол наступает в начале макротекучести, а при вязком — после значительной пластической деформации. Из этого был сделан вывод, что макроскопически различные виды разрушения определяются одним и тем же микромеханизмом разрушения при отрыве — микросколом. [c.90]

Типичный усталостный излом, свойственный стадии стабильного роста трещины, имеет явно выраженный макрохруп-кий вид, хотя при рассмотрении этого излома в растровом электронном микроскопе наблюдаются различные типы микромеханизмов вязкого разрушения (речь идет о усталостных разрушениях, происходящих при температурах более высоких, чем температура хрупкого перехода). На второй стадии распространения усталостной трещины у пластичных металлических материалов часто наблюдается бороздчатый или квази-борозд-чатый рельеф на поверхности разрушения, который возникает при раскрытии трещины по типу I при скоростях РУТ около 10-6 м/с (рис. 4.15 и 4.16). Различают пластичные и хрупкие типы бороздок. Пластичные бороздки обычно группируются парал- [c.130]

При взаимодействии микромеханизмов разрушения в области хрупких межзеренных разрушений в логарифмических координатах зависимость длительной прочности не может быть аппроксимирована прямой линией. Это обстоятельство весьма важно при экстраполяции результатов испытаний на большие сроки службы особенно в условиях сложного напряженного состояния, когда переход к хрупкому разрушению происходит при малом времени до р азруше-ния. Только при 8 = п возможна линейная экстраполяция при этом соблюдается принцип Ковпака геометрического подобия кривых длительной прочности. Согласно (2.7) погрешности экстраполяции существенно увеличиваются с уменьшением напряжений, т, е. с увеличением временного интервала экстраполяции. Очевидно, для подтверждения справедливости линейной экстраполяции на большие сроки необходимы дополнительные результаты испытаний, например на ползучесть при одноосном сжатии. [c.30]

Микромеханизм возникновения трещин исследовал Кахен-дорфер [5] и Касаткин 168] на надрезанных образцах для определения ударной вязкости. Исследования показали, что трещины хрупкого разрушения возникают в зоне, где имеет место наиболее неблагоприятное напряженное состояние с минимальным [c.288]

Различные микромеханизмы, предложенные для образования трещин скола, включают зарождение трещин под действием высоких локальных напряжений, возникающих на концах полос скольжения, и развитие зародыша под действием приложенных растягивающих напряжений до окончательного разрушения. Для разрушения, контролируемого ростом, а не зарождением трещин, необходимо, чтобы рост трещины сопровождался увеличением эффективной поверхностной энергии. В модели Коттрелла это требование учитывается энергетическими условиями зарождения модель Смита и модель нагруженных волокон постулируют, что работа, требуемая для растрескивания хрупкого карбида, существенно меньше, чем необходимая для распространения зародившейся трещины в окружающую ферритную матрицу. [c.186]

Глава 4 посвящена непосредственно разработке структурных моделей композиционных материалов, алгоритмизации микро механизмов разрушения и имитационному моделированию на ЭВМ процессов разрушения. Приведены алгоритмы построения линейных, плоских, объемных и ква-зиобъемных структурных моделей композитов с хрупкими волокнами, позволяющие имитировать на ЭВМ различные микромеханизмы разрушения и их взаимодействие, а также воспроизводить качественно различные виды макроразрушения. Исследованы особенности развития процессов разрушения в бороалюминии и углеалюминии в зависимости от объемных долей компонентов, статистического распределения прочности волокон и неравномерности их укладки, а также от степени физико-хи- [c.9]

В целом численные эксперименты, моделирование на ЭВМ динамических эффектов, сопутствующих разрушению хрупких компонентов, позволяют глубже понять качественное многообразие ситуаций, возникающих при накоплении повреждений в композите на микроструктурном уровне. Но, как отмечается в некоторых работах [178], полученные результаты в основном показьшают возможности той или иной методики численных или аналитических решений. Выявление динамических эффектов и исследование их влияния на развитие разрушения материалов при этом не только не теряет актуальности, а приобретает особое значение при разработке структурных моделей композитов и имитации на ЭВМ взаимодействия отдельных микромеханизмов разрушения. [c.96]

Развитие разрушения композитов с хрупкими волокнами, как правило, сопровождается разрывами отдельных волокон, отслоением "разрушившихся волокон от матрицы, разрушением соседних волокон от локальных перегрузок. Исследование динамических эффектов, сопутствующих перераспределению напряз кений при разрывах волокон и отслоениях их от матрицы, открывает некоторые новые стороны взаимодействия этих микромеханизмов разрушения и позволяет провести их алгоритмизацию для последующей имитации на ЭВМ. [c.132]

Взаимодействие микромеханизмов разрушения. Первичным микромеханизмом разрушения композитов с хрупкими волокнами и пластичными матрицами являются отдельные акты разрывов волокон. Наряду с разрьшами отдельных волокон в рассматриваемой модели имитируются и вторичные микро механизмы разрушения отслоение разрушившихся волокон от матрицы, разрушение волокон от локальных перегрузок, разрушение прилегающих объемов матрицы. На рис. 88 приведена схема взаимодействия имитируемых микромеханизмов разрушения и сопутствующих им эффектов локальной перегрузки волокон и вьжлючения из работы волокон в результате развития процессов отслоения. [c.182]

Наиболее тесная корреляционная связь существует между и характеристиками структуры ЧШГ, определяемыми на траектории трещины. Различие в характере влияния структуры при изменении температуры испытания связано с изменением микромеханизма разрушения. Разрушение ЧШГ может происходить вследствие хрупкого (по механизму скола) или вязкого (по механизму образования и слияния пустот) продвижения трещин отрьша, различающихся как местом образования, так и особенностями их взаимодействия со структурными составляющими ЧШГ. [c.561]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...