Состояние трещины неустойчивое

Из сопоставления приближенного и точного решений (рис. 16.3) видно, что приближенное решение дает для усилий (при данном с) заниженный примерно на 20% результат, в то время как качественная картина одинакова — до некоторого значения длины (определяемого минимумом кривой) состояние равновесия тела с трещиной неустойчивое (падающая ветвь кривой), а с увеличением с тело с трещиной переходит в устойчивое состояние (восходящая ветвь). Силы для предельного состояния равновесия получены из обычного условия К = К . [c.124]

Критическое значение коэффициента интенсивности напряжений в условиях возникновения неустойчивого состояния трещины из зависимости (2.5) можно связать д энергетическим критерием разрушения -ук, т. е. Кс= [c.25]

Состояние трещины нестабильное (неустойчивое) 23, 29, [c.189]

Если упомянутая выше работа деформации в очень малом объеме равна энергии поверхностного натяжения развивающейся микротрещины 0 ., то достигается неустойчивое состояние трещины, при котором становится возможным ее прогрессивное увеличение. Учитывая, что работа дефор.мации определяется энергией напряженного состояния, умноженной на деформируемый объем металла вокруг микротрещины V, находим при условии Т = [c.158]

При выполнении расчетов по формуле (9.14) следует иметь в виду, что тело с трещиной может находиться как в устойчивом, так и неустойчивом состоянии. Для устойчивого состояния соблюдается условие Рр й1/>0, т. е. нагрузка является возрастающей функцией длины трещины. Неустойчивой называется трещина, для которой справедливо условие Рр з/й17<0, т. е. разрушающая нагрузка является убывающей функцией длины трещины. Она самопроизвольно распространяется при соблюдении условия К1р>Ки- При этом распространение трещин может происходить при постоянной нагрузке. [c.219]

Прерывистый характер роста усталостной трещины при затрудняет достоверное определение К из-за отсутствия подобия локального напряженного состояния при переходах устойчивость - неустойчивость - устойчивость трещины. Используем в качестве критерия подобия в автомодельных условиях константу А, и запишем условие подобия перехода от одной пороговой скорости к другой Uq В виде [c.306]

Если длина трещины такова, что dT/dL=0, то трещина находится в состоянии неустойчивого равновесия. Трещина большего размера быстро распространяется, так как упругая энергия при увеличении L уменьшается быстрее, чем увеличивается поверхностная энергия. Трещина меньшего размера расти не будет или вовсе закроется, поскольку в этом случае, наоборот, поверхностная энергия уменьшается быстрее, чем возрастает упругая энергия.. . [c.138]

Графическое изображение критического состояния представлено на рис. 19.3.3. Из графика видно, что при напряжении мень-ще критического трещина развиваться не будет. При достижении критического напряжения трещина начинает развиваться неустойчиво. [c.330]

По достижении телом предельного состояния равновесия рост трещины может быть как устойчивым, так и неустойчивым. [c.326]

В неустойчивом состоянии равновесия трещина начинает двигаться по достижении нагрузкой критического значения, определяемого из критерия разрушения. В закритической области трещина может распространяться при постоянной нагрузке. Область неустойчивых состояний равновесия характеризуется неравенством [c.327]

С точки зрения предотвращения полного разрушения важно знать, к какому виду равновесия относится предельное состояние. Если предельное состояние равновесия устойчиво, то нет опасности немедленного полного разрушения. Если же предельное состояние неустойчиво, то такую трещину допускать нельзя, во всяком случае, без дальнейшего более подробного анализа. Выбор допускаемого размера начальной трещины в большой мере зависит от вида предельного состояния равновесия. [c.327]

Заметим, что вершина трещины, начиная свое дви>кение, проходит расстояние, равное начальному размеру концевой зоны (ввиду малости которой, этим периодом пренебрегают). В дальнейшем неустойчивые трещины медленно подрастают до критического размера (когда начинается спонтанное развитие). В связи с этим выделим две последовательные фазы разрушения. Вначале элемент сплошной среды переходит в некоторое промежуточное состояние (концевая зона), а затем трещина, попадая в концевую зону, производит окончательное разрушение элемента. Детали этого процесса таковы, что па начальном этапе трещина двигается по уже сформированной концевой зоне (предполагается, что к моменту i = 0 в теле уже существует трещина h с концевой областью do), и поэтому берега разреза уже имеют дополнительное раскрытие за время инкубационного периода. На последующем основном этапе развития трещины такой ситуации уже нет. Трещина разрывает сплошной материал, формируя перед этим концевую область. Раскрытие берегов разреза в концевой области начинается с момента попадания вершины в соответствующую точку вязкоупругой среды (обозначим этот момент через t ). Тогда уравнение медленного роста трещины на этом этапе получим, полагая, что в любой момент выполняется условие (39.3) [c.317]

Для материалов в хрупком состоянии переход исходной трещины (дефекта) в неустойчивое состояние происходит без выраженного докритического роста, и в этом случае величина Gi определяется по экспериментально измеряемым значениям Стк при глубине исходной трещины / [c.49]

Измерение раскрытия трещины осуществляется датчиками перемещений, как показано на рис. 3.14 для растяжения а) и изгиба (б). На упругих элементах датчика перемещений размещены тензометры электрического сопротивления, позволяющие непрерывно измерять и записывать диаграммы зависимости раскрытия трещины от нагрузки и тем самым определять критические значения, соответствующие началу быстрого роста раскрытия, т. е. возникновению неустойчивого состояния. [c.58]

Из ЭТОГО уравнения следует, что критическое напряжение, при котором происходит переход развития трещины в неустойчивое состояние, равно [c.68]

Вместе с тем, для удобства анализа закономерностей роста трешин суммирование затрат энергии рассматривают применительно к наиболее простой ситуации — одноосное нагружение путем растяжения или изгиба до достижения предельного состояния. Оно соответствует переходу от устойчивого (без нарушения целостности) состояния металла, воплощенного в форме образца или элемента конструкции, к неустойчивому, а следовательно, неуправляемому процессу быстрого (мгновенного) развития разрушения. Использование простейшей ситуации в анализе поведения металла позволяет использовать механические (напряжение, деформация) и геометрические характеристики (длина трещины, ширина и толщина образца, элемента конструкции) для установления однозначной связи между затратами энергии и используемыми комбинациями вышеуказанных характеристик. Выполняемый анализ должен служить цели определения затрат энергии на процесс распространения трещин на основе именно механических характеристик в наиболее широком диапазоне их изменения с тем, чтобы затем использовать энергетические (универсальные) характеристики в описании более сложного, предполагаемого эксплуатационного разрушения элемента конструкции. [c.78]

Нестабильное разрушение при росте трещины начинается в момент достижения предельного напряженного состояния материала, при котором уже не может быть реализовано ее стабильное подрастание в цикле нагружения. Предельный переход к нестабильному разрушению в условиях постоянной деформации и постоянного нагружения достигается при одной и той же величине предельного шага усталостной бороздки, поскольку именно ее величина характеризует свойство материала реализовывать работу пластической деформации и разрушения вплоть до достижения критического состояния, связанного с достижением неустойчивости в точке бифуркации. Это позволяет записать в случае постоянной деформации [c.222]

Предельное состояние материала с распространяющейся в нем усталостной трещиной первоначально достигается в середине ее фронта, где стеснение пластической деформации максимально. Происходит статическое проскальзывание трещины, а затем оно реализуется уже по всему фронту, в том числе и у поверхности образца или детали. Предельное состояние отвечает началу нестабильности развития разрушения, что отражает переход через точку бифуркации, когда материал имеет высокую неустойчивость по отношению к параметрам цикла нагружения. Небольшие флуктуации в условиях нагружения порождают дискретный переход к быстрому разрушению при разном размере трещины от образца к образцу, что отражает рассеивание предельной величины КИН для этапа стабильного роста трещины. Эго также отражается в колебаниях выявляемой предельной величины шага усталостных бороздок или скорости роста трещины в момент перехода к нестабильности. [c.287]

Выражение, связывающее действительную прочность с указанными тремя факторами, можно получить, если рассмотреть приведенную на рис. 1 схему прямоугольной полосы единичной толщины с модулем упругости Е, закрепленной на одном конце и нагруженной на другом конце силами тяжести, действующими как нагрузка Ь. Исследуем три состояния такого тела. Состояния А ш Б будут использованы при выводе уравнения потенциальной энергии тела с трещиной, а состояния Б ж В при выводе уравнения, описывающего состояние неустойчивости трещины. Растягивающее напряжение в теле без трещины (состояние А) равно а, а потенциальная энергия такого тела равна [1 . Чтобы перейти в состояние Б, введем до нагружения малую щелевую трещину длиной е. После смещения нагрузки Ь тело удлинится на АХ относительно состояния А. Теперь исследуем различие в потенциальной энергии в состояниях А ж Б. Во-первых, трещина приводит к образованию новой поверхности, что увеличивает энергию на величину С/д. Во-вторых, ту же приложенную нагрузку должно поддерживать меньшее количество межатомных связей, что уве- [c.15]

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]

Если в материале имеет место локальная неустойчивость в виде зарождения и роста трещины или роста и соединения пустот, то даже в этом наихудшем для материала состоянии выполнение принципов нормальности и выпуклости соответствует наиболее благоприятному его поведению. Составной материал или элемент конструкции работают в антропоморфном смысле до тех пор, пока могут внести какой-то вклад в восприятие нагрузки. Когда предел в этом смысле достигнут, нагрузку воспринимают остальные элементы и неустойчивость виновного элемента скрывается за устойчивым поведением его соседей. [c.25]

СОСТОЯНИЮ. Значение Ki, при достижении которого н этих условиях трещина будет распространяться неустойчиво, является константой материала, называемой вязкостью разрушения, или критическим коэффициентом интенсивности напряжения Ki для плоского деформированного состояния. Величину Кю для конкретного материала можно найти только экспериментально. Зная Ки, для задачи, показанной на рис, 6.3, а, можно записать [c.227]

Ускоренное охлаждение стали в некоторых композициях ау-стенитных сталей может привести к фиксации в их структуре первичного б-феррита, в некоторых случаях необходимого с точки зрения предупреждения горячих трещин. Холодная деформация, в том числе и наклеп закаленной стали, в которой аустенит зафиксирован в неустойчивом состоянии, способствует превращению у а. Феррит, располагаясь тонкими прослойками по фаницам аустенитных зерен, блокирует плоскости скольжения и упрочняет сталь (рис. 9.2). Упрочнение стали тем выше, чем ниже температура деформации. Обычно тонколистовые хромоникелевые стали в состоянии поставки имеют повышенные прочностные и пониженные пластические свойства. Это объясняется их повышенной деформацией при прокатке и пониженной температурой окончания прокатки. [c.349]

Определение характеристик сопротивления квазиста-тическому разрушению осуществляется получением диаграммы разрушения путем растяжения плоских образцов с начальной трещиной и измерения ее приращений с ростом растягивающего усилия вплоть до возникновения неустойчивого состояния трещины при достижении ею критической длины. Измерение длины трещины в процессе испытаний производится датчиками, следящими за ее концом, на основе применения вихревых токов, киносъемки, а также косвенно, путем измерения электросопротивления образца или наклеенных на поверхности образца датчиков последовательного разрыва. Определение критической длины трещины /к в момент перехода к неустойчивому состоянию позволяет получить зависимость между критическими величинами напряжения (1к и длиной трещины /к- [c.48]

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]

Переход трещины от устойчивого к неустойчивому росту во многом зависит от податливости системы. Неустойчивое состояние трещины при мягком податливом нагружении (фиксированная нагрузка) наступает при меньшем приросте трещины, чем в условиях жесткого нагружения (фиксированное перемещение). Трещинодвижущую силу в теле с трещиной (аналогично свойству материала (2.4.32)) представляют через так называемый приложенный или действующий модуль разрыва (свойство конструкции) [c.146]

Во-первых, локальные изменения размеров конструкции от сварки плавлением способствуют возникновению внутренних напряжений на участках около сварных швов, причем они достигают предела текучести материала. Имеется достаточно оснований считать (Кихара и др., 1959 г. Уэллс, 1961 г.), что эти напряжения, действующие обычно в совокупности с внешним напряжением, могут инициировать неустойчивое состояние трещины. [c.239]

Из уравнения (5.10) следует, что выраже-.ние 2n aJE увеличивается с увеличением длины трещины 2с, в то время как величина 4 остается постоянной. Таким образом, когда трещина растет, разность в числителе в уравнения (5.10) уменьшается и развитие трещины может ускоряться и достигать катастрофических скоростей. Это состояние называется неустойчивым разрушением. Эти [c.308]

Своеобразная трактовка разрезов-трещин как нетривиальных форм равновесия упругих тел с физически нелинейными характеристиками, предложенная В. В. Новожиловым [195, 196], помогает понять возможную причину образования щелевидных областей или пустот. Известно, что при увеличении расстояния между атомами твердого тела меясатомное усилие возрастает до максимума, а затем падает. Равновесие атомов, взаимодействующих по закону нисходящей ветви этой кривой, неустойчиво. Атомный слой, находящийся между двумя другими фиксированными слоями, имеет одно положение неустойчивого и два положения устойчивого равновесия. Поэтому различные причины (тепловые флуктуации, местные несовершенства кристаллической решетки, растягивающие напряжения от внешней нагрузки) создают условия для преодоления потенциального барьера при переходе (через максимум силового взаимодействия) от устойчивого состояния равновесия к неустойчивому. Видимое проявление неустойчивости сводится к перескоку атомного слоя (точнее, его части) в новое положение, что характерно для явления, носящего назваипо устойчивости в большом . [c.69]

В заключение этого параграфа отметим следующее. По до- стижении телом предельного состояния равновесия рост трещины может быть как устойчивым, так и неустойчивым. [c.36]

Здесь предполагается, что распространение трещины произойдет, когда деформация в на некотором расстоянии перед концом трещины достигнет предельной величины е . Структурный параметр ра может определяться, например, величиной зерна, расстоянием между включениями, параметром решетки для упругого тела и т, п. Полезное приложение этот критерий находит при развитой пластической зоне перед фронтом трещины. В частности, он позволяет описать докритическое подрастание трещины для неустойчивой в критическом состоянии схемы пагрун ения тела с трещиной. [c.76]

Согласно [48] предельное состояние тел с трещинами в условиях ползучести характеризуется двумя поверхностями вязкости разрущения пороговой, отвечающей началу медленного роста трещины, и критической, связанной с неустойчивым быстрым распространением трещины. Между указанными областями находится область медленного роста трещин ползучести. Нагружение в области параметров трещиностойкости ниже пороговых не приводит к развитию трещин в заданном температурновременном интервале. Пороговые и критические значения вязкости разрушения определяются температурно-временньвщ условиями эксплуатации и с увеличением длительности эксплуа- [c.63]

Кратковременная устойчивость. Немедленно после взрыва и рассеяния ударной волны борта воронки должны принимать устойчивую конфигурацию. В этот момент, будучи разрушена, большая часть их поверхности находится в состоянии неустойчивого равновесия, особенно из-за дополнительной пригрузки породой, упавшей на бровку после выброса. Любые глинистые прослойки, трещины или ослабленные плоскости скольжения могут служить в это время очагами локальных оползней. Гипердавления ядерного взрыва вызывают гидравлическое трещинообразование в породе, оттесняя далеко за контуры воронки поровую воду и увеличивая тем самым неустойчивость бортов. Контролировать кратковременную устойчивость стенок воронки очень трудно или практически невозможно. Однако при проектировании и расчетах ядерных взрывов необходимо оконтуривать сомнительные зоны и определять возможные границы оползней. [c.66]

При исследовании образования продольных транскристаллит-ных трещин в обогреваемых гибах труб, выполненных из перлитной стали, переходной зоны прямоточного котла было установлено [4], что трещины появляются в результате действия переменных температурных и компенсационных напряжений при неустойчивом фазовом состоянии пароводяной смеси и колебании температуры при пульсации потока. На рис. 9, б показан характер трещин, обнаруженных в нижней части гибов из стали 20 переходной зоны около нейтральной образующей после 15—-18 тыс. ч работы котла. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...