Тело квазихрупкое

При анализе поведения фрактальных структур под нагрузкой целесообразно использовать представления о фрактальных кластерах, что позволяет выделять в деформируемом металле объекты (локальные области), обладающие свойствами фрактальных структур. Деформируемое твердое тело - открытая система, обменивающаяся энергией и веществом с окружающей средой. Результатом этого обмена является самоорганизация фрактальных структур. Образующиеся при деформации металлов и сплавов фрактальные кластеры в зоне предразрушения в зависимости от механизма диссипации энергии связаны либо с кристаллографическими на фоне пор микротрещинами (квазихрупкий отрыв), либо с порами (вязкий отрыв). [c.232]

Квазихрупкое разрушение предполагает наличие пластической зоны перед краем трещины (локальная зона пластической деформации) и наклепанного материала у поверхности трещины. Остальной, значительно больший по величине, объем тела находится при этом в упругом состоянии. [c.319]

Хорошее соответствие действительности законов теории упругости в основной части объема показывает, что расходы энергии у края трещины в действительном явлении и расходы энергии, рассчитанные по теории упругой модели, одинаковы. Точность совпадения для хрупких и квазихрупких тел гарантируется удовлетворительной применимостью теории упругости для расчета полей напряжений и деформаций во всем объеме тела, за исключением весьма малых областей вблизи краев трещин. [c.549]

Это напряжение должно быть значительно ниже предела текучести материала, который за пределами пластической зоны у кончика трещины работает в пределах упругости деформирования. Безразмерный коэффициент а отражает как геометрический фактор, так и характер распределения напряжения а. При весьма большом отношении ВИ этот коэффициент равен единице, что имеет место и в случае бокового надреза длиной I. При конечном отношении В/1 и неравномерном распределении напряжений коэффициент а принимает другие значения [101]. Случай сквозной трещины (рис. 4.15, а) в растянутой или изгибаемой пластине встречается при проведении различных опытов на трещиностойкость материалов. В расчетах конструкционных элементов чаще встречается случай плоской поверхностной трещины (рис. 4.15,6). Очертание фронта такой трещины в процессе ее развития по ряду экспериментальных данных близко к полу-эллипсу. Соотношение его полуосей по данным опытов [65] составляет примерно 0,38. Постоянство этой величины при изменении абсолютных размеров трещины объясняется тем, что независимо от исходной формы, она приобретает через некоторое число циклов нагружения устойчивую форму равного сопротивления продвижению во всех точках ее фронта. Коэффициент интенсивности /( сохраняет и в этом случае выражение (4.35) при иных значениях а, но часто используют также и выражение К — оа у лЬ, где Ь — глубина трещины (рис. 4.15, б). В тех случаях, когда глубина Ь соизмерима с расстоянием от контура трещины до противоположной поверхности тела, теоретическое определение коэффициента К оказывается затруднительным и его обычно находят экспериментальным путем (так называемый метод /С-тарировки) с использованием энергетической трактовки условий предельного равновесия трещин, распространяющихся путем квазихрупкого разрушения, т. е. такого, когда пластические деформации могут появляться лишь в локальных зонах у кончиков трещины. [c.130]

При т] > 1 конец трещины не может служить источником дислокаций, поэтому разрушение будет идеально хрупким. В случае т < 1 из вершины трещины при нагружении излучаются краевые дислокации, вследствие чего происходит медленное докритическое подрастание трещины. Если т] = 1, то число образующихся дислокаций сравнительно мало и разрушение будет квазихрупким. Условие квазихрупкого разрушения пластического тела имеет вид [261] [c.144]

Как известно, вязкому разрушению металлов и сплавов предшествует сосредоточенная деформация, которая отсутствует при квазихрупком разрушении. Критическим параметром в обоих случаях является предельная равномерная деформация, при достижении которой система в виде деформируемого твердого тела теряет устойчивость, т.е. достигается точка бифуркации. При переходах устойчивость—неустойчивость—устойчивость возможны либо разрушение, либо пластическая нестабильность, сопровождающаяся переходом к сосредоточенной деформации (шейке), как показано на рис. 108. [c.178]

Исходные уравнения пространственных задач теории упругости и основные методы их решения сформулированы в ряде учебников и монографий по теории упругости (см., например, [59, 63, 78, 130]). Ниже выводятся лишь некоторые соотношения статики в динамики упругого тела, необходимые в дальнейшем для исследования предельного равновесия квазихрупкого цилиндра, ослабленного внешней кольцевой трещиной. [c.18]

Настоящая глава посвящена решению задач о распространении трещин в хрупких и квазихрупких телах, в частности задач [c.25]

Рассмотрим трехмерное квазихрупкое тело, ослабленное макротрещиной вдоль некоторой поверхности и подвергнутое циклическому нагружению. Задача состоит в опре- [c.92]

Постулат подобия. Будем сравнивать явление разрушения для двух масштабов, 5 и Г (рис. И). Масштаб Т — это конкретно реализуемая ситуация вязкого разрушения под действием некоторой внешней нагрузки р t) именно этот масштаб обычно интересует конструктора и инженера (рис. 11, . Масштаб В — локальная ситуация квазихрупкого разрушения эта ситуация может быть реализована лишь при достаточно больших геометрических размерах тела и трещины (рис.11,д). На рис. И заштрихованы области пластических деформаций. [c.22]

В соответствии с приближением квазихрупкого разрушения предполагается, что величина Dd зоны накопления повреждаемостей в нитях мала по сравнению с длиной макротрещины или каким-либо другим характерным линейным размером тела. [c.104]

Обобщенный нормальный разрыв реализуется в большинстве хрупких и квазихрупких тел. У кусочно-однородных теЛ и в некоторых других случаях порядок особенности, вообще говоря, будет уже отличен от 1/2 соответствующее определение понятия обобщенного нормального разрыва на этот случай не вызывает затруднений. [c.150]

Концепция квазихрупкого разрушения позволяет полностью перенести все установленные для хрупких тел закономерности на квазихрупкие тела, т. е. такие упруго-пластические тела с трещинами, для которых реализуется тонкая структура. В этом случае пластическая область перемещается вместе с концом трещины как жесткое целое, не изменяя своей формы форма и размер этой области не зависят от нагрузок и конфигурации тела с трещинами. [c.162]

Численное решение этой упруго-пластической задачи для квазихрупкого тела конечно-разностным методом с применением деформационной теории пластичности показало, что [c.164]

Основу механики тел, содержащих трещины, обычно образуют два допущения трещину представляют в виде математического разреза в однородной сплошной среде среду полагают линейно упругой вплоть до разрушения. Это направление теории называют также линейной механикой разрушения (в отличие от нелинейной механики разрушения, где учитывают нелинейные свойства материала, в частности, пластические деформации у фронта трещин). Название линейная механика разрушения не вполне точно передает содержание ее предмета, поскольку все задачи механики разрушения, по существу, нелинейные (нахождение полей упругих напряжений вблизи трещин —предмет теории упругости, а не механики разрушения). В связи с этим употребляем, как правило, термины механика хрупкого разрушения и механика квазихрупкого разрушения в зависимости от того, считаем материал линейно упругим вплоть до разрушения или нет. [c.105]

В последние годы термин квазихрупкое разрушение стал употребляться для обозначения разрушений тел с треш,инами в таком диапазоне температур (и длин треш,ин), в котором разрушаюш,ее напряжение выше предела текучести, но ниже предела прочности гладкого стандартного образца. [c.119]

Исследование законов квазистатического распространения трещин и определение коэффициентов интенсивности напряжений вдоль траекторий развивающихся трещин является исходным этапом [1, 66] в расчетах на прочность и долговечность пластинчатых элементов конструкций, подверженных воздействию внешних циклических нагрузок. Тем не менее к настоящему времени известно сравнительно небольшое число работ, посвященных определению траектории развития трещины в квазихрупком упругом теле. Среди них следует отметить работы, в которых расчет траекторий осуществляется с привлечением метода конечных элементов [10, 26, 160, 165], вариационных [46, 73] и аналитических 17, 119] подходов. Развитие общих методов решения двухмерных задач теории упругости для произвольных областей с гладкими и кусочно-гладкими криволинейными разрезами, в частности метода сингулярных интегральных уравнений, позволяет эффективно решать с их помощью указанные задачи о построении статических траекторий дифференциальным (поэтапным) способом 95, 102, 103, 125], когда на каждом этапе используется локальный критерий разрушения для определения направления приращения трещины у ее вершин. [c.41]

Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Однако впоследствии выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Если линейные размеры этих объемов малы сравнительно с длиной трещины, то поток упругой энергии по-прежнему можно вычислить, сообразуясь только с упругим решением, а затрату энергии на разрушение относить теперь к работе пластической деформации. В этом состоит концепция квазихрупкого разрушения, изложенная в [231]. Эта концепция позволила перейти от идеального материала в схеме Гриффитса к реальным материалам. Эффективность этой концепции состоит в том, что разрушение реальных конструкций практически всегда происходит по квазихрупкому механизму — макрохрупкий излом содержит значительные остаточные деформации вблизи поверхности разрушения. Таким образом, оказалось возможным распространить теорию разрушения Гриффитса на решение инженерных проблем. Энергия Г обеспечивает существование твердого тела как единого целого, а при образовании новых поверхностей (из начального разреза) принято считать, что энергия Г имеет поверхностную природу и поэтому может быть выражена соотношением [c.328]

Различают два вида разрушения — пластическое и хрупкое. Пластическое разрушение происходит после существенной пластической деформации, протекающей по всему объему тела или его значительной части, и является результатом исчерпания способности материала сопротивляться пластической деформации. Хрупким называется разрушение, происходящее без пластической деформации. Различают также квазихрупкое разрушение, при котором имеет место некоторая пластическая зона перед краем трещины. Квазихрупкое разрушение происходит в наиболее ослабленном сечении при напряжении выше предела текучести, но ниже предела прочности. При хрупком разрушении скорость распространения трещины составляет 0,2—0,5 скорости звука, т. е. достаточно велика, а излом имеет кристаллический вид. При пластическом разрушении скорость трещины мала и составляет не более 0,05 скорости звука, а излом имеет йолокнистый вид. [c.727]

Наиболее просто формулируется условие локального разрушения в теории так называемых квазихрупких трещин, когда наибольший размер области необратимых деформаций в рассматриваемой точке контура трещины мал по сравнению с длиной трещины и расстоянием этой точки до ближайшей границы тела. Простейший вариант этого условия на основе физических и математических идей А. А. Гриффитса [347, 348], Г. Нейбера [190] и Г. М. Вестергарда [432, 433] был предложен Дж. Р. Ир вином [354—358]. Он заключается в том, что коэффициент при особенности в выражении для напряжений в рассматриваемой точке в момент локального разрушения (и продвижения трещины в этой точке) считается равным некоторой постоянной материала при этом напряжения вычисляются в предположении, что тело идеально yrapyroie. По1Скольку указанный коэффициент представляет собой некоторую функцию внешних нагрузок, длины трещины и геометрии тела, находимую ш решения упругой задачи в целом, условие локального разрушения на (контуре трещины в принципе позволяет определить е развитие и, л частности, отыскать ту комбинацию внешних нагрузож, которая разделяет области устойчивости и неустойчивости (подробнее об этом будет сказано в следующих параграфах). [c.16]

Если воспользоваться [302, 303] локальным энергетическим критерием разрушения и гипотезой Орова-на — Ирвина о квазихрупком разрушении, то можно получить упомянутое ранее уравнение (28.8), из которого вытекает докритическая диаграмма разрушения р = рЦ). Пример такого расчета был приведен в предыдущем параграфе (аналогичный вид имеет уравнение в работах [439, 441], которое одновременна распространяется и на случай вязкоупругих тел). [c.246]

В работах Гриффитса материал принимался идеально хрупким (абсолютно упругим и подчиняющимся закону Гука вплоть до разрушения). Позднее Ирвин i) и Орован расширили область применимости теории трещин, введя понятие квазихрупкого механизма разрушения, согласно которому в теле возникают пластические деформации, но они сосредоточиваются в очень тонком слое вблизи контура трещины у ее вершины. Ниже в основном коснемся идеально хрупкого поведения материала и лишь в конце параграфа поясним подход к решению проблемы в случае квазихрупкого материала. Так как ширина трещины лредпола-гается намного меньше двух других ее размеров, трещину можно считать поверхностью разрыва сплошности материала, на которой одна нормальная (чаще всего) или все три составляющие перемещения претерпевают разрыв. [c.575]

Квазихрупкое разрушение тела. Идеи Ирвина и Орована. [c.577]

КанаунС. К.. Квазихрупкое разрушение деформируемых тел (диссертация). ЦКТИ, ЛГУ, Ленинград, 1971, лит. —64 источника. [c.579]

В данной работе основное внимание уделяется квазихрупкому разрушению твердых тел, т.е. такому виду разрушения, 1фи котором размер пластической зоны в вершине fpeiKHHH гораздо неньм, чем длина трещины и характерный линейный размер. В связи с отим рас-смоТрш основные критерии локального разрушения. [c.14]

Андрейкив А. Е. Разрушение квазихрупких тел с трещинами при сложном напряженном состоянии. Киев Наукова думка, 1979. 142 с. [c.232]

Как мы уже отмечали, Гриффитс предполагал, что величина бГ есть поверхностная энергия твердого тела, имеющая ту же физическую природу, что и для жидкости. Такая трактовка работы разрушения не позволяла учесть некоторые важные детали процесса разрушения. Вот одна из этих деталей. Когда трещина развивается, то в более или менее обширной окрестности ее кончика всегда происходят необратимые, пластические деформации материала. Венгерский ученый Е. О. Ороваи, проводя эксперименты на плитах из малоуглеродистой стали с нанесенными трещинами, отчетливо видел, как происходят такие деформации. Орован заметил, что пластическая деформация сосредоточивается в тонком слое вблизи поверхности трещины. Подобное разрушение было названо квазихрупким. Таким образом, затраты энергии в процессе создания новых поверхностей при развитии трещины связаны главным образом с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. [c.89]

В данной главе показано развитие испытаний на вязкость разрушения, предложенных на основе оригинального анализа Гриффитса. Нестабильный рост трещины происходит тогда, когда величина высвобождаемой энергии деформации (при фиксиро ванной деформации) или потенциальной энергии (при постоянной нагрузке) превышает критическое значение, равное поверхностной энергии для идеально упругого тела. На практике обычные металлы разрушаются квазихрупко , и критические значения вязкости в данном случае включают работу пластической деформации материала вокруг вершины трещины, предшествующей нестабильному состоянию. Постоянство значений вязкости разрушения образцов различной геометрии при различных температурах и скоростях нагружения может быть установлено только экспериментальным путем при полном понимании факторов, контролирующих степень пластического течения перед наступлением нестабильности. В следующей главе описано развитие экспериментальных методов оценки вязкости разрушения, а в гл. VII и VIII обсуждены микромеханизмы распространения трещины, чтобы показать, каким образом их можно иногда использовать для предсказания наступления момента нестабильного разрушения. [c.107]

В реальных твердых телах всегда имеется большое число различного рода мнкро-дефектов, развитие которых под действием приложенной нагрузки приводит к появлению трещин и их росту, т. е. к локальному или полному разрушению тела. Опыт показывает, что такое явление особенно характерно для случая хрупкого или квазихрупкого разрушения материалов. Основы механики хрупкого разрушения изложены в работах [7, 9, 14, 19, 23, 34, 57, 66, 73, 78, 118, 121, 134, 138, 142, 147, 148, 160, 165, 166, 169, 181, 186, 187, 231, 234, 248, 249, 254, 256, 286, 290,303,343, 345, 349, 368, 402]. Исследованию распределения напряжений в двумерных упругих телах с трещинами (разрезами) посвящена обширная литература. Большинство полученных решений относятся к телам с разрезами вдоль прямой или окружности, а предложенные методы решения применимы лишь к определенным классам задач. [c.5]

Соотношения (1.31) и (1.32) дают правило, по которому закономерности докритического роста усталостных и коррозионных трещин в условиях квазихрупкого разрушения переформулируются на произвольный случай вязкого разрушения. Например, в случае трещин отрьша в однородном изотропном теле нужно в соответствующем уравнении типа (1.23)—(1.25) величину коэффшщента интенсивности напряжений К заменить на V T/(1 - согласно формуле (1.26). Получающееся уравнение относительно F и Г согласно постулатам инвариантности и подобия будет справедливо для любых вязких разрушений. [c.23]

Решение поставленной задачи в свою очередь является асимптотикой решения многих других задач, в которых длина трещины отрьгаа или размеры тела конечны, однако длина трещины скольжения мала по сравнению с последними. Следует подчеркнуть, что для перспективных волокнистых композитных материалов этот сл) ай имеет наибольшее практическое значение, так как отвечает наиболее благоприятному сочетанию хрупкости и вязкости материала. Для пластичных однородных материалов он соответствует квазихрупкому разрушению. Заметим, что коэффициент АГ в данном случае имеет размерность силы, деленной на длину в степени (2 + X). [c.57]

Непредвиденные разрушения конструкций, как правило, являются хрупкими, т. е. объясняются постепенным или быстрым развитием трещин. Механика хрупкого разрушения занимается изучением развития трещ,ин в -хрупких и квазихрупких телах ). [c.6]

Тело называется хрупким, когда материал сохраняет свойство линейной упругости вплоть до разрушения. Если характерный линейный размер области около контура трещины, где материал отступает от свойства линейной упругости, мал по сравнению с длиной трещины (или с другим характерным размером тела), то такое, тело называют квазихрупким. В соответствующих случаях говорят о хрупком или квазихрупкрм разрушении, хрупкой или К9аз] > хрупкой трещине, [c.6]

Концепция квазихрупкого разрушения формулируется так величина необратимой работы у, затраченной на образоващ1е единицы площади свободной поверхности тела при развитии трещины, является постоянной материала, не зависящей от нагрузок, формы и размеров тела. [c.160]

Концепция о постоянстве y при А1- оо переходит в концепцию квазихрупкого разрушения,. а при AZ->0 — в концепцию Гриффитса для хрупких тел. Таким образом, концепция Гриффитса и концепция Ирвина — Орована представляются различными предельными случаями данной теории. [c.173]

В случае квазихрупкого разрушения наряду со сверхтонкой структурой реализуется также тонкая структура (на расстояниях г, удовлетворяющих условиям с г < L). Для нелинейноупругих тел последняя определяется характером функции f(/) [c.248]

Е.М. Морозовым [24, 25] сформулирован энергетический критерий предельного равновесия тел с трещинами применительно к упругопластическим материалам и предложен инженерный метод расчета на прочность элементов конструкций при наличии в них трещин в случае квазихрупких разрушений, основанный на понятии предела трёщиностойкости материала. [c.55]

Характерным свойством J-интеграла является то, что он не зависит от контура интегрирования как для упругих, так и для упругоплао-тических тел, если нагружение последних близко к простому. Для хрупких тел этот критерий разрушения эквивалентен критерию Гриффитса, а для квазихрупких критерию Орована-Ирвина, что позволяет в ряде случаев определять границы применимости критериев линейной механики разрушения. Недостатком этого критерия является то, что не накоплено еще достаточно экспериментальных данных для JОпределение J-интеграЛа при упругопластическом разрушении рассмотрено в работах [23, 92, 93], [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...