Условие хрупкого разрушения

Одним из первых условие хрупкого разрушения сформулировал П. Людвиг в 1909 г. [101]. Он предположил, что хрупкое разрушение наступает от нормальных напряжений, достигаю- [c.56]

Использование критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) во многих случаях позволяет прогнозировать несущую способность различных конструкционных элементов в частности, результаты расчета по условию (2.1) весьма удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным при испытании образцов с концентраторами [101] в случае реализации довольно больших пластических деформаций по достижении условия oi = = S (ef), где ef — интенсивность пластической деформации. Однако применение критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) для прогнозирования условий разрушения образцов с острыми концентраторами или трещинами связано со значительными трудностями. В частности, моделирование температурной зависимости критического коэффициента интенсивности напряжений Ki T) на основе условия (2.1), как будет показано в подразделе 4.2, не позволяет адекватно описать экспериментальную кривую. Указанные обстоятельства приводят к необходимости дополнительного анализа условий хрупкого разрушения. Такой анализ на основе физических процессов, контролирующих хрупкое разрушение материала, представленный ниже, позволил дать новую формулировку необходимого условия хрупкого разрушения— условия зарождения микротрещин скола — и предложить физическую интерпретацию зависимости критического напряжения хрупкого разрушения S от пластической деформации [75, 81, 82, 127, 131]. [c.60]

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ [c.61]

Следует отметить, что в (2.11) физический смысл S вполне соответствует интерпретации этого параметра, достаточно устоявшейся в настоящее время критическое напряжение хрупкого разрушения S является параметром, достижение которого наибольшими главными напряжениями является достаточным условием для реализации хрупкого разрушения, т. е. для обеспечения страгивания и распространения микротрещины. При этом в качестве необходимого условия выступает условие зарождения микротрещин, которое многие исследователи, например в работах [101, 149—151], принимают в виде (2.3). В предлагаемом критерии хрупкого разрушения (2.11) необходимое условие хрупкого разрушения соответствует условию зарождения микротрещин скола в виде (2.7). Как уже говорилось, разрушающее напряжение а/ при одноосном растяжении образцов в диапазоне температур Го Г Тем (см. рис. 2.6 и 2.7) совпадает с напряжением распространения микротрещин Ор, тождественно равным S , что позволяет получать значения S (x) на основании указанных предельно простых экспериментов. Однако совпадение а/ с S не является общим правилом даже при хрупком разрыве в условиях одноосного растяжения в области температур Т <То разрушающее напряжение а/ не является напряжением распространения микротрещин (см. рис. 2.7), а соответствует напряжению, при котором выполняется условие зарождения микротрещин. Такая же ситуация наблюдается при хрупком разрыве в условиях объемного напряженного состояния, например при разрушении образцов с концентраторами и трещинами (см. подразделы 2.1.4 и 4.2.2). [c.72]

Величина P находится из условия хрупкого разрушения — при a = Sm напряжения в вершине микротрещины равны (Тт. п [c.141]

Хрупкое разрушение не сопровождается заметной пластической макродеформацией и происходит при действии средних напряжений, не превышающих предела текучести. Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер (рис. 13.38, в). Хрупкое разрушение, как правило, внутрикристаллическое. Разрушение происходит под действием нормальных напряжений и распространяется вдоль наименее упакованной кристаллографической плоскости, называемой плоскостью скола (отрыва). При некоторых условиях хрупкое разрушение бывает межкристаллитным (например, при водородной хрупкости). Хрупкое разрушение. [c.544]

Энергетические и деформационные условия хрупкого разрушения выводятся из рассмотрения перемещений в окрестности трещины, которые в пределах упругости 28 [c.28]

Поэтому для Крайнего Севера расчеты различных сооружений (газопроводов, мостов и других конструкций) в условиях хрупкого разрушения приобретают особенно важное значение. Эксперименты показывают, что величина у для сталей повышается с ростом температуры. [c.557]

Условие возникновения всех этих явлений будет всюду ниже называться в широком смысле критерием разрушения . Таким образом, условие хрупкого разрушения можно рассматривать как частный случай, когда критерий текучести совпадает с критерием разрушения в буквальном смысле слова. Механическим воздействием может являться напряжение, деформация или работа следовательно, при отсутствии других внешних воздействий (химических, тепловых и т. д.) критерий разрушения можно записать в следующем виде [c.409]

Гриффитс вывел условие хрупкого разрушения, согласно которому разрушение происходит, когда при бесконечно малом удлинении трещины выделяется больше упругой энергии, чем это требуется для образования новых трещин. [c.42]

Данное условие является по существу условием хрупкого разрушения с учетом того, что разрушающее напряжение зависит от накапливающихся при пластическом деформировании повреждений. [c.145]

Известно, что прочность деталей, работаюш,их в воздухе в условиях хрупкого разрушения (усталость при циклическом нагружении, статические нагружения при низких температурах и удар), зависит от абсолютных размеров детали при полном сохранении геометрического подобия более крупные детали оказываются менее прочными, чем детали меньших размеров. Так, например, при увеличении диаметра образцов из углеродистой стали (0,54% С) от 7,6 до 152 мм предел выносливости в воздухе при изгибе уменьшился на 35% [203]. [c.162]

При механических испытаниях образцов с трещинами важно подобрать такие схемы нагружения, которые не только правильно реализуют требуемые условия хрупкого разрушения, но и легкодоступны для их технического осуществления. [c.59]

Условия хрупкого разрушения, как энергетические, так и деформационные, основываются на рассмотрении перемещений в окрестности трещины. В пределах упругости они характеризуются коэффициентом интенсивности напряжений К-Для трещины типа I (рис. 1, а) перемещение по оси у для плоского напряженного состояния [c.230]

Допустим, что в некотором вязкоупругом теле имеется начальный математический разрез, а нагрузки приложены мгновенно и затем остаются неизменными. В этом случае приведенный анализ будет исчерпывающим, если вязкоупругое тело является жидкостью, т. е. способно к неограниченной деформации. Действительно, если в процессе мгновенного приложения нагрузки на фронте трещины не будет достигнуто условие хрупкого разрушения Кг Ki , то в дальнейшем острый край трещины станет расплываться, и трещина превратится в полость, способную лишь к расширению в поперечном направлении и неспособную развиваться как трещина вследствие неограниченного течения материала. Если же условие хрупкого разрушения на фронте трещины будет достигнуто в процессе мгновенного приложения нагрузки, то начальный разрез будет распространяться, как хрупкая трещина. После того как растягивающие нагрузки сняты, трещина в жидкости существует в течение некоторого времени порядка времени релаксации Т и затем, очевидно, исчезает. [c.298]

Приведем вывод статистического условия хрупкого разрушения Волкова С. Д. Это условие является обобщением I теории прочности, статистические обобщения других теорий прочности получают аналогично [5]. [c.398]

Ей К — модули нормальной и объемной упругости. Величину X можно определить по данным любого испытания, отличного от одноосного растяжения, например при чистом сдвиге. На рис. 12.9 в относительных координатах представлены предельные линии хрупкого разрушения по I—IV теориям прочности и по статистическому условию хрупкого разрушения С. Д. Волкова [уравнение (12.3)] н соответствующие экспериментальные данные для чугуна при плоском напряженном состоянии. Данные рис. 12.9 показывают, что кривая, рассчитанная по зависимости (12.53), лежит ближе к экспериментальным точкам, чем линии, полученные расчетом по макроскопическим теориям прочности. [c.400]

Принимая во внимание выражение для максимальной длины трещины, с учетом соотношения (23.2), можно получить следующее условие хрупкого разрушения монокристаллов [c.241]

Количественным показателем сопротивления материала хрупкому разрушению обычно служит удельная работа разрушения, т. е. полная работа, затраченная на разрушение образца, или работа, затраченная только на зарождение или только на развитие трещины, отнесенная к единице площади поперечного сечения образца. Однако в условиях хрупкого разрушения материалов понятие об удельной работе разрушения теряет физический смысл, поскольку локальное напряжение или концентрация энергии в вершине трещины значительно превышает номинальное значение. [c.181]

Приведенные данные позволяют утверждать, что при изучении механизма хрупкого разрушения следует учитывать различие в роли краевых и винтовых дислокаций. Известно, что подвижность краевых и винтовых дислокаций по-разному меняется с температурой и скоростью деформации [229, 230]. В связи с этим можно ожидать, что сходные объекты при различных условиях деформирования могут обнаружить как зависимость типа А, так и типа Можно предполагать поэтому, что дальнейший анализ соотношения нормальных и скалывающих напряжений при разрыве кристаллов позволит детальнее выяснить ряд вопросов, связанных с температурно-скоростной зависимостью условий хрупкого разрушения [131, 137]. [c.197]

Первая теория прочности, теория наибольших нормальных напряжений, возникшая исторически раньше других, считает, что ответственным за нарушение прочности всегда является наибольшее по абсолютной величине нормальное напряжение в элементе конструкции. Согласно этой теории, при любом сложном напряженном состоянии, как, например, при одновременном изгибе и кручении, нарушение прочности произойдет тогда, когда наибольшее нормальное напряжение в материале достигнет опасной величины Поскольку эта теория прочности определяет условия хрупкого разрушения (путем отрыва), под опасным напряжением следует понимать предел прочности а , . [c.255]

Определение прочности сварных образцов при статической нагрузке в условиях, когда возможно их хрупкое разрушение (при высокой концентрации напряжений и низкой температуре), было проведено Институтом электросварки им. Е. О. Патона [27]. Испытанию подвергались образцы, показанные на фиг. 30. Часть образцов до испытания подвергались предварительному растяжению. Испытание при температуре Т = —60° С показало, что предел прочности при наличии резкой концентрации напряжений снижается. При этом образцы, подвергнутые начальному растяжению, производимому при нормальной температуре, имели более высокую прочность, чем образцы, разрушение которых при низкой температуре производилось без предварительного нагружения. Исследования, проведенные Институтом электросварки, прежде всего указывают не на влияние остаточных напряжений, а на большое значение концентраторов напряжений в условиях хрупкого разрушения. В этих условиях предварительное нагружение конструкций, производимое при нормальной температуре, способствует повышению их работоспособности. Объяснить это можно тем, что местные пластические деформации, появляющиеся при предварительном растяжении в наиболее опасном для прочности участке с высокой концентрацией напряжений, сглаживают резкость изменения формы, что приводит [c.97]

При расчетах, связанных с учетом концентрации напряжений, наибольшее внимание обращено к оценке условий вибрационного нагружения конструкций. Подобные расчеты могут встречаться также и при оценке условий хрупких разрушений при статической нагрузке в условиях действий низких температур [8]. [c.21]

В заключение заметим, что рассмотренной кратине разрушения материала в диапазоне температур Го Г Гсм Тем — температура смены механизма разрушения) не противоречат и данные о фрактурах поверхности изломов [121, 122, 428]. При Т > Гсм условие хрупкого разрушения не выполняется ai < <Гар(еР), разрушение происходит по вязкому механизму — [c.66]

Ирвии сформулировал условие хрупкого разрушения материала с трещиной в следующем виде К где Кс — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений, не зависящее от формы и размеров тел с трещиной, т. е. характерпстика хрупкой прочности материала. /С, обозначается для схем нагружения 1. II, III, соответственно Ки, К с, /(iii [c.19]

ВИЯХ вязкого или полувязкого разрушения и не отражает, таким образом, поведения материала в экстремальных условиях хрупкого разрушения, которые реализуются в случае ужесточения условий испытаний (эксплуатации). [c.328]

Определение коэффициента интенсивности напряжений. За последние годы развитие получила линейная механика разрушения (или механика хрупкого разрушения), концепции которой используются для анализа поведения материалов в условиях хрупкого разрушения. В данном разделе указанные концепции не изложены, поскольку по этому вопросу имеются специальные материалы (Ирвин, 1960, 1964 гг. Вайсс и Юкава, 1965 г.). Здесь достаточно только сказать, что в основном эти концепции содержат ряд положений, позволяющих анализировать напряжения, при которых происходит мгновенное разрушение вследствие наличия трещинообразного дефекта в материале. При этом принимается во внимание характер внешних нагрузок, размер объема, размер и форма дефекта. [c.109]

Для условий хрупкого разрушения применяли теории максимальных нормальных напряжений, хотя для решения проблемы разрушения ствола при наличии треп ин Бьюксом (1946 г.) были разработаны критерии критического давления в канале ствола, основанные на теории Гриффитса. В настоящее время подробно изучается трактовка хрупкого разрушения, данная Ирвином и основанная на теории Гриффитса, а также начаты эксперименты [c.317]

Рассмотрим так называемую идеализированную модель хрупкого разрушения, основанную на концепциях Гриффитса, Ирвина и др. [ 34 ]. В этой модели обычно рассматривается рост прямолинейной трещины в упругой плоскости. При зтом в вершине возникают неограниченные по величине напряжения, и процесс разрушения предполагается происходящим собственно в самой вершине трещины. Кроме того, предполагается, что расход знергии на образование единицы новой поверхности является константой для данного материала. Соответствие зтой модели реальным условиям хрупкого разрушения, ее внутренние противоречия и недостатки будут рассмотрены в гл. 6, а пока перейдем к выводу асимптотических формул для полей напряжений и перемещений в окрестности вершины трещины исходя из соотношений эластодина-мики. [c.10]

Синтез классических представлений (схема А. Ф. Иоффе) и микроскопических закономерностей (учет микроскопических деформаций, предшествующих хрупкому разрушению по А. В. Степанову и Е. Оровану) предложен был Н. Н. Давиденковым [15] в виде одновременного сочетания трех условий хрупкого разрушения 1—небольших касательных напряжений для появления первой трещины (микротрещины) 2 — определенной величины растягивающих напряжений для развития макроскопической хрупкой трещины 3 — малого отношения макроскопических касательных к растягивающим напряжениям, как условия макрохрупкого разрушения. Дальнейшее развитие схемы рассмотрено Н. Н. Давиденковым и В. Д. Ярошевичем. [c.209]

Объем W считается разрунленным, когда величина qi достигнет некоторого критического значения <7 , т. е. в среднем, доля разрушенны.х микроэлементов V в сечении объема W, в котором действует напряжение ti, равна ди- Статистическое условие хрупкого разрушения записывается в следующем виде [c.399]

Прежде всего эти опыты дают возможность в определенной степени решить вопрос о наиболее рациональной теории прочности. Анализ приведенных экспериментальных данных показывает, что ни одна из предложенных ранее теорий, включающих не более двух констант материала, не может описать разрушение широкого класса материалов. Поэтому вполне оправданным было предположение, что в более общей теории прочности должны быть отражены несколько критериев. Из приведенного экспериментального материала видно, что рациональное обобщение условия пластичности в виде ai = onst и условия хрупкого разрушения в виде Oj = onst (гл. IV), а также учет статистического аспекта прочности приводят к хорошему совпадению результатов теоретических расчетов с данными испытаний подавляющего большинства структурно-неоднородных и существенно дефектных материалов в широком диапазоне. [c.301]

Кроме того, в реальной конструкции не всегда реализуются толщины, которые соответствовали бы условиям хрупкого разрушения, определенным по критерию Ирвина. При отбраковке материалов по критерию /С), в этом случае возможна перебра-ковка. Критерий К с зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. [c.17]

Наконец, следует отметить, что в поликристаллах именно границы зерен служат теми препятствиями для сдвигообразования, в районе которых возникают наибольшие концентрации напряжений поэтому можно ожидать, что в условиях хрупкого разрушения при резко пониженной в результате адсорбции прочности границы зерен должны оказаться наиболее ослабленными местами в кристалле. Однако по мере измельчения зерна сами области локализации неоднородного сдвига, лимитируемые размером зерен, а значит — и локальные концентрации напряжений — уменьшаются поэтому тонкодисперсный материал должен быть, как правило, прочнее крупнокристаллитного не только в обычных условиях, но и в условиях сильного понижения свободной поверхностной энергии. [c.259]

Вместе с тем пз анализа условий хрупкого разрушения металлических кристаллов, в том числе и в присутствии сильно адсорбционно-активных сред (см. гл. IV, 2) следует, что разрушению всегда должны предшествовать некоторые — пусть очень малые, но все же конечные — остаточные деформации. В хорошо -отожженном мягком кристалле только при наличии таких деформаций могут возникнуть те микронеоднородности сдвигов II локальные концентрации напряжений, которые при невысоком уровне приложенных растягивающих напряжений способны привести кристалл к разрушению. Отсюда следует, что в описываемых процессах хрупкого разрушения металлических кристаллов при испытаниях на длительную прочность в присутстври сильно адсорбционно-активных сред существенную роль должны играть те быстрые ( квазимгновенные ) на-ча.льные деформации, которые возникают в образце в процессе приложения нагрузки и могут достигать для отожженных кристаллов заметной величины при очень низком уровне приложенного напряжения, значительно меньшем предела текучести. (Подчеркнем, что под начальными деформациями мы подразумеваем здесь те остаточные деформации, которые появляются до того момента, когда остающаяся в дальнейшем постоянной нагрузка полностью приложена, и когда начинается фиксируемый в обычных испытаниях на ползучесть процесс постепенного спадания скорости течения — неустановившаяся ползучесть, переходящая далее в стационарную ползучесть с постоянной минимальной скоростью.) [c.283]

Для металла, обладающего известной долей пластичности, приближение к условиям хрупкого разрушения требует максимально возможного уменьшения пластически деформированного объема образца в месте начала раз-рушеи1 я. Последнее необходимо для сопоставления условий лабораторных испытаний с реальным процессом хрупкого разрушения при эксплуатации. [c.218]

Следует заметить, что для необходимого ускорения развития трещины максимальное напряжение должно действовать в достаточно большом объеме материала. Даже очень высокое местное напряжение может не вызывать разрушения материала при весьма ограниченной зоне действия. В соответствии с этим могут быть созданы условия ограничения степени пластической деформации и достижения критической скорости деформации в малом объеме материала, который, однако, не должен быть меньше. минимального эффективного объема прн данно.м напряжении растяжения Чем выше тем меньше может быть объем, в пределах которого действие этого напряжения будет вызывать разрушение металла, и тем легче создаются условия хрупкого разрушения. Критический размер напряженной зоны определяется местными свойствами материала, уменьшаясь с понижением ннжнего предела работы деформации Ап.г.метш и повышением предела текучести [c.276]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...