Характер динамический развития трещины

Динамический характер развития трещины может быть обусловлен как закритическим ее развитием, так и развитием при импульсном нагружении элемента конструкции. Очевидно, что [c.262]

Примерами последних разрушений в эксплуатации являются 7 разрушений на трубопроводах Туймазы — Омск — Новосибирск и Альметьевск — Горький. В большинстве же случаев в условиях эксплуатации после начальной стадии разрушения (после образования очага разрушения) за счет запаса упругой потенциальной энергии) аккумулированной системой труба—рабочая среда, развитие разрушения приобретало динамический характер с образованием трещины разрыва длиной 500—1500 мм. [c.166]

Например, в случае суперсплава с крупным зерном (поведение I типа) на воздухе наблюдается ускоренная ползучесть и разрушение образца в результате распространения одной-двух трещин, образующихся на внешней поверхности (рис. 13, а). В вакууме (рис. 13, б) разрушение происходит в результате объединения многочисленных полостей, образовавшихся в местах стыка трех зерен внутри образца. На воздухе трещины зарождались в местах пересечения границ зерен с поверхностью (где в результате окисления проис.ходило обеднение выделениями) и распространялись по границам зерен. Еще одна интересная особенность результатов, полученных на воздухе,— наличие ступенек на участках ускоренной ползучести (см. рис. 3 и 4). По-видимому, они связаны с легким образованием трещин в местах выхода межзеренных границ на поверхность (этому соответствуют резкие перепады ступенек) и последующим замедлением или даже прекращением их развития (относительно плоский участок ступеньки). Притупление трещин происходит в окисленном и лишенном фазы у поверхностном слое (рис. 14). Такое прерывистое развитие трещин продлевает продолжительность стадии ускоренной ползучести. Этот эффект имеет, по-видимому, динамический характер, поскольку при испытаниях в вакууме предварительно окисленных образцов такой ступенчатой кривой ползучести не наблюдалось, хотя скорость ползучести и была уменьшена присутствием окалины. При вакуумных испыта- [c.42]

В начальный период эксплуатации главных циркуляционных насосов наблюдались поломки соединительных муфт (зубьев шестерен), образовывались трещины в шпоночных пазах под ступицами полумуфт в валах насосов. Разрушения носили явно усталостный характер, а направления развития трещин на валах (под углом 45 к образующей вала) позволили предполагать, что разрушающими напряжениями являлись динамические напряжения кручения, возникающие в результате действия переменного крутящего момента. [c.401]

В качестве примера можно рассмотреть характер развития неустойчивой трещины при постоянной нагрузке. Начало разрушения в обоих случаях происходит, когда выполнены условия (5.21) и (6.2). Однако если в первом случае это будет ускоренное динамическое развитие, то во втором (вязко-упругом случае) — медленное квазистатическое. [c.68]

Разрушение при динамической нагрузке будет хрупким, если критерий зарождения и развития трещин в упругой зоне растягивающих напряжений достигается ранее соответствующих критериев в пластической зоне. Такое разрушение характерно для преимущественно упругого характера контактирования при наличии поверхностных микротрещин. В этом случае, как и при статическом нагружении, образуется одна или система кольцевых поверхностных или конических трещин. Для формирования конуса Герца требуется определенное критическое напряжение или соответствующая ему скорость соударения, так называемая, критическая скорость удара. Упрощенные модели в рамках квазистатического приближения аналогичны рассмотренным моделям для упругого статического нагружения и приводят к формуле для критической скорости [c.633]

Известные в литературе модели хрупкого разрушения тел с трещинами не учитывают изменение реологических свойств материалов в пластически деформируемой зоне у вершины трещины при циклическом нагружении образцов и динамический характер распространения трещины при ее нестабильном развитии и поэтому не позволяют прогнозировать влияние режимов циклического нагружения на характеристики вязкости разрушения и закономерности перехода от усталостного к хрупкому разрушению конструкционных сплавов. Это не позволяет обосновать расчеты предельной несущей способности и долговечности тел с трещинами при циклическом нагружении с учетом стадии их нестабильного развития и ответить на практически важные вопросы в каких случаях циклически нагружаемая конструкция с трещиной разрушится при нагрузках меньших, чем нагрузка, которую она может выдержать при статическом нагружении при каких условиях полное разрушение конструкции произойдет при первом скачке трещины, а при каких — после определенного числа скачков. [c.210]

Металлические кузова, каркас, тележки и рамы вагонов испытывают значительную циклическую переменную нагрузку при движении поездов. Последние представляют собой сильную знакопеременную динамическую нагрузку, которая, кроме трещин усталостного характера, при одновременном воздействии коррозионных факторов вызывает развитие в конструкциях таких опасных повреждений, как трещины коррозионной усталости (рис. 41) и коррозионного растрескивания (рис. 42). [c.85]

Очевидно, что в начальный период циклического нагружения могут преобладать процессы упрочнения (повышение плотности дислокаций и их блокировка в результате динамического деформационного старения), несмотря на развитие пор и субмикроскопических трещин. Поэтому энергия, необходимая для распространения трещины, должна увеличиваться с увеличением числа циклов и тем быстрее, чем больше пластическая деформация за цикл (см. рис. 63) но, начиная с некоторого числа циклов нагружения, процессы повреждаемости становятся преобладающими (начало образования микротрещин), что приводит к резкому снижению значения Схс- Обращает на себя внимание различный характер кривых Схс —в зависимости от амплитуды напряжения при - [c.93]

II) 0= onst и d= onst. Развитие трещины в вязко-упругом анизотропном теле будет носить тот же качественный характер, что и в изотропном вязко-упругом теле, и состоять из инкубационного периода и периода медленного квазистатического роста трещины, который для неустойчивых трещин переходит в период динамического развития трещины. [c.128]

НДС, что соответствует условию Т =1 с [J рассчитывается с учетом кинетической энергии по формуле (4.81)], осуществлялись старт трещины и ее распространение в условиях возрастания внешней нагрузки (рис. 4.29,а). Критерием продвижения трещины является соблюдение автомодельности НДС в ее вершине, которое осуществляется путем выбора СРТ v dLldx. Расчет НДС осуществлялся МКЭ в динамической упругопластической постановке, моделирование развития трещины производилось в соответствии с методом, изложенным в подразделе 4.3.1. Кинетика НДС, v и Г -интеграла, вычисленного для различных типов контуров интегрирования, представлена на рис. 4.29. Видно, что для обеспечения условия автомодельности НДС в вершине движущейся трещины скорость ее роста v должна непрерывно возрастать (при данном характере нагружения). Зависимости T AL) имеют те же особенности, что и в случае квазистатического нагружения. Наиболее стабильное поведение имеет величина Т, что позволяет использовать ее [c.263]

Известно, что скорость развития трещины при хрупком характере разрушения зависит от уровня нагружения. Исследования скорости развития трещин при скачках, проведенные на образцах из стали 15Х2НМФА (II) при Т = 183 К при уровнях К, соответствующих диапазону критических значений коэффициентов интенсивности напряжений при циклическом и динамическом нагружениях, показали, что скорость развития трещин в исследованной стали при скачках находится в диапазоне 21—38 м/с (рис. 121) и увеличивается с ростом [c.197]

Дело в том, что наиболее общий и точный критериальный параметр механики разрушения—инвариантный Г-интеграл, предложенный одним из авторов (Г. П.Ч.) настоящего предисловия еще в 1967 г., — требует для своего применения тонкой вычислительной работы и мощных быстродействующих компьютеров. Поэтому до поры до времени специалисты обходились приближенными или частными критериальными параметрами, использующими те или другие дополнительные предложения о зоне и характере предразрушения в конце трещины. Однако быстрое развитие компьютерной техники неизбежно привело к наиболее точному подходу в механике разрушения. В 1984 г. С. Атлури, Т. Нисиока и М. Накагаки предложили не зависящий от пути Т -интеграл в качестве унифицированного критериального параметра механики разрушения, применимого для квази-статического и динамического роста трещин в упругих и любых неупругих материалах, включая упругопластическое, вязко-упругое и любое другое поведение материала. В дальнейшем в серии работ упомянутых авторов и их многочисленных коллег были развиты мощные численные методы для вычисления Т -ин-теграла, основанные на технических возможностях современных компьютеров, а сам Т -интеграл был положен в фундамент механики разрушения. [c.5]

Строгое математическое исследование процесса динамического роста трещины в твердом теле можно осуществить лишь для простейших геометрий и простейших видов нагружения. ТакогО рода работы оказали решающее влияние на выявление основополагающих принципов в данной области. Однако уровень детализации, необходимый для разделения чисто геометрических эффектов и эффектов, обусловленных свойствами материала,, в опытах по распространению трещины или при попытке предсказать характер распространения трещины в данном материале 11едостижим при использовании строгих математических методов. Таким образом, особую важность приобретают исследования динамического роста трещины в материалах, осуще--ствляемые путем моделирования на ЭВМ, в том числе с применением вычислительных программ большого объема. Характер моделей, развитых к настоящему времени для исследования процессов разрушения, в значительной степени зависит от характера вычисляемых величин хорошо зарекомендовали себя дискретные системы, построенные при помощи методов конечных разностей, методов конечных элементов или моделирования атомно-молекулярной структуры материала. Ниже приведены иллюстрации применения таких систем. [c.119]

В отличие от коррозионного растрескивания коррозионную усталость /КУ/ можно классифицировать как вид коррозионно-механического разрушения, которое происходит при воздействии на металл циклически меняющихся напряжений в коррозионной среде Ll2-15j. Процесс развития коррозионно-усталостных трещин, имея много общего с развитием трещин при статических нагрузках, вместе с тем обладает рядом особенностей, накладываемых динамическим характером напряжений. Поскольку большинство окислов металлов представляет из себя твердые ионные кристаллы, не пластичны и имеют высокий модуль упругости, вероятность разрушения окисной пассивной пленки при динамических нагрузках весьма высокая. В этих условиях интенсифицируется протекание электрохимических процессов. В зависимости от уровня и частоты приложенных механических напряжений выделяют малоци ло вую к р 0 имную ус галом , характеризуемую высоким уровнем напряжений, близких к пределу текучести или превышающих его и изменяющихся с низкой частотой обычно до 50 циклов/мин. [c.8]

Ниже рассмотрены методики и результаты исследования кинетики развития усталостных трещин и критических значений коэффициентов интенсивности напряжений для ряда металлов в связи с влиянием температуры, скорости деформирования и цикличности нагружения и рассмотрена модель перехода от стабильного к нестабильному развитию трещины, учитывающая неупругий характер деформирования металла в вершине трещины и дающая возможность объяснить различие критических значений коэффициентов интенсивности напряжений при статическом динамическом KiD и циклическом Kj/ нагружениях. [c.304]

В последние годы получила развитие динамическая механика разрушения [32], использующая аналитические, численные и экспериментальные методы. Для экспериментального исследования напряже1пюго состояния вблизи вершины трещины и кинетики трещины применяют различные методы, включая методы фотоупругости и теневых зон (каустик). Созданные модели динамического разрушения используют те же положения, что и для квазистатиче-ского разрушения, а именно - представления о коэффициенте интенсивности напряжений и условие постоянства удельной энергии разрушения. Эти модели динамического разрушения базируются на предположении о непрерывном характере роста трещин. Экспериментальные данные, однако, показывают дис- [c.297]

Обобщение результатов исследований закономерностей стабильного и нестабильного развития усталостных трещин, характеристик вязкости разрушения конструкционных сплавов различных классов при статическом, циклическом и динамическом нагружениях при различных температурах и вариантах термической обработки образцов различных толщин, изложенных выше, позволило предложить и обосновать модель разрушения конструкционных сплавов с трещинами при циклическом нагружении fl65], которая учитывает влияние цикличности нагружения на изменение реологических свойств материала в пластически деформируемой зоне у вершины трещины и динамический характер распространения трещины после ее страгивания. Модель позволяет прогнозировать соотношения значений характеристик вязкости разрушения при различных видах нагружения и кинетику нестабильного развития усталостных трещин для материалов различных классов в зависимости от режимов циклического нагружения. [c.210]

В понимании природы упрочнения, достигаемого в результате термомеханической обработки, определяющим является факт наследственной передачи развитой дислокационной структуры горячедеформирован-ного аустенита образующемуся при дальнейшем охлаждении мартенситу или бейниту. При этом необходимо учитывать особый характер возникающей в горячедеформированном аустените развитой сетки дислокационных субграниц динамической полигонизации, которые представляют собой особый вид полупроницаемых барьеров. Исследования, выполненные в нашей стране, прямо показали, что такие полупроницаемые барьеры сдерживают движущиеся дислокации, т. е. повышают прочность до определенного разумного ее значения при возникновении у этих барьеров опасных с точки зрения создания пиковых напряжений скоплений дислокаций происходят прорыв полупроницаемых субграниц и релаксация напряжений путем передачи деформации в смежные объемы, что уменьшает вероятность образования трещин разрушения. Таким образом, становится очевидной научная основа термомеханического упрочнения при регулировании температуры, скорости и степени горячей деформации в результате динамической полигонизации создаются условия для образования развитой сетки полупроницаемых субграниц. Это и определяет уникальное сочетание свойств, наблюдаемое только после термомеханической обработки, когда наряду с повышением прочности наблюдается и повышение сопротивления разрушению. [c.12]

Сейчас механика разрушения является одной из наиболее бурно развивающихся областей механики. К числу основных направлений ее исследований относятся проблемы разрушения в условиях значительных пластических деформации, разработки методов механики разрушения неметаллических материалов (композиты, керамика, полимеры, бетон, горные породы и т. д.), изучение распространения трещин при динамическом нагружении и при наличии агрессивных сред, прогнозирование ресурса и падежиости алементов конструкции с учетом случайного характера возникповения и развития в них дефектов. Не следует забывать и о положительных аспектах разрушения и связанных с этой задачей проблемах облегчение разрушения при резании, разрушение нри извлечении ценных пород и др. [c.70]

Для ряда образцов было зафиксировано образование питтингов на поверхностях трения. Характер процессов, протекающих в контакте в динамических условиях, и механизм образования питтингов может быть различным. Как известно, реальная поверхность металла характеризуется повышенной концентрацией дефектов строения - вакансий, дислокаций и т.п. При интенсивном деформировании поверхностных слоев металла при трении дефекты служат концентраторами напряжений и являются очагами зарождения микротрещин. В результате многократного циклического деформирования происходит развитие микротрещин, их смыкание, отслаивание частиц износа и образование пит-тйнгов вследствие контактной или фрикционной усталости металла. Большую роль при этом играет, как указывалось выше, адсорбционное понижение прочности поверхностных слоев металла вследствие эффекта Ребиндера, химическая коррозия, вызываемая серосодержащими лрисадками, а также электрохимическая питтинговая коррозия, возникающая в местах скопления поверхностных дефектов в результате пробоя пассивирующей поверхности пленки окисла. О механизме образования питтингов можно было в какой-то степени судить по их виду. Питтинги усталостного происхождения имели неправильную форму, неровные края, от которых могли отходить поверхностные трещины. Такие питтинги наблюдались для эфира 2-этилгексанола и фосфорной кислоты. Серосодержащие присадки ОТП и Б-1 вызывали появление большого количества мелких питтингов, В присутствии хлорсодержащих присадок хлорэф-ДО и совол возни- [c.43]

При динамическом характере нагрузки и при высокой температуре эксплуатации степень износа растет. Динамическая нагрузка вызывает дальнейшее выкрашивание, вырывание поверхностных слоев. Высокая же рабочая температура снижает твердость материала инструмента и предел текучести, а также способствует развитию диффузионных процессов между материалом инструмента и обрабатываемой заготовкой. Циклические давления на рабочие поверхности и кромки инструментов, приводящие к накоплению от цикла к циклу небольших остаточных деформаций и к образованию трещины в поверхностных слоях, такж-е активно содействуют увеличению степени износа. [c.56]

Разрушения описанного типа почти всегда характеризуются динамическим характером развития. При изучении таких разрушений необходимо исследовать условия возникновения трещины и развития ее в процессе внезапного хрупкого разрушения. Испытания показывают, что досгагочно глубокий надрез может служить очагол возникновения трещины даже в случае нормальной температуры и статической нагрузки, в частности, при достаточно больших размерах детали, при которых энергия упругой деформации, освобождаемая при образовании трещины, превосходит энергию, необходимую для преодоления сил сцепления у края развивающейся трещины. Эти энергетические соотношения играют важную роль в развитии хрупкого разрушения. [c.272]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...