Анализ критического напряжения хрупкого разрушения

АНАЛИЗ КРИТИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ S [c.72]

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]

Анализ данных рис. 2.10 показывает, что зависимость критического напряжения хрупкого разрушения от пластической деформации является инвариантной к истории деформирования, если в качестве меры накопленной пластической деформации выбран параметр Одквиста х. Действительно, представление результатов опытов на растяжение предварительно циклически наклепанного материала в координатах S — е/ (или S — еР, [c.76]

При анализе критического напряжения, когда происходит переход от пластического разрушения к хрупкому, в соответствии с законами линейной механики разрушения используется значение прочности конструкционного материала при хрупком разрушении. [c.151]

Так как характер диаграммы нагрузка — смещение для испытаний, результаты которых подвергались анализу, соответствовал чисто хрупкому разрушению, расчет критических значений коэффициента интенсивности напряжений производился по разрушающей нагрузке. Для образцов, испытывавшихся на внецентренное [c.309]

В работе [31], а также в дальнейших исследованиях поведения ОЦК металлов при различных температурах одним из ключевых вопросов является количественный анализ хрупкого и вязкого разрушений. В частности, необходимо ответить на вопрос, являются зависимости 5к(Г) и е/(7 ) параметрическими или функциональными. Если зависимости Sk T) и 6 (7 ) являются параметрическими, то существует функциональная физически обусловленная связь между критическим напряжением и деформацией, которая может явиться ключом к формулировке критериев разрушения. [c.56]

Применение концепции S к анализу критического состояния надрезанных цилиндрических образцов было выполнено Г. В. Ужиком [237, 238], который считал, что хрупкое разрушение может происходить по двум схемам первая — хрупкий отрыв без пластического деформирования происходит при условиях а,-< От и ai=Ra, где Ra, Oi й Oi — соответственно сопротивление отрыву недеформированного металла, интенсивность напряжений и наибольшее главное напряжение вторая — хрупкий отрыв после пластической деформации происходит при условиях Oi>Oy и Oi Ra., где Ra —сопротивление отрыву [c.58]

Из анализа уравнений (19.3.7) и (19.3.9) видно, что трещина, достигнув критической длины /к при напряжении о , становится неустойчивой. Вследствие этого возникает хрупкое разрушение, которое характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений [c.330]

Анализ взаимодействия края трещины со свободной поверхностью в смысле изменения напряженного состояния в детали играет важную роль при определении критического расстояния, на котором проявляется это взаимодействие. Результаты соответствующих экспериментальных исследований приведены на рис. 254, где показано начало развития трещины хрупкого разрушения от дна надреза, отклонения трещины в сторону имитированных пор, приближение ее края к изолированной полости после сближения на расстояние одного порядка с размером полости и, наконец, взаимодействие трещины со свободной поверхностью. [c.396]

Эксперименты по анализу зависимости критического напряжения хрупкого разрушения 5с от пластической деформации при различной истории деформирования были выполнены применительно к перлитным сталям марок 15Х2МФА и 15Х2НМФА. [c.73]

Анализ интенсивностей напряжений (по Ирвину Ki = = EGIn) показывает, что разрушение наступит в момент достижения критического распределения напряжений, которое устанавливается уравнениями линейной теории упругости. Введенное Ирвином понятие критического коэффициента интенсивности напряжений (Kid Кпс Km ) является в настоящее время одним из критериев сопротивления металлических материалов хрупкому разрушению. В зависимости от формы и размеров тела и трещины, а также от способа нагружения тела этот коэффициент имеет различные значения. При этом рещение целого ряда краевых задач, которые представляют собой самостоятельную область теории упругости, сводится к определению коэффициента интенсивности напряжений. [c.25]

Кнотт (1966 г.) разработал другую методику анализа хрупкого разрушения, которая в основном похожа на предыдущую, но отличается от нее некоторыми специфическими деталями. В частности, в ней используется параметр критического раскрытия трещины, заимствованный из механики хрупкого разрушения, для определения зависимости между размером дефекта и напряжением для материалов, применяемых для изготовления турбогенераторного оборудования. [c.137]

Метод с использованием механики линейно-упругого разрушения. Наиболее сложным методом объяснения хрупкого разрушения является метод, (Основанный на использовании механики линейно-упругого разрушения (ASTM, 1965 г.), или LEFM. Подробно он описан в других главах книги. Особенность его состоит в анализе напряжения вокруг трещины или дефекта исходя из упругого поведения материала (хотя некоторая поправка и может быть сделана для ограниченной пластичности в вершинах трещины). Результаты анализа напряжения используются в сочетании с экспериментально определённым показателем вязкости разрушения для оценки условий, при которых будет распространяться трещина. Зная показатель вязкости разрушения, можно точно определить допускаемые границы размеров и формы трещины или дефекта, так чтобы трещина не распространялась при выбранном расчетном напряжении. Применяя эти концепции для каждой детали конструкции, необходимо использовать соответствующий показатель вязкости разрушения, так как лист, наплавленный металл или подвергнутые сварке участки будут иметь различные характеристики вязкости и, следовательно, разные критические размеры трещины. [c.233]

Стволы орудий. Постепенный рост трещин в нарезных стволах. Постепенное повреждение или рост трещин, ведущий к разрушению после неожиданно короткого срока службы является основной проблемой прочности стволов орудий. Известно, что радиальные трещины развиваются в канале ствола орудия после небольшого числа выстрелов. Долгое время полагали, что давление пороховых газов и интенсивный нагрев ствола при сгорании пороха являются основными причинами начального растрескивания ствола. Однако при более подробном изз чении этого вопроса в период второй мировой войны выявилось наличие крайне высоких усилий, возникающих во время ввинчивания ведущего пояска снаряда в нарезы. Полагали, что они способствуют зарождению трещин. Первые исследования механизма этого явления были проведены Бьюксом (1946 г.), который ввел методы точного анализа напряжений в тонкостенных цилиндрах при различном распределении осесимметричного давления. В этой работе были рассмотрены влияние температуры на деформацию ствола орудия, факторы концентрации напряжений, возникающие из-за сложной геометрии нарезов, а также критерий критического давления для хрупкого разрушения находящегося под внутренним давлением ствола орудия с трещиной, который основан на теории Гриффитса (1920, 1924 гг.) и используется для интерпретации результатов экспериментальных испытаний орудия давлением взрыва. [c.305]

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]

Экспериментальные исследования и анализ хрупких разрушений элементов конструкций показывают, что критическая температура хрупкости для них обычно бывает выше, чем получается на основании результатов определения ударной вязкости надрезанных образцов из используемого материала. Причиной этого является, с одной стороны, то, что характеристики материала реальной конструкции больших размеров с большой толщиной стенок отличаются от характеристик материала термически обработанных образцов малых размеров. С другой стороны, очагом разрушения конструкции обычно является сварное соединение, причем неоднородность материала в зоне соединения, высокий уровень остаточных напряжений и наличие дефектов сварки обычно вызывают повьинение критической температуры хрупкости. В связи с этим более высокая рабочая температура конструкции по сравнению с критической температурой хрупкости, определенной по данным испытаний ударной вязкости надрезанных образцов, еще не гарантирует от возмож1юсти хрупкого разрушения [c.289]

I 5 а I 1 = и, в которой на левой стороне характеристика микрообъема 5 вблизи корня дефекта, и на правой стороне напряжение и макрообъем с дефектом длиной /. Фактор интенсивности напряжения вытекает именно из этого определения и для лпшимальиой величины зона пластической дефор.мацин соответствует наибольшему напряжению. Так как одновременно так же определяет освобождаемую энергию упругой напряженности в области трещины, то является очевидным, что разделение материала в корне дефекта должно зависеть от предельного значения фактора интенсивности напряжения иУстановление объема и изменений свойств пластической зоны до предельного состояния по прочности в настояигее время осуществляется изменением раскрытия трещины специальными датчиками. Таким образом возможно установить локальные качества материала, определяющие предельное состояние прочности реальных тел с дефектами. Было показано, что величина пропорциональна Критическое значение фактора интенсивности напряжения поэтому является важной характеристикой материала. Минимальное ее значение отличается от средней величины и зависит от скорости нарастания трещины. Тем не менее используется упрощение для линейной трактовки механики хрупкого разрушения и предполагается, что эта величина постоянная. Влияние различных препятствий краевых условий и влияние всего напряженного объема нельзя объяснить в требуемых масштабах на основании этой механики разрушения и будущее принадлежит теории, основанной на анализе распространения эластических волн в теле, сопровождающем развитие хрупкой трещины. Динамически параметры существующей экспериментальной техникой пока не исследуются. [c.457]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...