Субкритический рост трещины

Субкритический рост трещины при контролируется диссипацией под- [c.303]

В линейной механике разрушения хорошо известен феномен скачкообразного роста трещины, сопровождающегося звуком (в виде щелчков). Число скачков трещины определяется сохранением условий плоской деформации на фронте трещины, когда скачки ограниченных предельным для плоской деформации размером 1 =2-Эксперименты показывают, что суммарное число скачков трещины m при субкритическом росте трещины определяется суммар- [c.343]

Следовательно, развитие дефектов типа трещин происходит следующим образом субкритический рост трещины ползучести при стационарном режиме и хрупкое разрушение при пусках. Кроме того, некоторое подрастание трещин может иметь место и вследствие усталостного нагружения (до 10 тыс. ч) при пиковых режимах работы. [c.230]

Для тех зон, где температура ротора не превышает 400 °С и, следовательно, субкритический рост трещин у осевой расточки незначителен, разрешающая способность дефектоскопического контроля может составлять лишь 10 мм. [c.233]

Для горячих зон с Т = 500 С (при условии контроля 1 раз в 2—3 года с учетом приведенных данных о субкритическом росте трещины) разрешающая способность дефектоскопического контроля должна составлять 2 мм по глубине дефектов и 4 мм по длине дефектов на поверхности расточки. [c.233]

Усталостному разрушению, как известно, предшествует субкритический рост трещины, при этом основная долговечность материала определяется длительностью стабильного роста трещины. [c.195]

В случае циклического нагружения при постоянной амплитуде субкритический рост трещины усталости в материале может быть описан уравнением Париса [2] [c.137]

В соответствии с этим положением может быть дано определение КР высокопрочных алюминиевых сплавов как субкритического роста трещины в условиях коррозионной среды в результате постоянного действия растягивающих напряжений. При этом не рассматривается чистое механическое растрескивание при коэффициентах интенсивности напряжений выше критических. [c.151]

Следует отметить, что коррозионные трещины во влажном аргоне развиваются значительно быстрее, чем в сухом водороде (см. рис. 38 и 37). Сухой аргон иногда используется как относительно инертная среда при исследовании влияния других сред на субкритический рост трещины. Поэтому интересно знать количественные характеристики скорости распространения трещины в сухом аргоне, поскольку они должны использоваться как исходные данные. Для сплавов, показанных на рис. 38, рост трещины в сухом аргоне при скорости до 2,1-10 см/с не отмечался. Предполагается, что большинство промышленных высокопрочных алюминиевых сплавов будут вести себя аналогично, без роста коррозионных трещин в среде сухого аргона. Однако, как исключение в высокочистом сплаве системы А1—Mg—2п, отмечается субкритический рост трещины в сухом аргоне со скоростью 7-.10 см/с (рис. 39). Более агрессивные среды, такие как влажный воздух, особенно сильно ускоряют рост трещины в данном сплаве. Это показывает, что даже в сплавах высокой чистоты рост трещины сильно зависит от среды, поэтому данный процесс правильно назван КР. [c.193]

Существует не просто научный интерес к влиянию температуры на КР высокопрочных алюминиевых сплавов. Корабли, авиационная техника и сосуды, работающие под высоким давлением в условиях тропиков, находятся в более жестких коррозионных условиях в отношении КР, чем при эксплуатации в полярных районах. Аэродинамические нагревы в будущих самолетах также требуют знания эффекта температуры на условия субкритического роста трещины используемых материалов. Как известно, повышение температуры может приводить к уменьшению времени до разрушения при КР алюминиевых сплавов. Данные по времени до разрушения для сплава 7039-Т64 показаны на рис. 61 [90]. [c.211]

Четырехокись азота применяется в качестве жидкого ракетного топлива. Однако некоторые высокопрочные алюминиевые сплавы являются чувствительными к КР в среде КОа, вызывающей субкритический рост трещины [36]. Влияние приложенных напряжений на рост поверхностных трещин (дефектов, образцов с над- [c.216]

Превосходное сопротивление КР сплава 6061-Тб даже в высотном направлении было подтверждено испытаниями на образцах типа ДКБ [44, 45] (см. табл. 8). Даже в том случае, когда коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины близок к Кгс, не происходит субкритического роста трещины ни на воздухе, ни в воде, ни в солевом растворе при полном или переменном погружении. Более того, сопротивление сплава 6061-Тб охрупчиванию жидкой ртутью было высоким по сравнению с другими алюминиевыми сплавами (см. табл. 7). [c.233]

Представление зависимости скорости роста трещины от текущего значения коэффициента интенсивности напряжений вначале было использовано для анализа субкритического роста трещины в стекле [86], сталях [86], латуни [87], а затем распространено на титановые сплавы [31, 88]. На кривой зависимости V т К выделены три области (рис. 1, в) области I и /// имеют четко выраженную зависимость v от К, в области II v фактически не зависит от К, т. е. существует участок, параллельный оси абсцисс. Области / и III часто не наблюдают. Для примера на рис. I, г представлены типичные кривые зависимости V от К для а- и (а-ьр)-сплавов в нейтральных водных растворах. Переходную область обозначают Па, так как значение энергии активации в этой области близко к энергии активации в области II (обсуждение см. ниже). Из данных рис. 1, в очевидно, что сравнение материалов может производиться только в одной и той же области роста трещины. [c.313]

В данном обзоре рассмотрены многие экспериментальные факторы, которые оказывают влияние на чувствительность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов. Хотя общая основа была установлена, очевидно, что требуется дальнейший экспериментальный и особенно теоретический анализ. Таким образом, представленный обзор следует рассматривать как прогресс в этом направлении несомненно, что некоторые дискуссионные практические и теоретические факторы в будущем будут преданы забвению. Необходимо подчеркнуть, что многие проблемы КР для специфических пар сплав/среда были решены вскоре после их открытия. Это не означает, однако, что такие проблемы не возникнут в будущем, но можно надеяться, что этот обзор будет полезен при распознании таких проблем. Субкритический рост трещин может происходить по механизму иному, чем при КР. Наиболее важным является рост усталостных трещин. В последние годы много внимания уделялось рассмотрению аналогии между коррозионным растрескиванием и коррозионной усталостью имеются указания и на взаимосвязанность этих процессов. При применении титановых сплавов в авиационно-космической технике и при подвод- [c.431]

Для оценки кинетики субкритического роста трещин используют кинетические диаграммы растрескивания (КДР), дающие зависимости скорости роста трещины о от текущих значений К. КДР наиболее полно изучены для случаев воздействия различных рабочих сред. Типичная КДР представлена на рис. 15.24. Ее [c.246]

Таким образом мы показали, что возможна количественная оценка субкритического роста трещины при усталости методами линейно-упругой механики разрушения может оказаться, что их необходимо модифицировать для применения к служебным условиям. [c.244]

СУБКРИТИЧЕСКИЙ РОСТ ТРЕЩИНЫ [c.250]

С точки зрения понимания механизма субкритического роста-трещины, позволяющего уверенно применить данные лабораторных экспериментов к служебным условиям, был достигнут больший прогресс в разработке моделей усталостного роста трещины, [c.250]

Наибольшее распространение получила концепция связи коррозионного растрескивания под напряжением с облегчением процесса разрыва связей между атомами у вершины трещины в результате локальной концентрации водорода. Близко к этой концепции и представление о существенном снижении поверхностной энергии при распространении трещины вследствие поверхностной хемосорбции водорода у вершины трещины. В рамках обоих представлений субкритический рост трещины в этих условиях должен идти в водородсодержащих средах (где атомы водорода образуются у поверхности вершины трещины) из-за высокой подвижности водорода в решетке железа. [c.285]

Субкритический рост трещины включает адсорбцию атомов водорода на свободной поверхности у вершины трещины, поверхностную диффузию водорода, внедрение водорода в кристаллическую решетку и диффузию водорода по кристаллической решетке до некоторой зоны перед вершиной трещины, где и происходит локальное разрушение [180] по достижении критической концентрации водорода в этой зоне. Этой картиной характеризуют разрушение, как правило, высокопрочных сплавов. Для объяснения коррозионного растрескивания под напряжением менее прочных сталей используются представления о возможности ускорения диффузии водорода посредством его переноса дислокациями, приводящего к локальному пересыщению водородом. [c.285]

В динамике трещин важным параметром является текущая скорость движения трещины, по которой контролируют распределение напряжений и перемещений у края трещины [1], а следовательно, и поток энергии к краю трещины. Из теории Гриффитса следует, что при росте трещины в упругом теле высвобождающаяся упругая энергия полностью поглощается у края трещины, т. е. расходуется на образование свежих поверхностей раздела. Однако при движении трещины в упругопластическом теле высвобождающаяся энергия не может полностью поглощаться в результате необратимых пластических деформаций у края трещины. Переход от условий притока энергии к краю трещины к условиям оттока ее от края трещины при субкритическом росте трещины носит скачкообразный характер и сопровождается изменением микромеханизма разрушения, определяющим скорость процесса, что влечет за собой и изменение морфологии поверхности трещины. Вот почему теория линейной механики разрушения является одним из краеугольных камней количественной фрактографии. [c.15]

Для ответа на поставленные вопросы, а также с целью анализа применимости Г -интеграла к описанию субкритического роста трещины при монотонном нагружении нами были проведены следующие численные расчеты [130, 133]. Решалась с помощью МКЭ упругопластическая задача о развитии трещины в условиях плоской деформации. Размеры образца с центральной трещиной (рис. 4.24, в) и меха-нические свойства материала, соответствующие стали 15Х2МФА при 7 = 20°С, используемые при расчете 5 = 400 мм 2Я = 200 мм 21о=ЮО мм Е = 2Х Х10= МПа ц = 0,3 /ie=162 Н/мм. Диаграмма деформирования материала описывалась зависимостью ст, = 520 + + 596(sf) °МПа. Предполагалось, что элементарный акт продвижения трещины происходит прц выполнении критерия ло- кального разрушения у ее вершины, сфор- [c.256]

Рисунок 4.29 - Кинетическая диафамма усталостного разрушения с выделенными точками бифуркаций Субкритический рост трещины на стадиях Па и Пб характеризуется условием W = onst.

Влияние высокого давления и высокой чистоты газообразного водорода на субкритический рост трещины алюминиевого сплава 2219-Т6Е46 изучали на образцах с поверхностной трещиной и односторонним надрезом [35]. Результаты показывают (рис. 35), что пороговый уровень коэффициента интенсивности (/(тн) для образцов из плит толщиной 18 и 25 мм этого сплава, испытанных в газообразном Нг при давлении 36 МПа, был —31 МПа-м ч Соответствующий эксперимент на образце из сварного металла показал, что пороговый уровень коэффициента интенсивности в среде водорода для изучаемого материала составил —28,5МПаХ Хм /ч [c.190]

Скорость роста трещины в зависимости от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины во влажном газообразном водороде (относительная влажность 100%) показана на рис. 37 для тех же четырех высокопрочных алюминиевых сплавов. Следует отметить, что кривые о—К имеют ту же, что на рис. 36, форму (зависимость от напряжений при низких значениях коэффициента интенсивности напряжений в области / и независимость от уровня напряжений при высоких уровнях коэффициента интенсивности напряжений в области 11). Области плато скорости (область II) четырех сплавов довольно похожи и близки к уровнкг скорости 7-10- см/с. Характерно, что область / кривой v—К для сплавов 7079 и 7039 с низким содержанием меди указывает на более низкие значения интенсивности напряжений, чем область I для сплавов 7075 и 7178, содержащих большее количество меди. Таким образом, последние два сплава могут рассматриваться как сплавы с более высоким сопротивлением развитию субкритического роста трещины во влажном водороде. Металлографический [c.191]

Рис. 69. Субкритический рост трещины на алюминиевом сплаве 2021-Т81 в КзОч (ориентация трещины ВД температура 63 С давление 0,7 МПа) (361 цифры около точек — размер трещины, мм т — время под нагрузкой

Рис. 72, Влияние различных органических жидкостей на субкритической рост трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7075-Т651 (плита толщиной 25 мм ориентация трещины ВД температура 23 С)

На рис. 72 представлены результаты роста коррозионной трещины, измеренной на сплаве 7075-Т651, погруженном в четыре различные органические жидкости, часто используемые в авиации. Этими жидкостями являются — авиационное топливо, машинное масло и две гидравлические жидкости. Все они содержат следы воды. Поэтому неудивительно, что скорости роста коррозионных трещин, наблюдаемых в этих средах, являются похожими на скорость в других органических жидкостях, содержащих воду. Особенно интересно отметить то, что субкритический рост трещины на сплаве 7075-Т651 в авиационном топливе, машинном масле и гидравлических жидкостях (см. рис. 72) является всегда таким же, как во влажном воздухе с относительной влажностью 30 % (см. рис. 41 и 42). [c.221]

Однако во многих случаях такие проблемы больше вызваны обшей коррозией, чем коррозией под напряжением. Металлы, которые, как известно, вызывают субкритический рост трещин в титане и его сплавах, обсуждаютс.ч ниже. [c.354]

Было показано, что образование выделений ог-фазы увеличивает легкость зарождения трещин под действием среды и скорость распространения трещин. Такие выделения также увеличивают вероятность разрушения сколом в период субкритического роста трещин. Установлено, что в случаях, где выделения аг-фазы срезаются, скольжение в (а-Ьог)-структурах происходит в очень узких полосах скольжения со значительными смещениями в каждой полосе. Это может указывать еще раз на важность характеристик скольжения при определении чувствительности к КР-Наблюдения [33] наводят на мысль провести эксперимент для определения важности характера скольжения или наличия Т1зА1. Этими исследователями было показано, что определенное распределение аг-фазы изменяет тип взаимодействия дислокации с частицей от срезания до огибания. Таким образом, если Т1зА1 изменяет характер скольжения, то такое ее распределение должно приводить к меньшей чувствительности к КР, чем в случае одно фазных а или двухфазных структур а+аа), в которых происходит срезание частиц дислокациями. Некоторое доказательство в достоверности этого имеется, но требуются более тщательные исследования. [c.409]

В соответствии с теорией Дж. Си при субкритическом росте трещины отношение коэффициента плотности энергии деформации Sj к расстоянию Го, от края трещины элемента с критической плотностью энергии деформации dWldV) остается постоянным [c.165]

Значения А vi В для сплавов на основе железа, титана и алюминия приведены в табл. 18. Инвариантная КДУР показана на рис. 119 с выделенными критическими точками (/, 2 и 3). Субкритический рост трещины на стадиях Па и Иб характеризуется условием = onst. В уравнении [c.192]

Субкритический рост трещины при dlldN В контролируется диссипацией подводимой энергии при реализации трансляционной моды деформации. Самоорганизация процесса заключается в том, что при достижении пороговой скорости при dl/dN = В и благоприятном струк- [c.193]

В настоящее время предпринимаются попытки охарактеризовать субкритический рост трещин через критические значения параметров, которые можно связать с рабочими напряжениями. Во многих случаях порог, ниже которого субкритического роста трещины не происходит (АЯ порог, Kis )> настолько мал, что уровень нагрузок, не вызывающих роста трещины, может оказаться существенно ниже рабочих. Уровень минимальных напряжений, конечно, сильно зависит от размеров существующих в структуре дефектов, поэтому следует еще раз подчеркнуть необходимость проектирования конструкций и узлов без макроскопических концентраторов напряжений, а также использования таких методов и материалов обработки, которые сводят к минимуму размеры внутренних дефектов. Необходимо точно измерять размеры всех существующих дефектов неразрушающими методами. Если в процессе работы конструкции допускается рост трещин, то необходим периодический неразрушающий контроль, обеспечивающий возможность измерения роста дефектов, происшедшего в процессе эксплуатации. [c.250]

Докритический рост трещин в различных агрессивных средах при циклическом нагружении в настоящее время изучен недостаточно, и поэтому трудно составить полную картину комбинированного влияния среды и усталости. Имеющиеся исследования по росту усталостных трещин в условиях коррозии материала можно разделить на проведенные при AKj > К сс и AKi < Kis - Большая часть исследований выполнена при AKi > Kis - Предполагается, что при нагружении ниже уровня Kis на выбранной базе испытаний, обычно не менее 1000 ч, субкритический рост трещины в данной коррозионной среде отсутствует. В настоящее время параметр К сс определен для большинства случаев взаимодействия конструкционных материалов со средой. [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...