Критерии нелинейной механики разрушения

Оценить количественно трещиностойкость трубных сталей в этих условиях позволяют критерии нелинейной механики разрушения. В данных исследованиях используется величина критического раскрытия вершины трещины, определяемая при испытании на трехточечный статический изгиб стандартных образцов с механическим надрезом, заканчивающимся усталостной трещиной. По измеренным в процессе испытаний перемещениям берегов дефекта Vi и соответственно на расстояниях и от его вершины находится [6] [c.282]

Определение сопротивления кольцевых сварных соединений многослойных труб инициированию трещин осуществлялось также на основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины). Образцы для испытаний сечением t X 2 t (рис. 3, б) вырезались поперек кольцевого шва. Механический надрез, заканчивающийся усталостной трещиной, располагался в металле шва. Нагружение образцов, измерение перемещений берегов трещины, а также вычисление критических зна- [c.285]

Давая общую характеристику критериев разрушения, отметим, что если в качестве критериальной величины взять локальный параметр у вершины трещины (упругое раскрытие на малом расстоянии от вершины трещины, радиус кривизны вершины трещины, деформацию у вершины трещины, угол раскрытия, малую область разрушаемого материала с реакцией материала и т.п.), то все они дадут один и тот же конечный результат (после их применения) именно в силу локальности анализируемой области [39]. Подобные критерии составляют предмет линейной механики разрушения. Вообще, термин линейная механика разрушения относится к задачам о трещинах, поставленным в рамках линейной (линеаризованной) теории упругости. Наоборот, привлечение к анализу свойств пластичности материала приводит к потерям однозначных оценок, сопряженных с большим разнообразием моделей предельного состояния и разрушения. Критерии, построенные на этой основе, отвечают критериальным величинам интегрального толка, необратимо накапливающимся в ближней и дальней окрестностях трещины. В силу большого разнообразия возможных эффектов, в сравнении с критериями линейной механики разрушения, критерии нелинейной механики разрушения показывают большой разброс результатов не только между собой, но и с экспериментом. С этой точки зрения, имея в виду прикладные расчеты сложных технических систем, целесообразнее и надежнее (и спокойнее для конструктора) критериальные соотношения, основанные на модельных представлениях, заменить прямыми натурными или полу-натурными экспериментами. [c.74]

Пластическое течение у вершины трещины и критерии нелинейной механики разрушения [c.124]

Матвиенко Ю.Г, Морозов Е.М. Взаимосвязь критериев нелинейной механики разрушения // Физико-химическая механика материалов.— [c.393]

Этот деформационный критерий нелинейной механики разрушения получил развитие в связи с трудностью использования силового критерия трещиностойкости для материалов низкой и средней [c.107]

Давая общую характеристику критериев разрушения, отметим, что если в качестве критериальной величины взять локальный параметр у вершины трещины (упругое раскрытие на малом расстоянии от вершины трещины, радиус кривизны или деформацию у вершины трещины, угол раскрытия и т. п.), то все они дадут один и тот же конечный результат. Подобные критерии составляют предмет линейной механики разрушения. Линейная механика разрушения относится к задачам о трещинах, поставленным в рамках линейной теории упругости, и оперирует, как правило, коэффициентами интенсивности напряжений. Нелинейная механика разрушения привлекает в анализ свойства пластичности материала. Это вытекает из необходимости учета пластического течения в окрестности вершины трещины. Критерии нелинейной механики разрушения отличаются большим разнообразием в связи с различием моделей предельного состояния. Критерии, построенные на этой основе, отвечают критериальным величинам, необратимо накапливающимся в ближней и дальней окрестности трещины. В сравнении с критериями линейной механики раз- [c.53]

Аналогично пластическое деформирование в ближайшей окре- стности вершины трещины, а также и вдалеке приводит к критериям, опирающимся на это пластическое течение, что позволяет на разрушение (в континуальном аспекте) смотреть как на процесс, внешне отражающийся в развитии трещины. В связи с этим мы наблюдаем замещение точечных критериев нелинейной механики разрушения (типа J = Jj и т. п.) на процессуальные , яркое выражение [c.57]

Силовой критерий Ирвина и эквивалентный ему энергетический критерий Гриффитса в линейной механике разрушения полностью исчерпывают вопрос о предельном состоянии равновесия континуального упругого тела с трещиной. В нелинейной механике разрушения существует ряд формулировок, также устанавливающих предельное состояние равновесия упругого тела с трещиной. Среди них наиболее известной является б -модель [31, 116, 118, 209]. Суть этой модели состоит в том, что перед концом существующего разреза вводится зона ослабленных связей в виде тонкого слоя. При этом тело обладает следующими [c.55]

Нелинейная механика разрушения. В связи с тем, что нелинейная механика разрушения далека от завершения, возрастает роль вычислительных методов не только в расчетах на прочность конкретных конструкций, но и в развитии представлений о разрушении тел при неупругих деформациях. В настоящее время для описания процессов разрушения наиболее широко применяются два критерия локального разрушения — энергетический 7-интеграл и раскрытие трещины в вершине б. [c.97]

Пластическое раскрытие вершины трещины бс как мера локальной пластической деформации у вершины трещины и критерий разрушения в нелинейной механике разрушения [c.482]

Рассматривая данные задачи, следует помнить, что систематизированный статистический анализ случаев хрупких разрушений деталей машин и элементов конструкций при низких температурах, осуществляемый с единых позиций, дает богатый материал для практического решения многих вопросов. Для принятия действенных мер по повышению хладостойкости конструкций важное значение имеют результаты фундаментальных исследований, направленных на установление физической картины протекающих процессов, а также на поиски различных критериев оценки склонности конструкций к хрупкости с позиций линейной и нелинейной механики разрушения. [c.183]

При проведении испытаний ни в одном случае не наблюдалось нестабильное развитие трещины по мере ее раскрытия, и все образцы разрушались вязко после общей текучести. Концепция линейной упругой механики разрушения, а также методы нелинейной механики разрушения (метод 7-интеграла, критерий критического раскрытия трещины) не могут быть использованы в случае стабильного разрушения сплава 5083-0. [c.130]

Сложность решения указанной задачи состоит в том, что размеры зон пластических деформаций (в том числе и в местах концентрации) в лабораторных образцах и в конструкциях могут существенно превышать размеры дефектов. В этих условиях, описываемых нелинейной механикой разрушения, наиболее перспективными оказались энергетические J ) и деформационные (ek, бс) критерии разрушения, а также критические температуры хрупкости. [c.21]

В связи с рассмотренными особенностями деформирования и разрушения резьбовых соединений, работающих в широком диапазоне температур, важное значение может иметь температурный фактор, способствующий возникновению дополнительных деформаций ползучести, снижению усилий предварительного затяга п накоплению длительных статических и циклических повреждений. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению резьбовых соединений при высоких температурах может быть осуществлена по критериям длительной циклической прочности (см. гл. 2, 4 и 11). Понижение температур эксплуатации приводит к возможности возникновения хрупких разрушений резьбовых соединений на ранних стадиях развития трещин малоциклового нагружения. Это требует изучения трещиностойкости конструкционных материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) с применением соответствующих критериев линейной и нелинейной механики разрушения [19, 12]. [c.211]

Как отмечалось в гл. 1, настоящая монография не затрагивает пока в надлежащем объеме вопросы малоцикловой живучести конструкций на стадии развития в них трещин малоциклового нагружения. Основой расчетов прочности и ресурса злементов конструкций с трещинами являются уравнения и критерии нелинейной механики циклического разрушения. Совместное рассмотрение двух стадий работы элементов конструкций — стадии до образования трещин (что является предметом настоящей монографии) и стадии их развития — должно способствовать обоснованному продлению ресурса безопасной эксплуатации и форсированию режимов работы. [c.269]

Рассмотрение разрушения металлов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами [11], позволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел, и самоорганизацию диссипативных структур. Из анализа разрушения с позиций синергетики следует, что сопротивление разрушению твердых тел определяется диссипативными свойствами. Показателем диссипативных свойств материала при самоподобном разрушении является фрактальная размерность, учитывающая вклад в диссипацию энергии двух основных механизмов пластической деформации и образования несплошностей. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами — двух- или трехпараметрическими. В линейной и нелинейной механике разрушения, как известно, уже давно используются двухпараметрические критерии. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от критериев линейной механики заключается в том, что они определяют условия перехода разрушения на стадию самоподобного разрушения, контролируемого критической плотностью внутренней энергии и ее эволюцией в процессе роста трещины. Так как самоподобное [c.169]

Наряду с изложенными выше зависимостями по описанию скоростей развития трещин были предложены также и другие, использующие критерии линейной и нелинейной механики разрушения. [c.25]

Для описания условий разрушения на стадии развития трещин при циклическом нагружении получили широкое распространение критерии линейной и нелинейной механики разрушения. В упругой области или при наличии малых пластических зон в вершине трещины наиболее широко используются силовые (коэффициент интенсивности напряжений п, щ) и энергетические (энергия образования единицы свободной поверхности у или энергия продвижения трещины на единицу длины б), а в случае развитых пластических деформаций (размер пластической зоны в вершине трещины соизмерим с ее длиной) применяются деформационные (критическое раскрытие трещины, предельная деформация в вершине трещины, коэффициент интенсивности деформаций, размер пластической зоны) и энергетические (/-интеграл) критерии. [c.26]

В линейной механике разрушения по сути только один критерий разрушения (2.3.22) в нелинейной механике разрушения подобных критериев несколько выбор между ними в значительной мере субъективен и опирается главным образом на имеющиеся расчетные и экспериментальные возможности. [c.134]

Усталостная трещина распространяется до тех пор, пока она не достигнет длины, достаточной для начала заключительной стадии нестабильного разрушения. Критерии начала этой завершающей стадии различны для хрупкого и пластического состояний. В одном случае они определяются либо на основании критериев линейной и нелинейной механики разрушения, с учетом изменения свойств материала в процессе действия переменных нагрузок, в другом на основании предельного состояния теории пластичности. [c.18]

Часто кинетические кривые усталостного разрушения строят в координатах О при больших нагрузках в координатах 0) - Л/ (где / критерий трещиностойкости нелинейной механики разрушения в условиях плосконапряженного состояния / - интеграл) или в координатах 1) - когда учитывается эффект закрытия трещины [45]. В настоящее время предложено достаточно много модификаций уравнения Пэриса, учитывающих многочисленные факторы, которые влияют на закономерности распространения усталостных трещин [5, 7, П> 41]. [c.130]

С повышением уровня разрушающих напряжений зона пластических деформаций, окружающих вершину трещины, увеличивается, что может исказить асимптотическую оценку напряженного состояния и понятие коэффициента интенсивности напряжений. Переход в этом случае к квазихрупкому состоянию требует для его описания методов нелинейной механики разрушения. В этом случае используют понятие коэффициента интенсивности деформаций [46], а также критерии разрушения, основанные на [c.88]

На основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины) исследовано влияние толш ины металла на его сопротивление инициированию вязкого разрушения. Показано, что тонколистовая рулонная сталь 09Г2СФ, специально созданная для многослойных труб, превосходит по трещиностойкости трубные материалы в больших толщинах, содержащие дефицитные легирующие элементы. Приведены результаты оценки трещиностойкости многослойных сварных соединений, выполненных но различным технологиям. [c.388]

Как альтернативное решение проблемы стала разрабатываться нелинейная механика разрушения. Одним из энергетических критериев нелинейной механики разрушения явился J-интеграл Черепанова—Райса [249—251]. При квазиупругом поведении трещины J-интеграл равен и соответствует энергии на единицу длины трещины Gj .. В настоящее время разработаны экспериментальные методы определения J-интеграла с менее жесткими требованиямй к размеру образца, чем при определении К с- Однако в процессе стабильного роста трещины за ее вершиной происходит разгрузка материала, что может влиять на величину J, а кроме того, не наложены условия подобия напряженно-деформированного состояния при достижении критического состояния. Помимо J-интеграла, также были разработаны деформационные [252, 253] и другие [254] критерии. Количественные соотношения условий автомодельности разрушения с наложением дополнительных требований к образцу получены Андрейкивым [247]. [c.141]

Методы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости в условиях упругопластического деформирования требуют схематизации накопленного опыта испытаний. В этой области значительное развитие и наиболее широкое практическое приложение среди критериев нелинейной механики разрушения получили раскрытие трещины [11-13], коэффициент интенсивности деформаций в упругопластической области [14], энергетический З-интеграл [15-17] и предел трещиностойкости 1 [18-19], позволяющие анализировать закономерности разрушения, напряженно-деформированное состояние в вершине трещины на стадии ее инициации при значительных пластических деформациях и общей текучести материала, а также проводить оценку предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.20]

Как следует из рис. 6.24—6.26, при высокотемпературном (650° С) малоцикловом и длительном статическом нагружении стали Х18Н10Т для описания скорости развития трещины во временном или поцикловом выражении в силу малости зон пластической деформации могут быть использованы методы и критерии линейной механики разрушения, и в частности известный критерий Париса (1.79), а также критерий нелинейной механики разрушения (1.86), основанный на представлениях о коэффициенте интенсивности деформации (рис. 6.25 и 6.26). [c.250]

Аналогично, пластическое деформирование в ближайшей окрестности вершины треш,ины, а также и вдалеке, приводит к критериям, опираюш,имся на это пластическое течение, что позволяет на разрушение (в континуальном аспекте) смотреть как на процесс, отража-юш,ийся внешне в развитии треш,ины. В связи с этим мы наблюдаем замеш,ение точечных критериев нелинейной механики разрушения (типа 5 = 5с J = Ji и т.п.) на процессуальные , яркое выражение которых мы видим в понятии i -кривых [29]. Имеют место также и промежуточные критерии типа модуля разрыва, исходяш,ие из производных по длине треш,ины, что, по сути, в некоторой мере оценивает Jj -кривую. Полезная роль i -кривых состоит в их схожести с обычной диаграммой деформации гладкого образца, позволяюш,ей оценивать не только ординаты этих графиков, но и абсциссы характерных точек на них. Эти абсциссы отражают в одном случае пластичность материала, в другом — способность к длительному процессу разрушения, т. е. росту треш,ины (имеется в виду однократное статическое нагружение), способность к немгновенности разрушения, а это создает возможность перераспределения нагрузок внут-эи конструкции и, следовательно, возможность продолжать держать внешнюю нагрузку. А это, как уже указывалось, достаточно важно для определенного класса статически неопределимых конструкций, в частности, в авиационных конструкциях, где, собственно, i -кривые для тонкостенных листовых образцов и используют в практических приложениях [299. [c.75]

Возможность использования в расчетах на прочность критериев нелинейной механики разрушения устанавливается при специальных экспериментальных исследованиях закономерностей разрушения на деталях с дефектами, размеры которых близки к реальным (0,05—0,1 толщины элемента). Важность таких экспериментов очевидна, так как в линейной механике разрушения для определения достоверных значений iti приходилось применять образцы больших размеров с глубокими трещинами (0,3—0,6 толщины сечения), низкие температуры, а также низкие уровни номинальных напряжений, что не соответствует реальным условиям. [c.213]

Для соответствующих предельных состояний (хрупкого и квазихрупкого) по данным о критических напряжениях ак для образцов с надрезом (кривая 2) производят вычисление критических напряжений для элемента конструкции. В области А при вычислениях в качестве критерия разрушения используют критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ки или раскрытия трещины бк- Определение для температуры Т = — Тэ величин Стк при известном Ki проводится по уравнениям (2.9) линейной механики разрушения (ЛМР) и температурным зависимостям Ki типа (3.4). В области Б (нелинейная механика разрушения — НЛМР) в качестве критерия разрушения используют критическое напряжение Стк, зависящее от температуры Т [по уравнению (3.6)], размеров сечения [по уравнению (3.7)] и размеров трещины [по уравнению (3.8)]. Величины КгеП [c.66]

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются линейная и нелинейная механика разрушения де-формациогн1ые и энергетические критерии разрушения модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения процессы длительного циклического деформирования и разрушения сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях микромеханика процессов статического и циклического разрушений. [c.18]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

В этих случаях определяется поле упругош1астических деформаций и используются коэффициенты интенсивности деформаций [5]. Деформационные критерии и параметры нелинейной механики разрушения полагаются в основу расчетов на прочность на стадии проектирования. В нормативных документах [7, 8] описаны методы определения характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом и динамическом нагружении. [c.126]

Охвачен широкий круг вопросов механики разрушения, начиная с микромеханизмов деформации и разрушения кристаллической решетки, инженерных подходов к задачам механики разрушения и заканчивая математическим анализом образования, слияния и развития дефектов материала. Рассмотрены физика и механика микроразрушения, включая образование и рост микротреш ин разных видов. Даны основные положения и методы линейной и нелинейной механики разрушения вместе с соответствуюш и-ми критериями разрушения. Уделено внимание избранным специальным проблемам механики разрушения, включая механизмы деформирования и разрушения полимеров. Подробно представлены математические методы решения плоских задач теории упругости при конечных деформациях в условиях физической и геометрической нелинейности. Даны многочисленные примеры расчета перераспределения полей напряжений и деформаций при разных вариантах поэтапного многоступенчатого нагружения многосвязных областей. [c.2]

Рассмотренные критерии перехода к нестабильному росту трещины К с, Кцс и Кшс называются силовыми, Gi , Gii и Ощс — энергетическими, а бк — деформационными критериями. При упругом разрушении между этими критериями существует связь, определяемая приведенными выше уравнениями. Поскольку, как по-тсазали исследования последних лет, ни критерии линейной механики разрушения, ни критерии критического раскрытия трещины не описывают предельного состояния тел с трещинами из вяз-д их сплавов, в настоящее время ведутся интенсивные поиски новых критериев, основанных на представлениях нелинейной механики разрушения [182, 219, 253 и др.]. [c.70]

Существуют несколько критериев разрушения, относящихся к так называемой нелинейной механике разрушения. Можно перечислить наиболее известные - раскрытие в вершине трещины, инвариантный J-интеграл, двухкритериальный подход Rопределенной модели явления разрушения, неизбежно сопряженной с теми или иными ограничениями. И этим ограничениям подвержены также и механические характеристики трещиностойкости, с которыми производятся сравнения расчетных величин для установления факта разрушения. [c.111]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...