Докритический рост трещины

Определение медленного докритического роста трещины с ростом нагрузки. Варьированное состояние совпадает с действительным состоянием равновесия, в котором внешние нагрузки имеют другое значение. Для двумерной задачи имеем [c.35]

Рассмотренная теория Гриффитса не учитывает докритического роста трещины, наблюдаемого экспериментально. Однако эта теория заслуживает большого внимания, поскольку она позволяет выразить хрупкую прочность через физические и механические свойства материала, показывает, что максимальная разрушающая нагрузка [c.730]

Первая попытка математического описания докритического роста трещины была предпринята Дж. Р. Ирвиным [242]. Идея состояла в том, что с ростом длины трещины меняется также и сопротивление этому росту в виде работы разрушения В каждый текущий момент освобождаемая энергия G в устойчивом состоянии равна работе R. [c.244]

Дальнейшее развитие этого метода состоит в предположении [22, 242], что Л-кривая есть характеристика материала,-причем вид этой кривой зависит от подрастания трещины (но не от ее начальной длины). Форма экспериментальной Л-кривой определяет характер докритического роста трещины. На рис. 29.1 показано, как но Л-кривой можно получить докритическую диаграмму разрушения или, наоборот, как по известной из опыта диаграмме разрушения получить плотность энергии разрушения в функции прироста длины трещины. [c.245]

Для выполнения этого критерия (при котором трещина продолжает расти) надо повысить нагрузку. А это и приводит к устойчивому докритическому росту трещины, характеризуемому докритической диаграммой разрушения. [c.246]

Существует возможность описания докритического роста трещины посредством обобщения известной б модели [154]. [c.254]

Анализ медленного докритического роста трещины позволил установить следующую зависимость [306] [c.260]

Можно так>ке, не задаваясь величиной т, определять допускаемую длину трещины, исходя из докритического роста трещины Z — 1о (при этом коэффициент т определяется величиной 1с и). Запас на докритический рост необходим при длительном статическом нагружении, в агрессивных средах, при эффектах ползучести и замедленного разрушения, коррозии под напряжением, повторном циклическом нагружении и др. В этих случаях расчет на однократное нагружение должен дополняться расчетом на долговечность. [c.293]

Пусть среда линейно вязкоупругая во всех своих точках,. пластическая деформация у краев трещины не возникает. Тогда для идеально хрупкого разрушения медленный докритический рост трещины при постоянных внешних нагрузках отсутствует [70, 89, 306]. Критическое состояние (начало быстрого роста трещины) наступает спустя некоторое время t после приложения нагрузки, причем, чем больше величина приложенной нагрузки, тем меньше время до начала хрупкого разрушения t. [c.300]

Рис. 37.1. Докритический рост трещины в растягиваемой пластине.

Рис. 37.2. Докритический рост трещин в стальной растягиваемой пластине для разных начальных длин трещин (5о = = 0,5 1,0 1,5).

На рис. 37.2 показан докритический рост трещин различной начальной длины при растяжении пластины из стали (а = —5,67). [c.305]

Рис. 37.4. Докритический рост трещины в трубке (вдоль образующей) и пластине.

Подчеркнем, что знание величин рц и Is имеет практическую ценность, так как по.зволяет с помощью соответствующего подбора конструкционных материалов (или их реологических свойств) уменьшить докритический рост трещин. [c.316]

Долговечность образцов состоит из инкубационного периода и периода докритического роста трещин. Инкубационный период — это время от приложения к образцу нагрузки до начала докритического роста трещины, когда скорость превышает [c.338]

Рис. 42.3. Зависимость скорости докритического роста трещин от коэффициента интенсивности напряжений (схема).

Рис. 42.4. Кинетика докритического роста трещин для стали 50Х (отпуск 2Ш °С) в изобутиловом спирте. Каждой кривой соответствует свое значение Ка.

Разрушение в области температур хрупко-пластичного перехода (Тх—Тх) происходит после некоторой, часто значительной, пластической деформации (рис. 5.13) и характеризуется тем, что оно начинается и развивается до некоторого предела по одному механизму, а завершается по другому — хрупко, сколом. Фрактографический анализ позволяет по речному узору скола выделить эти две стадии разрушения стадию вязкого докритического роста трещины и стадию [c.206]

B. Докритический рост трещины при коррелированном разрушении элементов. ........................................ 186 [c.166]

Ниже мы слегка коснемся статистических аспектов разрушения при растяжении слоистых материалов в процессе докритического роста трещин, связанного с накоплением повреждений. Изменчивость и масштабный эффект разрушения определяются только этой фазой разрушения. Для читателя, интересующегося вопросами вязкости разрушения и механики неустойчивого разрушения композитов, можно рекомендовать гл. V или работы [5, 11, 28, 35]. [c.181]

В ноябре 1987 г. при остановке технологической линии произошло лавинообразное разрушение корпуса теплообменника, находившегося под действием внутреннего давления. В момент, предшествовавший разрушению, поток среды в межтрубном пространстве аппарата отсутствовал, однако в корпусе сохранялось рабочее давление (вероятнее всего, жидкой фракции). Теплообменник представлял собой горизонтальный цилиндрический аппарат с двумя неподвижными трубными решетками, сферическими днищами и компенсатором на трубной части. Он был рассчитан на эксплуатацию в некоррозионной среде под давлением в корпусе 3 МПа, в трубной части — под давлением 3,8 МПа при температуре минус 18°С. Корпус, днища и трубные решетки аппарата изготовлены из стали 09Г2С. Размеры теплообменника длина (между трубными решетками) 5000 мм диаметр 1200 мм толщина стенки корпуса 20 мм. В соответствии с технологической схемой обвязки Т-231 теплообменник эксплуатировался при температуре минус 36 С. Исследования показали, что зарождение и докритический рост трещины, вызвавшей разрушение корпуса, произошли на оси кольцевого шва обечайки в зоне приварки штуцера входа этано-вой фракции. Трещина развивалась вдоль оси кольцевого шва, и по достижении критической длины (200 мм) произошел переход к лавинообразному разрушению с разветвлением трещины [c.50]

В зоне зарождения и докритического роста трещины, вызвавшей лавинообразное разрушение теплообменника, обнаружены следующие недопустимые дефекты кольцевого шва непровар в корне глубиной 1—3 мм на длине 205 мм, горячие трещины, пленочные шлаковые включения между корневым и первым заполняющим швом размером до 5x10 мм и глубиной до 1,5 мм. Очагом разрушения теплообменника явился непровар в корне шва. Развитию разрушения способствовали отмеченные дефекты шва и низкотемпературное охрупчивание материала обечайки при температуре минус 36°С. [c.51]

Исследования показали, что по химическому составу металл отливки корпуса задвижки соответствовал стали А-352 1СВ по АЗТМ и в зоне разрушения находился в охрупченном состоянии ударная вязкость КСУ 4д при пониженной температуре составляла 12 Дж/см , относительное удлинение 8 — 23,8%. Металл имел ферритно-перлитную структуру с крупными равноосными зернами и включениями карбидов внутри зерен феррита. Охрупчивание металла отливки в зоне разрушения было вызвано наличием усадочных межкристаллитных несплошностей и проявлением водородной хрупкости. По значениям прочности, твердости и относительного сужения металл отвечал требованиям нормативных документов к отливкам, предназначенным для эксплуатации в средах с высоким содержанием сероводорода. Разрушение стенки корпуса задвижки произошло в результате быстрого развития трещин, образовавшихся в металле под воздействием напряжений, превышающих предел текучести, в зоне расположения усадочных несплошностей. Наличие высоких напряжений в металле в момент, предшествовавший разрушению, подтверждалось тем, что в зоне зарождения и нестабильного роста трещин преобладал вязкий характер разрушения. Характер излома корпуса задвижки в зонах зарождения и докритического роста трещины смешанный, а в зоне лавинообразного разрушения — хрупкий с шевронным узором. Охрупчивание металла, вызванное его пониженной ударной вязкостью, способствовало лавинообразному развитию разрушения. На гболее вероятной причиной разрушения задвижки явилось, по-видимому, размораживание ее корпуса. [c.52]

Долговечность образцов состоит из инкубационного периода и периода докритпческого роста трещин. Инкубационный период — это время от приложения к образцу нагрузки до начала докритического роста трещины, когда скорость превышает 4 10 ° мм/с. Этот период, наблюдаемый, например, при испытаниях пластичных материалов, зависит от начального коэффициента интенсивности напряжений и увеличивается с его понижением. Природа инкубационного периода различна. Это может быть время, необходимое для растворения коррозионной средой окисной пленки в вершине трещины или время, необходимое для проникновения водорода в металл и диффузии его в зону предразрушения. [c.362]

При растяжении плоских образцов с центральной сквозной трещиной перед наступлением критического состояния равновесия (когда трещина начинает быстро лавинообразно распространяться при постоянной внешней нагрузке) почти всегда наблюдается стадия медленного устойчивого докритического роста трещины. Это медленное подрастание трещины, хорошо известное экспериментаторам, приводит к тому, что критическая длина трещины /с превышает исходную длину lo на 30, 50, а то и на 100% в зависимости от свойств материала и длины исходной трещины. Зависимость напряжения в неослабленном сечении образца от длины устойчивой трещины принято называть докритической диаграммой разрушепия. Стадии медленного роста трещины придается настолько большое значение, что при исследовании механических свойств материалов предлагается дополнять диаграммы деформации диаграммами разрушения [50, 109, 110, 140, 205, 315]. [c.244]

Докритическая диаграмма разрушения представляет собой характеристику материала данной толщины, оценивающую снособ-ность материала тормозить трещину. Эта диаграмма отражает процесс разрушения, в то время как на обычных диаграммах деформации стадия разрушения отмечается только координатами концевой точки. Этой информации недостаточно для оценки такой важной стадии процесса сопротивления материала воздействию внешней нагрузки, как стадия разрушения. Вместе с тем стадия медленного роста трещины не описывается теориями, рассмотренными ранее ( 3, 7). Остановимся вкратце на существующих теориях докритического роста трещины. [c.244]

В заключение отметим, что расчет скорости трещины при циклическом нагруячении по уравнениям докритического роста трещины приводит к тому, что используется только один эмпирический коэффициент, а не два, как в формулах (30.1) и (30.3). [c.272]

Для изучения докритического роста трещины будем использовать уравненне (4.6), которое в случае плоской задачи перепишем в виде [156, 172, 174] [c.302]

Рис. 38.1. Докритический рост трещины на экране аналоговой ыапгины. Начальные условия 0 = 50,5, Ро = 0,1. Стрелками отмечены максимумы кривых, т. е. точки, соответствующие критическому состоянию. Верхняя кривая — С/р = 0 средняя — С/р = 1 нпжняя — С/ 3 = 2.

В начале 70-х годов началось интенсивное развитие специального раздела механики разрушения, посвященного вопросам трещипостойкости металлов и сплавов в условиях совместного воздействия коррозионных сред и длительных нагрузок. Первые исследования сопротивления росту коррозионных трещин с применением коэффициентов интенсивности напряжений касались длительного статического нагружения (коррозионного растрескивания). Было показано, что такие традиционно считающиеся мало активными среды, как вода, спирты, масла и т. п. вызывают докритический рост трещин в высокопрочных сталях при значениях коэффициента интенсивности напряжений К, существенно меньших вязкости разрушения Ki . В дальнейшем кардинальное воздействие коррозионных сред на докритический рост трещин было подтверждено и для ряда других высокопрочных сплавов. Исключение составляет рост трещин в условиях ползучести при повышенных температурах, а также в высокоуглеродистых низко-отпущенных сталях с мартенситной структурой. В последнем случае фактором замедленного разрушения может быть водород, оставшийся в металле после металлургического передела. [c.337]

На первых этапах развития механики коррозионного разрушения длительную статическую трещиностойкость обычно оценивали но зависимостям долговечности образцов с искусственными трещинами от значений коэффициента интенсивности напряжений в начальный момент испытания (ii o или АГю). При понижении время до разрушения образцов увеличивается. На основании такой диаграммы определяется значение K t или Ki , ниже которого докритический рост трещин отсутствует. Величина Ki — важный параметр системы материал — среда ), позволяющий [c.337]

В некоторых случаях склонностью к коррозионному росту трещин обладают и сравнительно низкопрочные конструкционные материалы, для которых рекомендуется оценивать трещино-стойкость с позиций нелинейной механики разрушения. В настоящее время в качестве такого подхода для изучения коррозионного растрескивания корпуспых сталей применяется метод 7-интеграла [192]. Использование метода заключается в построении кривых длительной трещиностойкости в координатах начальный уровень Ло —время до разругпения . По аналогии с на основании такой зависимости определяется пороговое значение /-интеграла под которым подразумевается максимальный уровень /ю при отсутствии докритического роста трещины. Недостаточная расиространенность нелинейных подходов механики разрушения при исследовании коррозионного растрескивания объясняется, по-видимому, ограниченностью класса материалов, склонных к докритическому росту трещин при совместном воздействии активной среды и длительного нагружения в упругопластической области. [c.341]

В процессе внутреннего взаимодействия между слоями волокон может происходить расслоение [23]. В композитах с матами из случайно расположенных волокон нарушение связи может произойти в местах пересечения волокон и таким образом механически устранится взаимопроникание волокон. Для таких композитов, как бумага, которая также попадает под эту категорию, требуется построение специальной статистической геометрии, которая была рассмотрена Каллмесом, Кортом и их соавт. (библиографию можно найти в [6]). Предпринимались некоторые слабые попытки описать статистику процессов разрушения таких матов (см., например, [9]), но пока еще она недостаточно изучена, чтобы можно было понять изменчивость и масштабный эффект прочности, если последний существует для этих материалов. Вследствие неполного понимания развития процессов разрушения в таких материалах часто лучше всего вести рассмотрение на основе подхода механики разрушения, описанного Тетеяьманом [35], и исследовать статистические эффекты докритического роста трещины феноменологически, как было рассмотрено выше в данном разделе. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...