Характеристики разрушения

МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРУШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО РАСТЯЖЕНИЯ [c.51]

Кроме феноменологических подходов к проблеме хрупкого разрушения в настоящее время интенсивно развиваются исследования по анализу предельного состояния кристаллических твердых тел на основе физических механизмов образования, роста и объединения микротрещин. Разработаны дислокационные модели зарождения и подрастания микротрещины [4, 24, 25,. 106, 199, 230, 247], накоплен значительный материал по изучению закономерностей образования и роста микротрещин в различных структурах [8, 22, 31, ИЗ, 183, 213, 359, 375, 381], подробно изучены макроскопические характеристики разрушения, в том числе зависимости истинного разрушающего напряжения от разных факторов, таких, как диаметр зерна, температура и т. д. [6, 101, 107—109, 121, 149—151, 170, 191, 199, 222, 387, 390, 410, 429]. Как отмечалось выше, при формулировке критериев разрушения наиболее целесообразным представляется подход, интерпретирующий механические макроскопические характеристики исходя из структурных процессов, контролирующих разрушение в тех или иных условиях. [c.59]

Аналогичные тенденции влияния скорости деформирования на характеристики разрушения наблюдаются, как установлено многочисленными экспериментальными исследованиями [199, 240, 256, 269, 304—306, 310, 334, 341, 392, 394, 433], для различ- [c.152]

Рис. 3.1. Влияние скорости деформирования I (а, б) и частоты нагружения f (в) на характеристики разрушения в условиях ползучести е/ (а) (ферритная сталь 0,5% Сг, 0,25% Мо. 0,25% V при Г = 550 С [342]), при циклическом нагружении (б) сталь типа 304, Де = 1 % при 7 = 600°С (/) и Г = 700 С (2)

При межзеренном разрушении в инертной и агрессивной средах зависимости характеристик разрушения от скорости деформации целесообразно представить в виде схемы, показанной на рис. 3.5, где в качестве параметра разрушения выбрана критическая деформация е/, которая может быть определена из опы- ° [c.167]

Все другие механические свойства в большей или меньшей степени структурно, чувствительны и анизотропны. Резкая анизотропия упругих и других механических характеристик присуща многим неметаллическим материалам, что определяется их ориентированным строением. Некоторая анизотропия свойственна и большинству металлических материалов. Уровень прочности, пластичности, выносливости и характеристик разрушения обычно в продольном направлении относительно оси деформации полуфабриката выше, чем в поперечном. Однако для некоторых, например титановых, сплавов характерна обратная анизотропия. Наблюдается значительная разница в пределах текучести при растяжении и сжатии у большинства магниевых деформируемых сплавов [c.46]

Между некоторыми характеристиками механических СВОЙСТВ экспериментально установлены зависимости, позволяющие с достаточной степенью точности оценивать предел прочности материала по значениям твердости, а сопротивление срезу — по пределу прочности. Существуют также корреляционные связи между пределом выносливости и пределом прочности, а также между различными характеристиками разрушения. [c.46]

Значения характеристик разрушения зависят от уровня прочности и структуры сплава, геометрии образца и трещины, а также условий нагружения. Представленные в табл. 3.54—3.58 данные получены на образцах со сквозной трещиной. Вязкость разрушения при плоском напряженном состоянии К с существенно зависит от геометрии образца, в частности от ширины пластины. Ориентировочно значение величины пропорционально (В—ширина пластины), однако оно возрастает с увеличением ширины пластины не строго пропорционально J В, а в меньшей степени. [c.83]

Что же такое разрушение Истинная природа этого хорошо известного явления выяснена далеко не полностью. Катастрофы танкеров и судов, самолетов и ракет, вызванные внезапным распространением трещин, показали недостаточность существующих классических расчетов, необходимость в новых характеристиках разрушения. Таким образом, проблема разрушения приобрела в наши дни первостепенное значение. [c.5]

Испытания цилиндрических образцов диаметром Do=17 мм с кольцевой трещиной глубиной 2 мм позволили определить следующие характеристики разрушения [c.71]

АНИЗОТРОПИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРУШЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ [c.128]

Исследования структуры сплавов с различным содержанием алюминия показали, что основное влияние на анизотропию характеристик разрушения в сплавах, легированных более чем 6 % А1, оказывает вытянутость кристаллов -фазы и наличие ориентированных высокодисперсных выделений Ог-фазы. [c.130]

Соотношение (2.28) показывает, что при различном сочетании скорости деформации и температуры нагружения, коп орые весьма далеки от тестовых (стандартных) условий нагружения, могут быть реализованы такие сочетания, когда поправочные функции будут взаимно компенсировать свое влияние на вязкость разрушения материала. Такая ситуация будет далее рассматриваться как эквивалентная тестовым условиям нагружения материала, а получаемые характеристики разрушения будут эквивалентны таковым, но определенным для тестовых (стандартных) условий нагружения. [c.117]

Связь общего баланса энергии с локальными характеристиками разрушения основана на возможности анализа напряжений и физической природы диссипации энергии. В принципе возможно предсказать прочность образца с трещиной по известной прочности гладкого образца на основе точного анализа напряженных состояний обоих образцов. Ранее исследования напряженных состояний в образцах с трещиной отставали от соответствующего анализа для гладких образцов, что приводило к неточным предсказаниям несущей способности. Однако в последнее время в этом направлении достигнут значительный прогресс, что позволило связать распространение трещины в композите под [c.208]

Существующие методы определения характеристик разрушения, в которых рассмотрение ограничено окрестностью кончика трещины, основаны на двух различных подходах. Ирвин [29] использовал локальный закон баланса энергии для вычисления освобожденной энергии деформации в предположении закрытия кончика трещины. На основе общего баланса энергии Райс [49] вывел условия разрушения для произвольного напряженно-деформированного состояния у кончика трещины. Эшелби [12] на основе интеграла, не зависящего от пути интегрирования, предложил метод вычисления освобожденной энергии деформации в окрестности кончика трещины а также рассмотрел его приложение к анизотропным материалам. Позднее Райс [50] получил [c.229]

Данная Г. И. Баренблаттом [1—3] трактовка геометрии кончика трещины представляет собой другой подход к характеристике разрушения, который не связан непосредственно с энергетическим принципом. Баренблатт ввел понятие сил сцепления между поверхностями трещины вблизи кончика трещины, распределенных таким образом, что геометрия раскрытия кончика трещины преобразуется в плавный клин, а результирующее поле напряжений уже не имеет особенностей. В такой постановке рост трещины происходит, когда силы сцепления не могут выдержать концентрацию напряжений, что позволяет определить модуль сцепления К как константу материала. Построенная теория основывается на следующих гипотезах [c.230]

Как и в слоистых композитах, доказательство существования и вычисление дают алгоритм для характеристики разрушения композитов с более сложной геометрией структуры, основанный на соответствующем анализе напряжений. [c.243]

В предыдущих разделах мы обсуждали предсказание прочности композита (при отсутствии макротрещин) на основе феноменологического критерия разрушения. Также была рассмотрена характеристика разрушения композита на основе общего баланса энергии для одномерных задач о трещине. Далее было установлено, что распространение трещины можно характеризовать разрушением внутри критического объема и что в общем случае многомерной задачи о трещине решение можно получить путем объединения критерия разрушения с анализом напряжений в кончике трещины. Хотя проведенный анализ позволяет нам предсказать и сопоставить условия разрушения характерного объема и общего разрушения, он не способствует дальнейшему пониманию микромеханики разрушения. Расширение области исследований обеспечило бы разумную основу для определения области использования материала и улучшения его свойств. Следовательно, необходимо более детальное исследование роста трепщны в окрестности кончика трещины. [c.243]

При грубой идеализации композита как однородного и свободного от макроскопических трещин материала необходимое и достаточное условие разрушения можно получить при помощи критерия разрушения, представленного полиномом тензора напряжений (или деформаций). Логическое обоснование возможности применения критерия разрушения при наличии микроскопических трещин (т. е. при наличии областей сингулярности напряжения — деформации) получено путем введения характерного объема г , который охватывает микроскопическую трещину и, следовательно, область сингулярности напряжения. Отсюда следует, что феноменологический критерий разрушения можно использовать для оценки конечного критического напряжения, которое вызывает разрушение внутри характерного объема. Было показано, что критический объем — не просто произвольная эмпирическая константа, но интегральная характеристика разрушения, входящая в критерий разрушения. [c.261]

Со все возрастающим усложнением и ужесточением условий эксплуатации современной техники чрезвычайно актуальной стала проблема создания материалов, видов их обработки, обеспечивающих наряду с высокой прочностью достаточную надежность против разрушения. Именно поэтому в последние годы большое значение придается изучению процесса разрушения и влияния различных структурных и технологических факторов на характеристики разрушения. [c.4]

Встречаются трудно объяснимые случаи несоответствия вида излома и характеристик разрушения. Например, при изучении изменения вязкости разрушения никелевой стали с увеличением содержания углерода от 0,44 до 0,81% было отмечено значительное уменьшение К с, а вид поверхности излома при этом не менялся [141]. [c.12]

Более сложные зависимости критических параметров от температуры наблюдаются у металлов с объемно-центрированной кубической решеткой (ОЦК металлов), для которых типично явление хладноломкости [211, 242]. Впервые весьма подробно исследование поведения ОЦК металлов при различных температурах было сделано в работе [31]. Детальное, обобщающее многие экспериментальные работы, исследование критических характеристик разрушения различных ОЦК металлов с простой структурой проведено в работе [211], где также выполнен фрак-тографический анализ изломов образцов в зависимости от тем- [c.51]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Выполненный анализ зарождения и роста пор позволяет сформировать подход к рассмотрению кавитационного межзе-ренного разрушения в случае интенсификации развития повреждения теми или иными факторами, в частности агрессивной средой. Известно, что влияние агрессивной среды может проявляться в виде двух основных процессов. Первый обусловлен непосредственным взаимодействием среды с металлом и разрушением продуктов взаимодействия под действием напряжений. Второй процесс связан с переносом к границам зерен различных элементов среды (например, кислорода, водорода и др.), ускоряющих тем или иным способом межзереннсе разрушение материала. Для объяснения этого нетрадиционного механизма влияния среды на характеристики разрушения предложены различные модели [240, 286, 306, 329, 334, 424]. В частности, охрупчивающее влияние кислорода может быть связано с ограничением подвижности границ зерен и увеличением их проскальзывания, приводящего к росту межзеренных повреждений [240]. Рассматривался также клиновой эффект, возникающий [c.166]

Однако, при нагружении конструкций из малоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталей, содержащих плоскостные дефекты, имеет место, как правило, развитое пластическое течение в вершине данных концентраторов (зона АВ на рис. 3.2). В общем случае это снижает опасность хрупких разрушений, так как часть энергии нагружения расходуется на образование пластических зон. В данных зонах напряжения и деформации уже не контролируются величиной коэффициентов интенсивности напряжений, а определяются из соотношений теории пластичности. Дпя некоторого упрощения описания процесса разрушения в механике разрушения вводят критерии, описывающие поведение материала за пределом упругости 5 — критическое раскрытие трещины и — критическое значение независящего от контура интегрирования некоторого интеграла. Деформационный критерий 5 основан на раскрытии берегов трещины до некоторых постоянных критических значений для рассматриваемого материала. На основе контурного Jj,-интеграла представляется возможность оценить момент разрушения конструкций с трещинами в упругопластической стадии нагружения посредством определения энергии, необходимой для начала процесса разрушения. При этом полагается, что критическое значение энергетического параметра, предшествующее разрушению, является характеристикой материала. Существуют также и другие характеристики разрушения, которые не получили широкого распространения на практике. Например, сопротивление микросколу [R ]. сопротивление отрыву, угол раскрытия вершины трещины, двухпараметрический критерий разрушения Морозова Е. М. и др. [c.81]

Третью группу составляют характеристики разрушения. В инженерной практике эти характеристики используются сравнительно недавно. Характеристики разрушения определяются на образцах с заранее выращенными начальными трещинами и оцениваются следующими основными параметрами вязкость разрушения, критический коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации Ki , вязкость разрушения, условный критический коэффициент интенсивности напряжений при плосконапряженном состоянии Кс, удельная работа образца с трещиной КСТ и скорость роста трещины усталости СРТУ при заданном размахе интенсивности напряжений /S.K. [c.46]

Основными характеристиками разрушения являются вязкость разрушения или критический коэффициент интенсивности напряжений и скорость роста трещины усталости. Характеристики разрушения при однократном нагружении определяют на образцах с заранее выращенными усталостными трещинами. Коэффициент интенсивности напряжений К характеризует концентрацию наппя-жений в вершине трещины в общем виде где а — напряжение в сечении брутто / — половина длины трещины у — функция, зависящая от геометрии образца и трещины. Критический коэффициент интенсивности напряжений определяют по моменту, при котором наступает нестабильный рост трещины. [c.80]

Результаты экспериментов использовались также для определения характеристик разрушения /С, G , и с, которые также приведены в таблице 31.1. Параметр с = п бс/(8ао) с помощью 4юрмулы (17.7) может быть записан так с = пК1/(8а1) Критический коэффициент иптенсивпости напряжений Кс определялся [c.264]

Исследованию влияния температуры на энергетические характеристики разрушения сколом, несмотря на явную важность, до сих пор уделялось крайце мало внимания. В литературе имеются отрывочные сведения по этому вопросу, да и то на основании предположений о действии возможного механизма, поскольку влияние температуры на вязкость разрушения материалов обычно анализируется без учета механизма разрушения. [c.192]

В металлических материалах по структурному признаку различают Гомогенную и гетерогенную анизотропию [86, 87]. Гомогенная анизо-тррпия определяется типом кристаллической решетки и соответственно различием свойств кристаллов в разных направлениях. При появлении в результате деформации предпочтительной ориентировки кристаллов в поликристаллическом металле свойственное монокристаллам различие свойств проявляется во всем объеме текстурированного металла. Гетерогенная анизотропия связана с закономерно ориентированным распределением в структуре металлических и неметаллических включений, участков, отл1 чающихся по химическому или фазовому составу, а также дефектов, образовавшихся вследствие течения металла при деформации. Основное отличие титановых сплавов от других конструкционных металлов связано с гомогенной анизотропией, влияние которой на характеристики разрушения рассмотрено ниже. [c.128]

Учитывая высокую химическую активность аг -фазы, ее влияние на анизотропию характеристик разрушения наиболее резко должно было проявиться при проведении испытаний в коррозионной среде. Автор работы [88] показал, что увеличение содержания алюминия в сплаве Т1—6 % А1 —4 % V с призматической текстурой в пределах марочного состава при проведении испытаний в 3 %-ном растворе МаС1 приводит к резкому снижению вязкости разрушения поперечных образцов без заметного изменения продольных образцов. [c.130]

В книге рассмотрены вопросы строения поверхностей раздела и типы связи между компонентами, физико-химические процессы, протекающие на поверхностях раздела при получении и эксплуатации композитов, механическое взаимодействие между компонентами через поверхность раздела и его влияние на механические свойства и характеристики разрушения. Следует подчеркнуть, что, наряду с обширным экспериментальным материалом, в книге впервые анализируются некоторые полуколичественные теории, например, теории поверхностей раздела в композитах псевдопервого и третьего классов. [c.5]

О том, насколько молодой является эта область знаний, можно судить по темам, которые не удалось осветить в книге. Так, хотя влиянию поверхности раздела на продольную и поперечную прочность, а также на характеристики разрушения посвяш ены отдельные главы, недостаток информации об ее влиянии на характеристики усталости и ползучести не позволил рассмотреть эти вопросы в соответствуюш их главах. По той же причине не оказалось возможным и подробно обсудить представления об идеальной поверхности раздела. Такой принцип построения книги одобрен всеми ее авторами, сознаюш ими, что учение о поверхности раздела нуждается в развитии. Конечно, и суш ествуюш ий уровень знаний может обеспечить первые шаги новой технологии тем не менее, необходимость дальнейших исследований не вызывает сомнений. [c.9]

Другой возможный подход — феноменологический — позволяет лишь косвенно (впрочем, как и все остальные механизмы разрушения) исследовать случай разрушения по поверхности раздела. В теориях такого типа характеристики разрушения по пове рхно-сти раздела определяются только через экспериментальные данные по прочности композита, которые необходимо ввести в аналитические решения. Формулировка этих теорий требует, чтобы при лродольной и поперечной ориентациях нагружения теоретические значения прочности согласовывались с экспериментальными. Предсказываемые теорией значения прочности для промежуточных значений углов между осью волокон и направлением нагружения зависят от экспериментальных данных по продольной, поперечной и сдвиговой прочности композита, независимо от механизма его разрушения. [c.186]

Оказывается, что построение грубой модели, учитывающей такие процессы, вероятно, не определяет их относительной значимости и, следовательно, не позволяет концентрировать наше внимание на основных эффектах. По-видимому, более плодотворным способом нахождения правой части неравенства (26) будет проведение независимых экспериментов при систематической вариации объемного содержания волокон, прочности адгезии и геометрии слоя. После определения чувствительностй характеристик разрушения к изменению этих параметров правую часть (26) можно в принципе представить суммой соответствующих членов. Другой вариант критерия разрушения в виде энергетического баланса, который охватывает эти проблемы, представлен в следующем разделе. [c.226]

Для изотропных материалов экспериментально было обнаружено, что энергия, затраченная на продвижение трещины, относительно постоянна. Поэтому большая часть усилий была сконцентрирована на изучении различных методов вычисления затраченной энергии, причем игнорировалось обоснование сделанного выше упрощения. Анализ энергетического неравенства (И) показывает, что левая часть (11) постоянна тогда и только тогда, когда Цравая. часть неравенства является функцией одного параметра. Это на самом деле соответствует случаю изотропного разрушения, когда под действием любого сложного плоского нагружения наблюдается неустойчивый рост трещины в направлении, ортогональном направлению максимального нормального напряжения около кончика трещины (например, см. работу [15]). Иначе говоря, в изотропном материале со случайно распределенными трещинами равной длины (рис. 9) только трещина, перпендикулярная действию нагрузки, является критической и только один вид испытания — растяжение в направлении, перпендикулярном трещине,— необходим для определения характеристики разрушения такого материала. [c.228]

При изучении кинетики разрушения наблюдения за распространяющейся трещиной целесообразно дополнить фракто-графическими исследованиями, хотя бы потому, что характеристики разрушения — скорость, характер разрушения — на поверхности и в сердцевине образца могут существенным образом различаться между собой. [c.6]

Исходя из существующих представлений о происхождении iMOK, признаком, наиболее удачно характеризующим способность материала к микропластической деформации, следует считать не столько протяженность, сколько глубину ямок и характер рельефа их стенок. Протяженность же ямок связана с расстоянием между локальными первичными надрывами и характеризует степень гетерогенности структуры материала. Можно иред-полол<ить, что большое число (малых по протяженности) ямок на изломе характерно для высокопрочных материалов, малое число крупных ямок — для малопрочных, а малые по протяженности, но достаточно глубокие ямки являются свидетельством благоприятного сочетания в материале высокой прочности и высокой надежности по характеристикам разрушения. [c.26]

Наличие указанных выше данных по особенностям измерений и характеристикам разрушения тензорезисторов в условиях малоцикловых нагружений позволяет правильно планировать эксперимент, определяя, на какой базе по числу циклов можно выполнить замеры, и скорректировать результаты тензометриро-вания. [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...