Виды разрушения. Типы трещин

ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ. ТИПЫ ТРЕЩИН [c.319]

Экспериментально установлено, что сопротивление материала распространению трещины разное при разных видах нагружения (типы трещин I, II и III). Соответственно этому различают и три характеристики трещиностойкости вместе с соответствующими критериями разрушения, а именно [c.73]

Зарождение разрушения сколом связано с образованием в материале внутренних или наружных дефектов типа трещин, если таковых не имеется в готовом виде. Связь между длиной дефекта и разрушающим напряжением устанавливается соотношением Гриффитса (5.1). Размер дефекта — трещины, предшествующей сколу — зависит от температуры. Температурную зависимость размера с таких трещин, как показывают измерения, выполненные в работе [3801, можно представить в виде [c.192]

Принцип подчинения означает, что применительно к силовому воздействию на элемент конструкции, например, по нескольким направлениям, их роль в развитии разрушения может быть рассмотрена через раскрытие у вершины трешины. Широкий спектр многофакторных воздействий на элементы авиационных конструкций приводит к реализации нормального раскрытия берегов усталостных трещин. При этом тот или иной фактор воздействия увеличивает или уменьшает раскрытие берегов трещины, не меняя вида или типа самого раскрытия. Следовательно, через величину нормального раскрытия вершины трещины, как параметр порядка, можно охарактеризовать широкий спектр условий внешнего воздействия на элемент конструкций при распространении в нем усталостной трещины, например, в соответствии с соотношением (2.20). [c.121]

Уравнения, позволяющие провести расчет напряжений у вершины трещины, выведенные Вестергардом [6], Ирвин преобразовал к известному виду (первый тип разрушения) [c.324]

Кроме силовых критериев хрупкого разрушения типа (1.70), для описания условий разрушения тел с трещинами используются также энергетические и деформационные [22, 23] критерии. Первые из них предполагают либо определение энергии продвижения трещины на единицу длины G, вычисляемой при хрупком статистическом разрушении пластины бесконечных размеров и единичной толщины как (1.71), либо критическое напряжение через энергию, необходимую для образования свободных поверхностей в виде (1.72), (где Е — модуль нормальной упругости), либо работа А, совершаемая до начала спонтанного разрушения на единицу площади трещины F в виде (1.73). [c.22]

На основании формулировок энергетического критерия разрушения для предыдущих типов трещин, вариацию функции Лагранжа предлагаем использовать в виде (19). [c.31]

Все три типа испытания служат для опенки качества сварки, вида и объема имеющихся дефектов на поверхности шва и на поверхности излома (поры, трещины, шлаковые включения, дефекты собственно соединения, дефекты корня шва), а также для суждения о внешнем виде разрушения. [c.137]

Напряженное состояние типа всестороннего растяжения можно создать в растягиваемом образце искусственно, например, путем острого надреза, имитирующего край трещины. Тогда такой образец может разрушиться при наличии лишь локальных пластических деформаций в зоне надреза. Этот вид разрушения следует отнести к хрупкому, а точнее — к квазихрупкому [30]. [c.116]

Хотя в основе объединенной модели лежит одна и та же схематизация структуры материала и одни и те же уравнения, механизмы отдельных стадий и их завершения имеют качественные различия, как с физической, так и с математической точки зрения. Так, разрушение по типам 2 и 5 носит хрупкий характер. Ответственность за эти виды разрушения несут слабейшие и (или) наиболее напряженные элементы структуры. К явлениям хрупкого типа следует отнести также зарождение макроскопической трещины 5. В самом деле, зародыш возникает в точке образца, в которой имеется случайное скопление разрушенных элементов. Таким образом, и здесь применима концепция слабейшего звена. Однако она использована в моди- [c.137]

При экспериментах другого типа зарытую в землю трубу, находящуюся под давлением естественного газа, преднамеренно доводят до разрушения. Условия проведения экспериментов соответствуют условиям работы реального газопровода. Для эксперимента используют трубопровод длиной 205 м, причем 46-метровый ее участок представляет собой натурную секцию. Этот тип эксперимента в основном применим для изучения распространения разрушения (скорости разрушения, внешнего вида изломов, количества трещин и т. д.). [c.149]

В третьей главе получены дифференциальные уравнения, описывающие медленный докритический рост макроскопических трещин нормального разрыва для общего случая. В рамках концепции постоянства концевой зоны найдено замкнутое решение уравнений роста трещины для некоторых типов неустойчивых трещин нормального разрыва, на основе которого исследована кинетика их развития. Изложен приближенный метод исследования уравнений медленного роста трещин в вязко-упругих телах. С помощью этого метода изучены некоторые задачи кинетики роста трещин для внешних нагрузок, изменяющихся во времени. Исследована долговечность изотропных вязко-упругих пластин различной гео-метрии.1 Определена долговечность пластин общего вида с макроскопическими трещинами, когда деформирование материала пластин описывается интегральными операторами с дробно-экспоненциальными ядрами. Приведены расчеты долговечности конкретного вязко-упругого материала (полиуретана) и даны сравнения теоретических расчетов с экспериментальными данными. На кон-кретном примере проведено сравнение значений долговечности, полученных точным и приближенным методами. Исследована кинетика роста трещины при циклических нагрузках, когда наряду с ползучестью материала развивается усталостное разрушение. [c.5]

В некоторых образцах (большинство из них разрушалось но образуюш ей) имелись участки, где разрушение происходило по плоскостям, перпендикулярным направлению максимальных нормальных напряжений. Этот переход от разрушения сдвигом к разрушению отрывом, очевидно, связан со спецификой условий нагружения образцов. В литературе [309] уже высказывалось мнение о том, что процесс образования и тип поверхности разрушения в значительной степени определяются количеством энергии, накопленной рабочей средой в образце. Сразу после образования первой течи через трещину от сдвига в период начальной стадии процесса разрушения потенциальная энергия газовой рабочей среды переходит в кинетическую и при определенных ее значениях разрушение путем сдвига переходит в разрушение путем отрыва, т. е. вид разрушения — сдвигом или отрывом — определяется скоростью распространения трещины. [c.371]

Действительно, анализ характера разрушения опытных образцов показал, что при напряжениях о,- > 50 кгс/см , независимо от типа напряженного состояния, образуется магистральная трещина. Поле, по которому шло распространение трещины, заполнено ориентированными тяжами . Нередко в зоне, непосредственно примыкающей к трещине, наблюдается некоторое уменьшение толщины стенки образца, Этот вид разрушения можно [c.287]

При озонном растрескивании наблюдается характерный тип разрушения в виде серии поверхностных трещин и преобладает деструкция полимера [594]. Различают [4, 472] время появления трещины Ти и время разрастания трещины Тр. Согласно анализу Ньютона [592], подтвержденному серией работ [389], для ряда резин зависимость Tj, от концентрации С озона имеет вид [c.243]

Водные среды. В нейтральных растворах хлоридов титановые сплавы не подвергаются коррозии при комнатных температурах и гладкие образцы сплавов, чувствительных к растрескиванию, при статической нагрузке не подвергаются разрушению. Для зарождения трещины необходимо, чтобы защитная окисная пленка на сплавах нарушалась и ее залечивание не имело места. Если такое нарушение пленки происходит, тогда коррозионное растрескивание наблюдается на сплавах, чувствительных к этому виду разрушения. Следовательно, вид испытания и тип образца, примененного в каком-либо отдельном опыте, являются важными факторами, особенно для сплавов, показывающих низкую чувствительность к растрескиванию. [c.274]

В начале статьи упоминалось о сложности понятия разрушения по дну чашечки. К какому виду разрушения оно относится — к срезу или отрыву На рис. 7 видно, что трещина в основном распространяется не перпендикулярно к направлению растяжения, причем большая часть поверхностей разрушения наклонена к оси образца примерно под 45°. На рис. 10, б, где сечение проходит и через дно чашечки, и через разрушившуюся уже поверхность конусов, большинство поверхностей разрушения также не перпендикулярны к направлению разрушения. Кроме того, на этой фотографии видно, что профили разрушения дна и конусной части ничем не отличаются, а, как указывалось выше, разрушение по конусной части проходит под углом 45° к оси образца и бесспорно относится к срезу. На рис. 12 показана фотография интересного образца. Образец растягивался после спиливания, и, спустя некоторое время, выявилась направленная вдоль оси трещина, которая является следствием внутреннего дефекта железа. Во многих местах этой трещины появились трещины разрушения, причем все они примерно направлены под углом 45° к оси образца. Все приведенные факты о направлении плоскости разрушения в виде чашечки говорят о том, что разрушение нельзя отнести к типу отрыва. [c.179]

Вид разрушения сильно зависел от величины начального напряжения. Композиционный материал типа А, испытывавшийся при небольших напряжениях (число циклов до окончания испытаний превышало 10 ), при подповерхностном изучении показал, что усталостные трещины простирались на глубину 0,125 мм, т. е. на 10% от толщины образца. [c.196]

Дж. Ирвин предположил, что для каждого типа трещин существует критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ка, при достижении которого начинается рост трещины. Таким образом, силовой критерий разрушения записывается в виде [c.12]

Рис. 110. Вид разрушенной трещинами, полости трубчатого типа в стекло, снятый с натуры.

I Адгезионное разрушение наблюдается в виде кольцевых трещин в верхней части деформированного покрытия и часто сочетающихся с ними радиальных трещин. В этом случае делается вывод, что покрытие не выдерживает испытания. Этот тип разруЩений часто возникает внезапно. Когезионное разрушение проявляется в виде четких отдельных трещин. В этом случае адгезия может быть хорошей, но когезионная прочность недостаточна для увеличения деформации. Этот тип разрушения не так очевиден, как адгезионный, и для его обнаружения необходимы тщательные наблюдения. [c.467]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

В соответствии с этой классификацией на рис. 18 даны три вида разрушения и трещин. Коэффициенты интеналвности напряжений К, соответствующие трем типам раскрытия трещин, обозначают соот- [c.64]

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под ди аграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений К,, К , К, . Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = Kjj,, где — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной. [c.80]

Причиной всех перечисленных видов разрушения является появление и развитие трещины, поэтому наряду с оценкой чувствительности материалов к трещине, больщое значение приобретает анализ закономерностей развития трещины. Трещины начинают развиваться задолго до полного разрушения при усталостном, пластическом и даже хрупком разрушении. Длительность процесса разрушения, т. е. роста трещины до полного разрушения, занимает значительную часть жизни детали, доходя до 90% и выше. Главное при эксплуатации детали не наличие у нее трещины, а темп ее роста. Рассмотрим, какие типы трещин встречаются в практике. [c.320]

Распространение усталостных трещин в тонких пластинах сопровождается переходом к переориентировке всей поверхности излома под углом около 45° к плоскости пластины еще до начала быстрого разрушения. Развитие трещины происходит в условиях перемещения берегов трещины по типу /jm при одноосном растяжении. Такая же ситуация реализуется в случае комбинированного не одноосного нагружения тонкой пластины, т. е. она не зависит от условий внешнего воздействия, а присуща поведению материала в некотором диапазоне толщины испытываемой пластины. Происходит самоорганизо-ванный переход через точку бифуркации, когда материал стремится понизить затраты энергии на реализуемый процесс разрушения и использует для этого большую работу пластической деформации, которая имеет место при продольном сдвиге. Доказательством сказанного являются результаты известных экспериментов, например [77-79]. На участке перехода от преимущественно плоского к переориентированному под углом около 45° излому отмечается небольшое снижение темпа роста трещины. Ее величина может даже оставаться постоянной. Это отмечается в алюминиевых, никелевых и титановых сплавах, что свидетельствует о едином поведении системы в виде пластины с развивающейся в ней усталостной трещиной. С увеличением длины трещины снижается степень стеснения пластической деформации вдоль фронта трещины, до.яя плоской поверхности излома по сечению уменьшается, что позволяет реализовать большую работу пластической деформации перед продвижением трещины. [c.109]

Принцип однозначного соответствия является характеристикой устойчивости и неизменчивостн действия ведущего механизма эволюции открытой системы между двумя соседними точками бифуркации. Процесс эволюции и последствия его д( й-ствия в системе могут быть охарактеризованы однозначными признаками. С точки зрения разрушения металла неизменному механизму роста трещины однозначно соответствует неизменный вид или тип морфологии рельефа разрушения. При одном и том же механизме разрушения или процессе эволюции не могут быть разные параметры рельефа излома. [c.121]

На рис. 1.3 представлена карта типов разрушения при ползучести. Карта построена по результатам металлографического анализа разрушенных образцов стали 12X1МФ. Нижняя область относится к области чистого порообразования. Сплошными линиями ограничена переходная область между чистым порообразованием и областью, где разрушение идет путем образования клиновидных трещин и вязкого разрушения. Переход из одной области в другую идет постепенно, с широкой промежуточной областью, где наблюдаются все виды разрушения. Скачкообразной смены типов разрушения не происходит. Температурносиловые координаты нижней границы перехода от смешанного разрушения к области чистого порообразования удовлетвори- [c.10]

Фазы т.п.у. как место зарождения и путь для распространения трещины. Хрупкие пластины ff-фазы, образующейся на зернограничных карбидах, имеют идеальную форму для зарождения и роста трещины, которая зигзагом переходит от одной пластины к другой. Этому виду разрушения присвоили особое название [9] "междусигматическое" intersigmati ). Изломы образцов с выделениями и без выделений (У-фазы представлены на рис. 8.6. Однако механизм разрушения такого типа более свойственен сплаву с выделениями (У-фазы вредное влияние выделений fi-фазы относится скорее к виду, приведенному ниже. [c.287]

Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо (см., например, [6, с. 88]). При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Чем меньше статическое напряжение и медленнее разрыв, тем больше шероховатая зона. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный — высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале, и очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров (резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных (с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. Образование тяжей связывают с наличием пачечной надмолекулярной структуры и преодолением меж-молекулярного взаимодействия и ориентацией растягиваемых [c.119]

Зависимости типа (5.45) позволяют осуществить поцикловый расчет прорастания трещины при повторном нагружении, имея в виду, что длина трещины увеличивается только на полуцикле возрастания нагрузки. При снижении нагрузки вводится поправка на некоторое уменьшение длины трещины (что предположительно объясняется влиянием возникающих при этом остаточных напряжений сжатия). На рис. 25 в качестве примера приведены в координатах X, результаты расчета прорастания трещины при нестационарном малоцикловом нагружении. Разрушение наступает в точке пересечения графика с кривой (Sk) хрупкого разрушения. [c.250]

Концепция Нейбера вблизи конца трёщины имеется пластическая область, размер d которой является структурной постоянной материала. Эта концепция пластической частицы была выдвинута Нейбером еще в 1935 г. Р ]. При помощи формул типа (4.97) ее легко переформулировать в виде критерия локального разрушения Ki < Ki , составляющего основу механики хрупкого разрушения для трещин нормального разрыва. Только несовершенство применяемого математического аппарата помешало Нейберу достичь этого. [c.209]

Тип I раскрытия трещины наиболее исследован тип II играет ] sawetHyKj роль при растягивающих напряжениях в тонком листовом прокате. Необходимо отметить, что поверхность разрушения при типах 1 и III преимущественно скользят друг по другу, в то время как поверхности разрушения типа I удаляются друг от друга( то имеет существенное значение при работе конструктивных элементов в коррозионных средах. Более всего доступным для математической Обработки является тип III раскрытия трещины. Для этого случая для трещины специальной формы при любом виде зависимости напряжение — деформация Нейбер [67] вывел соотношения для оценки напряжения по контуру трещины. [c.65]

Вид разрушения при растяжении зависит от направления действия внешней нагрузки относительно армирующих волокон и от типа укладки арматуры. Однонаправленные композиты при нагружении в направлении армирования разрушаются от разрыва армирующих волокон, что сопровождается появлением поперечных трещин разрыва и продольных трещнн сдвига и расслоением в полимерной матрице. При увеличении угла нагружения к направлению армирующих волокон вид разрушения постепенно меняется от сдвига и скалывания полимерной матрицы параллельно направлению укладки армирующих волокон до чистого поперечного отрыва в полимерной матрице при нагружении перпендикулярно армирующим волокнам. Вид разрушения композитов с симметричной перекрестной арматурой (угол укладки арматуры к направлению действия нагрузки равен в) зависит от угла укладки армирующих волокон. При углах укладки, меньших 30°, разрушение материала происходит в результате распространения трещины из-за расслоения матрицы между ар- [c.196]

Этим двум процессам развития пластических деформаций соответствует два типа разрушения, наблюдаемые при растяжении— сжатии в упруго-пластической области усталостные и квазистати-ческие с образованием шейки. Практически оба процесса идут одновременно и вид разрушения определяется соотношением интенсивности процессов развития трещин и роста деформаций, зависящим от уровня напряжений, асимметрии цикла и других факторов. [c.92]

В угловых и стыковых соединениях листового проката из высокопрочных низколегированных сталей толщиной более 12 мм возможно также образование дефектов, получивших название ламелярных трещин. Эти трещины располагаются в основном металле, направлены параллельно границе сплавления и могут вызывать разрушения типа отрыва. В сечении они имеют ступенчатый вид с горизонтальными и вертикальными ступеньками. Поверхность излома [c.13]

Смятие представляет собой весьма условную характеристику материала, так как нри передаче усилия на пластину через палец вокруг последнего устанавливается весьма сложное напряженное состояние. При некотором значении усилия в материале пластины впереди пальца наб.тюдаются пластические деформации, образуются ск.падки, но нагрузка, воспринимаемая образцом, продолжает расти даже при явном смятии материала (см. рпс. 3.4.1). Разрушение образцов в общем случае может произойти вследствие смятия, разрыва, среза или сочетания этих видов разрушения, причем направление развития трещины может зависеть также от типа укладки арматуры (рис. 3.4.3) II размеров образца, т. е. расположения отверстия. [c.112]

Основная трудность в установлении природы электрохимического механизма распространения трещин при коррозионном растрескивании состоит в удовлетворительном объяснении значительно более высоких значений плотности тока в вершине трещины, чем на ее стенках [6, 51]. При транс-кристмлитном разрушении аустенитных сталей не имеется предварительно существующих, чувствительных к растрескиванию участков, которые существуют при межкри-сталлитном растрескивании [52—54]. Хор и Хайнес предположили, что пластическая деформация перед вершиной развивающейся трещины увеличивает локальную скорость растворения [15, 37]. Хор и Уэст [55], а позднее Скалли [56] показали, что пластическая деформация увеличивает скорость растворения массивных образцов сплавов, чувствительных к коррозионному растрескиванию, н не оказывает никакого влияния на скорость растворения сплавов, не подверженных этому виду разрушения. Для сталей типа 18-8 различие в плотностях тока между деформируемым металлом при скорости деформации, рассчитанной нз наблюдаемой величины распространения трещины и недеформируемым металлом (стенки трещины), было приблизительно таким, которое необходимо для объяснения распространения трещины за счет действия только одного, электрохимического процесса [57]. Электрохимический механизм в большинстве случаев дает удовлетворительное объяснение процессу распространения трещины, а также объясняет характер развития системы трещин и различные другие детали разрушения [6]. [c.258]

Практическая необходимость детального исследования па-1ружения и работы втулок подвесного типа форсированного дизеля обусловлена случаями появления трещин в их верхнем бурте, причем определяющим видом разрушения становятся усталостные изломы. Они характеризуются постепенным развитием трещин от мест концентрации напряжений. [c.194]

В настоящее время для анализа устойчивости квазистати-ческого подрастания трещины обычно используют концепцию Уд-кривых и модуля разрыва [33, 219, 339, 426]. Суть /д-подхода заключается в допущении, что процесс разрушения, происходящий у вершины субкритически развивающейся трещины, контролируется двумя параметрами приращением длины трещины AL и /-интегралом Черепанова—Райса, введенным для нелинейно-упругого тела. Иными словами, предполагается, что зависимость J (AL) однозначно определяет сопротивление субкри-тическому росту трещины независимо от вида приложенной нагрузки (при условии монотонного характера нагружения) и геометрии образца. В то же время во многих работах указывается на уязвимость этого подхода, в частности на неинвариант-ность /н-кривых к типу нагружения и геометрии образцов. Поэтому не случайно появление в последние годы большого количества работ, посвященных модификации /д-подхода путем введения различного вида энергетических интегралов [33, 276, 287, 288]. Наиболее значительные результаты получены при использовании интеграла Т [33, 287, 288]. В то же время методичес- [c.253]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...