Условие прочности для хрупких тел

Условие прочности для хрупких тел [c.654]

УСЛОВИЕ ПРОЧНОСТИ ДЛЯ ХРУПКИХ ТЕЛ [c.655]

Формулы (12.19)—(12.21) дают условие разрушения для хрупких материалов или условие появления пластических деформаций для пластичных материалов. При расчетах на прочность ( 3.7) для обеспечения запаса прочности сравнение действующих в теле напряжений проводится не с опасными напряжениями Tq, а с некоторыми напряжениями, меньшими ао. В соответствии с методом расчета по допускаемым напряжениям это—[ст], а по предельным состояниям — y R. Таким образом, при расчетах на прочность вместо формулы [c.253]

Испокон веков стекло ценили за два прекрасных качества во-первых, оно прозрачно, а во-вторых, слабо проводит тепло. Однако стеклу всегда недоставало прочности, в 1921 году английский ученый А.-А. Гриффитс впервые теоретически и экспериментально доказал, что низкая прочность стекла обусловлена невидимыми простым глазом микротрещинами. В своих расчетах он учел внутренние силы — силы поверхностного натяжения —и получил для бесконечного хрупкого тела с прямолинейной трещиной (при условии, что напряжения приложены на бесконечности от трещины) критическое напряжение, по достижении [c.96]

Как будет показано в гл. IV, для решения проблемы прочности хрупкого тела нужно уметь находить решение соответствующей математической задачи теории упругости для тела с разрезами нулевой толщины. Эти задачи относятся к так называемым сингулярным краевым задачам, т. е. к граничным задачам с особыми точками. Такими точками являются, например, бесконечно удаленная точка, угловая точка, коническая точка, точка разрыва граничных условии, точка приложения сосредоточенной силы и т. д. Появление таких точек обычно связано с некоторой идеализацией исходной физической задачи. При этом в линейных задачах решение (или его производные, начиная с некоторого порядка) стремится к бесконечности при приближении к особой точке. Поскольку граничная задача в особой точке не определена, встает вопрос о формулировке физически осмысленного дополнительного условия в такой точке, т. е. о постановке корректной сингулярной краевой задачи. [c.51]

За последние годы исследования физико-химического влияния среды на процессы деформации и разрушения значительно расширились и охватили новые объекты и новые стороны этого явления. Так, например, в работах М. С. Аслановой [91] было показано, что при длительном нагружении в поверхностноактивной среде силикатные стекла, являющиеся упруго-хрупкими телами при обычной температуре, обнаруживают в этих условиях ярко выраженное упругое последействие и даже течение типа ползучести, а также значительное понижение прочности. Это было установлено на стеклянных нитях диаметром от Здо 60 [Л в нарах воды или в воде, ас особенной яркостью в водных растворах поверхностно-активных веществ, химически не взаимодействующих с поверхностью стекла. Было показано, что эти адсорбционные эффекты не связаны с агрессивным химическим воздействием на поверхность стекла. Казалось бы, что эти адсорбционные эффекты должны всегда возрастать с уменьшением размеров образца (диаметра нити). Однако для стеклянных волокон диаметром менее 3—2 а эти адсорбционные эффекты практически исчезают. Это объясняется, очевидно, тем, что такие нити обладают в поверхностном слое значительно меньшей концентрацией активных дефектов — зародышей разрушения, чем и объясняется, как известно сильное масштабное упрочнение таких тонких нитей. [c.196]

Для теории разрушения в переходной области, когда размер пластической зоны сравним с характерным линейным размером тела, представляют интерес решения задач для идеально упруго-пластических тел с разрезами нулевой толщины. Дополненные каким-либо условием локального разрушения в конце трещины, эти решения позволяют определить зависимость прочности от формы и конфигурации тела и, в частности, вычислить масштабный эффект в переходной области. Существенно подчеркнуть что при этом жестко-пластическое (вязкое) и хрупкое разрушения описываются всегда как некоторые предельные случаи. [c.398]

То обстоятельство, что прн известных условиях возможно хрупкое разрушение тела при статическом нагружении на низком уровне напряжения по сравнению с прочностью и при способности металла к значительным пластическим макродеформациям, было известно еще в прошлом столетии. Результаты испытаний образцов с острым надрезом при з даре показывали, что при температуре материала ниже известного предела количество энергии, необходимой для разрушения образца, существенно уменьшается, и излом приобретает хрупкий характер. Однако, в то время не были известны закономерности хрупкого разрушения и не существовало объяснения явления хрупкости материала. Представления о статической прочности (например, Баха или Мора) основывались на результатах испытаний гладких образцов при растяжении и сжатии и на рассмотрении материала как однородной среды. При таком рассмотрении не представлялось возможным создать модель возникновения и распространения трещины с учетом влияния условий нагружения на характер разрущения тела. [c.452]

В восемнадцати предшествующих главах были изложены различные разделы механики деформируемого твердого тела, при этом практическая направленность каждого из них не очень акцентировалась. Но основная область приложения механики твердого тела — это оценка прочности реальных элементов конструкций в реальных условиях эксплуатации. С этой точки зре-нпя различные главы приближают нас к решению этого основного вопроса в разной степени. Классическая линейная теория упругости формулирует свою задачу следуюш им образом дано пекоторое тело, на это тело действуют заданные нагрузки, точки границы тела претерпевают заданные перемещения. Требуется определить поле вектора перемещений и тензора напряжений во всех точках тела. После того как эта задача решена, возникает естественный и основной вопрос — что это, хорошо или плохо Разрушится сооружение или не разрушится Теория упругости сама по себе ответа на этот вопрос не дает. Правда, зная величину напряжений, мы можем потребовать, чтобы в каждой точке тела выполнялось условие прочности, т. е. некоторая функция от компонент о.-,- не превосходила допускаемого значения. В частности, можно потребовать, чтобы нигде не достигалось условие пластичности, более того, чтобы по отношению к этому локальному условию сохранялся некоторый запас прочности, понятие о котором было сообщено в гл. 2 и 3. Мы знаем, что для пластичных материалов выполнение условия пластичности в одной точке еще не означает потери несущей способности, что было детально разъяснено на простом примере в 3.5. Поэтому расчет по допустимым напряжениям для пластичного материала безусловно гарантирует прочность изделия. Для хрупких материалов условие локального разрушения отлично от условия наступления текучести и локальное разрушение может послужить началом разрушения тела в целом. Поэтому расчет по допускаемым напряжениям для хрупких материалов более оправдан. Аналогичная ситуация возникает при переменных нагрузках и при действии высоких температур. В этих условиях даже пластические материалы разрушаются без заметной пластической деформации и микротрещина, возникшая в точке, где 42 [c.651]

Как показано в предыдущих главах, условие (8.14) принципиально не может описать разрушения хрупких тел, так как для хрупких материалов в него входит еще скрытый структурный параметр — длина трещины (точнее, это соотношение будет зависеть от размеров, количества и расположения наиболее опасных трещин).tПрочность хрупких материалов в зависимости от значений этого неучитываемого скрытого параметра может изменяться на несколько порядков (например, прочность обычного силикатного стекла, как показывает опыт Р ], может изменяться на три порядка). Поэтому вследствие развития трещин разрушающие напряжения на поверхности разрушения в хрупком теле могут изменяться на несколько порядков, если начальное давление газов в зарядной камере достаточно велико от весьма больших значений в начальные моменты времени (больших, чем в статических условиях) до очень малых значений (существенно меньших, чем в статических условиях испытания) при больших временах, когда фронт разрушения приближается к границе конечной полости. Например, в случае периодической системы полубесконечных хрупких трещин (см. рис. 76) [c.457]

В результате многолетних исследований прочности стекол был выявлен ряд новых причин, влияющих на получаемые зна-У чения прочности, а именно условия испытаний образца, нродол- жительность его нагружения, влияние окружающей атмосферы, температуры, химического и физического прошлого образца и т. п. Эти зависимости не могли быть объ яснены теорией Гриффиса и статистической теорией, а потому для объяснения их была разработана флуктуационная теория прочности, в которой существенная роль отводится влиянию тепловых движений атомов и молекул около вершины трещины в твердом хрупком теле на величину прочности. Эта теория хорошо объяснила временную и температурную зависимость прочности стекла. Имеющиеся экспериментальные данные о влиянии окружающей среды, строения стекла и состояния поверхностного слоя образца на его прочность пока не нашли достаточно аргументированного научного объяснения. [c.22]

Имеется несколько теорий прочности, определяющих условия разрушения машриала под действием напряжений [3, с. 5 4, с. 176]. Приложение той или иной теории прочности для анализа процесса разрушения твердого тела определяется состоянием материала (хрупкий, пластичный) и характером напряженного состояния (плоское, линейное, объемное). Так, хрупкие тела разрушаются путем отрыва, поэтому критерием их разрушения являются максимальные нормальные напряжения. Пластичные тела разрушаются путем сдвига, поэтому для них критерием разрушения, являются максимальные касательные напряжения. Вид разрушения твердого тела изменяется с изменением напряженного состояния и определяется жесткостью его нагружения [5]. Количественно жесткость нагружения g характеризуется отношением = Ттах/сгь где Ттах — наибольшее касательное напряжение,, а 01 — наибольшее нормальное напряжение в данной области или точке тела. Чем меньше значение g, тем более жестким считается нагружение тела и тем больше тип его разрушения приближается к хрупкому. В работе [5] показано, что при повышенных температурах и > 0,5 имеет ме- [c.110]

В первых экспериментальных наблюдениях явления внедрения разряда в поверхностный слой твердого диэлектрика (А.Т.Чепиков) при использовании в качестве модельного материала пластичного фторопласта при пробое в толще материала (в поле продольного среза образца) отчетливо фиксировался обугливающийся след от канала разряда, а на образцах горных пород - воронка откола материала. Этими опытами были начаты систематические исследования физических основ способа и многообразных технологических его применений. Данная разновидность способа разрушения твердых тел электрическим пробоем, использующая эффект инверсии электрической прочности сред на импульсном напряжении, получила название электроимпульсного способа разрушения материалов (ЭИ). Работы многих исследователей свидетельствуют, что гамма пород и материалов, склонных к ЭИ-разрушению, достаточно обширна. Главными предпосылками для разрушения материалов таким способом является их склонность к электрическому пробою и хрупкому разрушению в условиях импульсного силового нагружения. Электрическому пробою подвержено большинство горных пород и руд, различные искусственные материалы -продукты пффаботки или синтеза минерального сырья, а именно те, которые по электрическим свойствам могут быть отнесены к диэлектрикам и слабопроводящим материалам. За пределами возможностей способа остаются лишь руды со сплошными массивными включениями электропроводящих минералов. По условиям разрушения к трудно разрушаемым из диэлектрических материалов относятся лишь не склонные к хрупкому разрушению в естественных условиях пластмассы и резины. Но и в данном случае применение метода охрупчивания материалов глубоким охлаждением делает ЭИ-метод разрушения достаточно эффективным." [c.12]

Это уравнение определяет траектории трещин как линии тока векторного поля grad или, другими словами, траектории тре щин ортогональны к линиям уровня скалярного поля Ф(д , у) Если представить себе легкий шарик, скатывающийся по по верхности Ф = Ф(х, у), то проекция пути этого шарика на по верхность тела даст искомую траекторию трещины (см. рис. 7) Для распространения трещины в точке В В — на поверхности тела) удовлетворялось условие =Ф- Очевидно, что при у = = onst ее значение несущественно, а траектория трещины целиком определяется видом функции ф, которую следует задавать в соответствии с классическими теориями прочности по значениям напряжений или деформаций в теле без трещины. Безусловно, этот метод не может претендовать на полное решение задачи о пути распространения трещины и его можно использовать только в качестве начального приближения. Хрупкое разрушение, как известно, описывается первой или второй теориями прочности. Поэтому на основании первой теории прочности принимаем, что ф=аоь где oi = ri(x, у) — наибольшее главное напряжение на поверхности тела а — коэффициент. [c.22]

Ирвии сформулировал условие хрупкого разрушения материала с трещиной в следующем виде К где Кс — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений, не зависящее от формы и размеров тел с трещиной, т. е. характерпстика хрупкой прочности материала. /С, обозначается для схем нагружения 1. II, III, соответственно Ки, К с, /(iii [c.19]

ХРУПКОСТИ ТЕМПЕРАТУРА -темп-ра, ниже к-рой материал испытывает хрупкое разрушение, но обнаруживая к.-л. заметных остаточных деформаций. Выше ее хладноломкие металлы испытывают пластическун), а пластмассы вынуж-дешюэластич. деформацию. Это объясняется тем, что предел текучести (металлы) или предел вынужденной эластичности (полимеры) с повышением темп-ры уменьшаются и выше X. т. становятся меньше предела прочности. X. т. условна, т. к. зависит от условий испытаний режима деформации, вида напряженного состояния, размеров тела и др. факторов. Поэтому сравнение различных материалов производится при одинаковых условиях испытания. X. т. зависит не только от природы материала, но от его структуры, особенно для металлич. сплавов и твердых полиме- [c.424]

В лабораторных условиях замедленное разрушение удается воспроизвести, если исследуемый материал (образец) имеет нестабильную или неоднородную структуру или если неоднородны исходные условия испытаний, к которым можно отнести нарушение оптимальных условий термической обработки (перегрев, отсутствие отпуска и др.), наводороживание, местную пластическую деформацию, воздействие жидких сред, в том числе коррозионно-нейтральных, наличие хрупких слоев на поверхности, а также неоднородность поля напряжений (перекос, внецентренность и др.) и т. д. Общим для всех этих состояний и условий является понижение пластической энергоемкости тела в целом (образца). При переходе к испытаниям тех же материалов, но в условиях или состояниях, способствующих равномерному распределению деформации по объему во времени, склонность материала к замедленному разрушению исчезает или уменьшается. Так, например, С. С. Шуракову [24] удалось наблюдать временную зависимость прочности при испытании образцов из стали ЗОХНЗА только в закаленном без отпуска состоянии (рис. 19.7). Я. М. Потак [17] установил временную зависимость прочности стали ЗОХГСА в закаленном без отпуска состоянии при осевом растяжении только у надрезанного образца на гладком образце из стали в том же состоянии склонность к замедленному разрушению не проявилась. Удалось воспроизвести замедленное разрушение на образцах из стали ЗОХГСА в структурностабильном состоянии, после закалки и отпуска при 510° С, но в условиях резкой исходной неоднородности поля напряжений. Образцы имели острые кольцевые надрезы, в вершине надрезов были созданы предварительным нагружением трещины, испытание проводили путем растяжения с перекосом на податливых испытательных машинах. [c.151]

Закономерности адсорбционного понижения прочности бы.ли изложены И, А. Ребиндером в его докладе на VI Всесоюзном съезде физиков (1928). Эти явления наблюдаются не только на хрупких кристаллах, но и на весьма пластичных металлических монокристал.лах, где они могут выражаться в зависимости от механических условий нагружения (скорости деформации) или в повышении скорости пластического течения и нонижепия предела текучести, или в уменьшении прочности с возникновением хрупкого разрыва. Адсорбционное понижение прочности возникает и в поликристал-лических твердых телах и стек.лах, носит вполне обратимый, чисто адсорбционный характер и не связано с процессом растворения или химического (коррозионного) взаимодействия с окружающей средой. Оно вызвано понижением поверхностной энергии (работы образования) новых поверхностей, развивающи.хся в деформируемом твердо. теле по дефектам структуры в качестве зародышей под влиянием адсорбции из внешней среды. Адсорбционное понижение прочности имеет кинетическую природу, так как для его [c.21]

I 5 а I 1 = и, в которой на левой стороне характеристика микрообъема 5 вблизи корня дефекта, и на правой стороне напряжение и макрообъем с дефектом длиной /. Фактор интенсивности напряжения вытекает именно из этого определения и для лпшимальиой величины зона пластической дефор.мацин соответствует наибольшему напряжению. Так как одновременно так же определяет освобождаемую энергию упругой напряженности в области трещины, то является очевидным, что разделение материала в корне дефекта должно зависеть от предельного значения фактора интенсивности напряжения иУстановление объема и изменений свойств пластической зоны до предельного состояния по прочности в настояигее время осуществляется изменением раскрытия трещины специальными датчиками. Таким образом возможно установить локальные качества материала, определяющие предельное состояние прочности реальных тел с дефектами. Было показано, что величина пропорциональна Критическое значение фактора интенсивности напряжения поэтому является важной характеристикой материала. Минимальное ее значение отличается от средней величины и зависит от скорости нарастания трещины. Тем не менее используется упрощение для линейной трактовки механики хрупкого разрушения и предполагается, что эта величина постоянная. Влияние различных препятствий краевых условий и влияние всего напряженного объема нельзя объяснить в требуемых масштабах на основании этой механики разрушения и будущее принадлежит теории, основанной на анализе распространения эластических волн в теле, сопровождающем развитие хрупкой трещины. Динамически параметры существующей экспериментальной техникой пока не исследуются. [c.457]

С увеличением переднего угла условия стружкообразования облегчаются, уменьшаются работы деформации и трения на передней поверхности, сила резания и, как следствие, количество выделяемого тепла. Уменьшение тепловыделения способствует повьплению периода стойкости инструмента. Однако увеличение переднего угла приводит" при постоянном заднем угле к уменьшению угла заострения р клина инструмента (рис. 206), от величины которого зависят прочность режущей части и условия отвода тепла от контактных площадок в тело инструмента. С уменьшением угла р теплоотвод ухудшается, а прочность падает, что ведет к снижению периода стойкости инструмента. Уменьшение размеров клина особенно нежелательно для твердосплавных инструментов, хрупкая прочность которых низка. При малых углах Рк наблюдаются микро- и макросколы вершины клина и главного лезвия инструмента. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...