Испытания на динамическую трещиностойкость

ИСПЫТАНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ [c.147]

Существует несколько разновидностей испытаний материалов на динамическую трещиностойкость (вязкость) разрушения. Одна из них реализуется на маятниковом копре. При разрушении образца с предварительно наведенной усталостной трещиной записываются осциллограммы нагрузка — время или нагрузка — деформация . Для проведения эксперимента с помощью этого метода необходимо использовать осциллограф, позволяющий фиксировать быстропротекающие процессы. Нагрузка, приложенная к образцу, фиксируется тензодатчиками, расположенными на опорах копра, на образце или на ноже маятника. Недостатком методики динамической трещиностойкости является то, что из-за малой жесткости системы нож маятника — образец — опора появляется ошибка, связанная с инерционностью системы [244]. [c.147]

Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при динамическом нагружении. РД 50—344—82.— М. Изд-во стандартов, 1983.— 52 с. [c.490]

В настоящее время, насколько нам известно, отсутствует классификация методик исследования покрытий и материалов с покрытиями. В отдельных монографиях на различном методическом уровне рассматриваются способы оценки свойств собственно покрытий (пористость, прочность соединения с основным металлом, защитные свойства, износостойкость и др.). Однако вопрос влияния покрытий на конструктивную прочность изделия в целом значительно сложнее, чем представляется некоторым авторам, и не может быть решен простым исследованием структуры и свойств только покрытий. По-видимому, композицию основной металл — покрытие следует рассматривать как единое целое. Очевидна необходимость комплексного, всестороннего изучения данной композиции с привлечением современных средств оценки конструктивной прочности, таких как статические, динамические и усталостные испытания, а также испытания на трещиностойкость. Методы испытаний материалов с покрытиями разработаны значительно меньше, чем способы оценки свойств собственно покрытий. В предлагаемой нами классификации методик исследования структуры и физико-механических свойств (рис. 2.1) выделено два крупных раздела испытание покрытий и испытание материалов с покрытиями. [c.13]

Так как целью испытаний на остановку трещины является получение адекватной меры трещиностойкости при плоской деформации, то распространение на стадии II должно составлять значительную часть полного скачка трещины В исследуемом материале ). Чтобы при этом были учтены свойства материала в достаточном объеме, стадия II должна быть значительной и по абсолютной величине. Имея в виду протяженность стадии I, требование, чтобы минимальная длина скачка трещины составляла 2В , представляется вполне приемлемым. Для двойного образца ДКБ толщиной 50 мм это означает, что полный скачок трещины должен иметь длину от 70 до 130 мм в зависимости от глубины боковых надрезов. Но как отмечалось ранее и будет проиллюстрировано в следующем разделе, скачки такого размера сами по себе не обеспечат применимости статического подхода, а требуют использования динамического анализа, рассматриваемого далее. [c.53]

РД 50— 260— 71 РД 50—344—82 РД 50—345—82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом нагружении, щ)и динамическом нагружении при циклическом нагружении.— М. Стандарты 1982, 1983. [c.429]

ЛИЙ, работающих в экстремальных условиях (например, при —50°С), при форсированных режимах динамического, статического и циклического нагружений, при наложении абразивного изнашивания, при воздействии агрессивных сред и т. д. Поэтому наряду с традиционными испытаниями необходимо комплексно использовать такие методы исследования, как акустическая эмиссия, количественный анализ продуктов изнашивания, непрерывная регистрация структурных изменений в зоне контакта металла с покрытием при работе в паре трения с учетом воздействия окружающей среды на разрушение. Для изучения структуры композиции покрытие — основной металл следует шире привлекать стереологию, рентгеноспектральный микроанализ, ядерный гамма-резонанс, радиоспектроскопию. Принципы механики разрушения должны применяться не только для оценки трещиностойкости, но и для вычисления величины износа при абразивном изнашивании, а также учитываться при расчетах при теоретическом прогнозировании прочности соединения покрытия с основным металлом. [c.193]

Разработка, создание и использование новых средств экспериментального исследования материалов и конструкций. Решение проблемы обеспечения надежности и ресурса изделий машиностроения, как уже отмечалось, в известной мере определяется уровнем разработки методов и средств экспериментальной оценки действительной нагруженности конструкций, напряженно-деформированных и вибрационных состояний, параметров структуры материалов, характеристик прочности и трещиностойкости, динамических характеристик прочности, трещиностойкости и тела человека—оператора машины при вибрационных и других воздействиях. Это обусловлено необходимостью повышения объема экспериментальной информации с возрастанием вероятности безотказной работы, которую необходимо обеспечить при создании ответственных конструкций. Полученная информация является весьма ценной для оценки завершенности экспериментальной отработки машин и конструкций при проведении лабораторных и натурных испытаний, а также для определения влияния условий эксплуатации на изделия и установления остаточного ресурса конструкций. [c.28]

Теоретические работы [9—16] постепенно прояснили роль динамических факторов. В результате возникла в более явном виде динамическая ЛМР, которая учитывает кинетическую энергию, инерцию и изменение трещиностойкости со скоростью трещины. Динамическая ЛМР отчетливо фигурирует в последних попытках проанализировать явление остановки трещины в трубопроводах [17—20], корпусах ядерных реакторов [21J, лабораторных образцах [22]. Влияние пластической деформации в больших объемах на развитие динамического процесса до сих пор исследовано мало [23]. В предлагаемой статье дан обзор существующих методов анализа, методов испытаний, свойств материала и применений концепции остановки трещины. [c.223]

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]

Большинство авторов данной монографии принимали активное участие в работе Научно-методической комиссии по стандартизации в области механики разрущения. Основополагающим принципом работы комиссии после положительного опыта проведения базового эксперимента стала организация предварительных сериальных испытаний образцов по оценке влияния различных факторов на конечные результаты испытаний. В монографии представлена часть результатов таких испытаний по широкому комплексу вопросов статической, циклической и динамической трещиностойкоети, особенностей структуры и технологии получения конструкционных материалов. Это относится к исследованиям характеристик упругопластического разрущения сталей (гл. 1) и алюминиевых сплавов (гл. 7), определению характеристик трещиностойкоети малоуглеродистых сталей при динамическом распространении трещины (гл. 1), разработке методов испытаний листового проката на слоистое растрескивание (гл. 4) и сварных соединений на трещиностойкость (гл. 3, 4), комплексным испытаниям на трещиностойкость плакированных сталей (гл. 5). Исследования в указанных направлениях во многом были инициированы заданиями Научно-методической комиссии по стандартизации в области механики разрушения. Полученные результаты в дальнейшем использовались при подготовке соответствующих нормативных документов и проведении поверочных раечетов на трещиностойкость различных технических систем и конструкций. [c.8]

Дан краткий обзор основных определений и концепций, применяемых при анализе динамического разрушения в рамках линейной теории упругости. Отмечено, что определения силы, движущей трещину G, могут потребовать коррекции на потери энергии в областях, не расположенных у конца трещины. Прямые наблюдения полей напряжений, возникающих вокруг движущейся трещины, показали, что скорость трещины быстро увеличивается с ростом К и достигает предельной величины, сохраняющейся до тех пор, пока К не станет настолько большим, что это приведет к ветвлению трещины. Минимальное значение К для скоростной зависимости коэффициента интенсивности напряжений обозначается через Кш- Практическую ценность для оценки Kim имеют методы испытаний на Kid, тре-щиностойкость по отношению к страгиванию трещины при быстром нагружении, и Кы, трещиностойкость по моменту остановки, трещины. Неопределенности, свойственные таким оценкам, и трудности испытаний возникают в основном в области температур выше температуры нулевой пластичности, где наблюдается быстрое увеличение вязкости. Применение глубоких поверхностных надрезов для преодоления затруднений при испытаниях в области большой вязкости материалов ставит серьезные проблемы, касающиеся применимости результатов испытаний к трещинам, существующим в толстостенных конструкциях. [c.9]

Описанная методика эксперимента предназначена для определения параметров, применяемых обычно для оценки сопротивления инициированию разрушения конструкционных материалов при чрезвычайно высоких скоростях нагружения. Методика позволяет точно построить кривую нагрузка — смещение раскрытия трещины для образцов, нагружаемых до разрушения за время примерно 25 мкс. Это. соответствует скорости нагружения конца трещины свыше 10 (фунт/ /дюймЗ/2)/с [3-10 (кг/мм ) ], что на два порядка выше скорости нагружения, достигаемой на машинах для динамических испытаний. Данные, полученные при помощи описанной установки для динамических испытаний на разрушение и сопоставленные с данными статических испытаний аналогичных образцов, дают возможность непосредственного определения чувствительности трещиностойкости к скорости нагружения. Такая чувствительность может быть обусловлена как присущими материалу скоростными эффектами, так и изменением механизма разрушения под действием быстро прило- [c.169]

Рис, 11, Анализ процесса старт — остановка трещины в сосудах, испытанных на термический удар в ORNL. Сосуды имели длинную осевую поверхностную трещину глубиной И мм с внутренней поверхности, а — параметры трещиностойкости закаленной стали А508, полученные на образцах, изготовленных из испытанного сосуда TSV-1. Обозначения J — инициирование 2 — остановка (темные значки относятся к динамическому анализу, светлые —к эксперименту), б —сопоставление результатов эксперимента TSE-4 с результатами динамического анализа методом конечных разностей и с результатами статического анализа методом конечных [c.244]

В данной статье показаны возможности инженерного решения проблемы остановки трещин в конструкциях. Разра ботаны методы для измерения величин трещиностойкости, которые управляют процессом остановки трещины в толстостенных элементах конструкций. Для большого класса конструкций могут быть проанализированы пути применения этих величин трещиностойкости — как на основе динамического, так и на основе более приближенного, статического, подходов. Такие возможности существуют сейчас в основном для условий линейно-упругого деформирования, соответствующих плоской деформации. Для решения практических задач об остановке трещины при высоких напряжениях, распространение которой сопровождается большой пластической деформацией, необходимы дополнительные исследования. Они включают изучение пластического поведения материала и его взаимодействия с трещиной в течение коротких промежутков времени при высоких скоростях деформирования, типичных для быстрого роста и остановки трещины. Необходимы также методы анализа остановки трещины при смешанном разрушении и разрушений полностью путем среза. Исследования корреляций с результатами стандартных испытаний, таких, как испытания по Шарпи, испытания падающим грузом и обычные испытания для определения трещиностойкости, могут со временем облегчить задачу оценки трещиностойкости по отношению к остановке. [c.248]

Трещина за каждый цикл нагружения получает незначитель-Бое приращение, так что ее распространение можно считать ква-зистатическим, пренебрегая динамическими эффектами. Как показывают расчеты, коэффициент интенсивности напряжений Ки у вершины трещины вдоль ее траектории развития практически равен нулю. Поэтому при определении живучести можно использовать зависимость скорости распространения трещины от коэффициентов интенсивности напряжений, установленной экспериментальным путем на опытных образцах с трещиной при разрушении нормальным отрывом, когда /Сы=0. Зависимость, связывающая скорость роста трещины и наибольший коэффициент интенсивности напряжений Ki цикла /Стах или его размах А/С=(1—ЮКтах лри постоянном коэффициенте асимметрии цикла Я = Кт1п/Ктах и всех других условиях испытаний, дается диаграммой усталостного разрушения (см. рис. 12, где изображена схема типичной диаграммы усталостного разрушения в логарифмических координатах Igv—Ig/ max). По диаграмме усталостного разрушения устанавливают следующие основные характеристики циклической трещиностойкости материала [89] [c.42]

В монографии термин "трещиностойкость имеет широкий смысл, включающий способность металлических изделий и конструкций сопротивляться развитию трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружении, П чем в ряде случаев с учетом возможного влияния коррозионной среды и температуры. На ряде примеров показано, что вновь разрабать1ваемые методы определения характеристик трещи-ностойкости являются развитием и совершенствованием существующих стандартных методов испытаний. В этом проявляются взаимосвязь и преемственность существующих с вновь разрабатываемыми методами испытаний по определению характеристик механических свойств металлов. ( [c.5]

Наиболее опасным деградационным процессом является охрупчивание материала, приводящее к существенному изменению характеристик трещиностойкости и смещению хрупкого разрущения в область положительных температур. Переходу металла в хрупкое состояние способствует наличие концентратора напряжений резкое изменение формы или сечения элемента конструкции, поверхностные риски, микротрещины и другие дефекты. Особенно это актуально для емкостного оборудования и трубопроводов, имеющих больщие линейные размеры, так как в таком оборудовании возможно накопление под нагрузкой огромной упругой энергии, которая, стремясь разрядиться, разрывает конструкцию по дефекту (концентратору напряжений). Разрушение происходит с большой скоростью (одномоментно), при этом на магистральных трубопроводах отмечались разрывы, достигающие 1000 м и более. Поэтому характеристики трещиностойкости определяют на образцах с надрезом или начальной трещиной, или концентратором соответствующей формы в результате динамических или статистических испытаний. Из всех механических свойств наиболее чувствительными к охрупчиванию оказались ударная вязкость и статическая вязкость разрушения. [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...