Разрушение (возникновение и развитие трещин)

РАЗРУШЕНИЕ (ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН) [c.37]

Практика эксплуатации реальных деталей показывает, что из-за концентрации напряжений, неточности сборки, влияния среды и т. п. стадия разрушения, состоящая из возникновения и развития трещины, начинается задолго до исчерпания несущей способности детали. При этом прочность материала детали не реализуется. В результате постепенного роста трещины длительность процесса разрушения от начала до полного разрушения занимает 90 % времени жизни детали и более. Вот почему практически интересно не столько наличие трещины, сколько скорость ее роста в lex или иных условиях. В связи с этим основная задача механики разрушения — изучение прочности тел с трещинами, геометрии трещин, а также разработка критериев несущей способности элементов конструкций с трещинами. [c.728]

Процессы с запаздыванием начала повреждения характерны для усталостных разрушений. Так, например, исследование возникновения и развития трещин показало, что в начальный период работы конструкции они не обнаруживаются (рис. 26, ж), а затем развиваются по экспоненциальному закону [c.107]

В условиях асимметричного циклического растяжения, особенно в условиях малоциклового растяжения (/ = 0), когда за счет интенсивной циклической ползучести развивается шейка, общепринято считать, что развитие разрушения происходит во внутренних объемах металла в области действия объемного напряженного состояния. В то же время в подавляющем большинстве случаев циклического нагружения, особенно при жестком нагружении, возникновение и развитие трещин происходит в поверхностных слоях. В связи с этим циклическая долговечность определяется сопротивляемостью металла возникновению трещин [c.187]

Итак, необходимо разделять представления о причине возникновения и развития трещины в материале детали, о причине разрушения детали и о причине разрушения конструктивного узла. [c.80]

Характерным признаком разрушения при действии постоянной статической нагрузки является наличие множества трещин, число которых может быть различным. Число образующихся трещин зависит от сопротивления материала их возникновению и развитию. Чем меньше сопротивление образованию трещин, тем число их, очевидно, больше, вместе с тем увеличение скорости развития разрушения приводит к уменьшению возможности образования новых трещин. Различное сопротивление материала возникновению и развитию трещин обусловливает разный характер растрескивания. [c.22]

Изучение механики усталостных трещин началось после внедрения в практику исследований растрового электронного микроскопа, разрешающая способность которого позволяет четко разграничить стадии возникновения и развития трещин начиная с момента излома микроструктуры. На этом микроскопе удается наблюдать начало процесса концентрации рассеянных микротрещин и перерастания их в одну конечную трещину критического размера, которая под воздействием приложенных усилий после медленного роста переходит в катастрофическое состояние. Однако такой процесс не носит внезапного характера, он состоит из последовательного объединения соседних микротрещин, уменьшения числа микротрещин, размер которых увеличивается, и ускорения роста размеров одной из трещин. Такая трещина называется конечной, и именно она приводит к усталостному разрушению. Поэтому полное число циклов до разрушения составит [c.60]

Раньше считалось, что усталостная трещина вызывает весьма резкую концентрацию напряжений и неизбежно приводит к разрушению, если силовые воздействия на образец или деталь остаются неизменными. Однако к 40-м годам были известны работы, в которых исследователи отмечали существование усталостных трещин при напряжениях ниже предела выносливости. Так, с целью исследования условий возникновения и развития трещин, постоянно обнаруживаемых на практике в подступичных частях железнодорожных осей, были проведены испытания на усталость крупных моделей таких осей. Испытывали на изгиб с вращением консольные модели диаметром 51 мм Из низкоуглеродистой никелевой (0,24 % С 3,10 % Ni 0,02 /о S 0,03% Р Ов = 667 МПа 0 = 485 МПа 6 = 30% г з = 70,6 % — сталь А) и углеродистой (0,49% С 0,06 /о Ni 0,035% S 0,017% Р 0,77 % Мп Ов = 624 МПа Qt = 336 МПа 6 = 32 % 1 з = 48,5 % — сталь Б) сталей. На один конец модели напрессовывали литой колесный центр диаметром 159 мм и толщиной 35 мм, имитирующий посадку колеса на ось. [c.8]

Усталостное поведение композита зависит от его типа, т. е. от вида дисперсной фазы. Усталостное поведение материалов, армированных волокном, существенно отличается от поведения материалов, в которых для армирования использованы частицы. Тип материала также оказывает влияние на усталостное поведение металлы отличаются от неметаллических материалов. При изучении усталостного поведения композитов обращают внимание на отрыв по границе раздела матрица — волокно, на возникновение и развитие трещин в матрице, на разрушение дисперсной фазы и др. До того как произойдет полное разрушение материала, последовательность указанных повреждений может быть самой разнообразной. В процессе действия усталостных нагрузок могут происходить значительные изменения модулей упругости и повышение температуры. В рассматриваемом случае процесс усталости носит сложный характер. На рис. 6.31 в общем плане приведены взаимосвязи между структурой материала и процессом усталости. [c.175]

Таким образом, главным внешним признаком коррозионной усталости является возникновение и развитие трещины, идущей от язвы. Однако отсутствие язв при усталостном разрушении еще не означает отсутствие влияния коррозионных эффектов. Это является одной из причин занижения числа повреждений рабочих лопаток от коррозионной усталости. В частности, даже в чистой воде снижаются усталостные характеристики материала, хотя при этом язвы не образуются. [c.445]

Коррозионное растрескивание (КР) — это разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды. Оно характеризуется почти полным отсутствием пластической деформации металла. [c.137]

Возникновение и развитие трещин в элемента конструкций начали замечать и регистрировать со времен начала промышленной революции, В то время появление трещин приводило к разрушениям малоответственных единичных конструкций, а в последующем — к систематическим и внезапным разрушениям все более и более ответственных сооружений с все более и более высокими экономическими потерями. [c.66]

Рассмотрим хрупкое разрушение растянутого стержня как процесс возникновения и развития трещин. В простейшем варианте теории, разработанным Л. М. Качановым 145, 47], предполагается, что процесс развития трещин не влияет на деформацию ползучести. [c.37]

Поскольку нас в основном интересует возникновение и развитие трещин при достаточно медленных испытаниях, мы не будем более подробно останавливаться на механизмах двойникования. Кроме того, низкоуглеродистые стали обычно считают довольно сложными материалами, которые часто не деформируются путем двойникования. Поэтому более интересными с этих позиций являются механизмы зарождения разрушения путем скольжения. [c.185]

Коррозию под напряжением можно определить как процесс возникновения и развития трещин, вызванный одновременным действием коррозионной среды и напряжений. Это общее определение не рассматривает конкретных взаимодействий, приводящих к образованию или развитию трещин. Оно включает анодные процессы, при которых происходит предпочтительное химическое растворение напряженного материала, а также катодные процессы (например, выделение водорода, который может диффундировать в материал и вызывать разрушение перед вершиной трещины благодаря действию механизма водородного охрупчивания). [c.245]

Другой подход к решению проблемы заключается в создании новых конструкций. Бывают случаи, когда даже самые лучшие материалы, выбранные в экспериментальном порядке, не обладают необходимым сопротивлением хрупкому разрушению, и поэтому возникновение и развитие трещины весьма вероятно. Может ли конструктор придумать или изобрести устройство, систему или создать конструкцию, чтобы свести к минимуму последствия ожидаемого хрупкого разрушения [c.14]

Одним из наиболее простых способов предотвращения хрупкого разрушения является применение материала, вязкость которого после соответствующей термической обработки достаточна для предупреждения возникновения и развития трещины. Такой материал избавит от необходимости прибегать к специальным способам остановки трещин. Однако людям свойственно ошибаться, а материалы не всегда обладают нужными свойствами. Иногда не удается избежать ранних стадий хрупкого разрушения, поэтому необходимо прибегать к изысканию и применению способов и средств остановки трещин. [c.38]

Образование излома тесно связано не только с процессом возникновения и развития трещин, но и с процессами упругой и пластической деформации, с явлениями несовершенств упругости. Изломы можно классифицировать по виду и условиям нагружения по характеру разрушения. [c.346]

При замедленном разрушении наблюдаются случаи возникновения как множественных, так и единичных трещин, что связано, как и при других видах нагружения, со скоростью возникновения и развития трещин. Например, в сварных соединениях титановых сплавов количество возникающих трещин замедленного разрушения уменьшалось с повышением содержания водорода, одновременно повышалась скорость их развития при уменьшении содержания водорода, а также с увеличением пластичности сплава, разрушение происходило сравнительно медленно и главным образом за счет образования новых трещин [13]. В закаленных сталях замедленное разрушение также может являться результатом развития одной трещины, встречались также случаи, когда магистральная трещина образовывалась из нескольких более мелких трещин. [c.362]

Важно отметить, что при контактном взаимодействии твердых тел характерна геометрическая локализация (непосредственно под площадкой контакта и вблизи нее) всех видов деформаций (упругой и пластической) и разрушения (зарождения и развития трещин). В таких условиях даже материалы, которые обычно являются хрупкими, проявляют пластические свойства в локальных зонах. Кроме того, пластическое деформирование приповерхностного слоя материала приводит к образованию поля остаточных напряжений, растягивающие компоненты которого оказываются причиной возникновения определенной системы трещин. [c.625]

Гораздо чаще наблюдается разрушение металлов путем отрыва, связанное с возникновением и развитием трещин. Появление трещин в металле является результатом хрупкого разрушения его в тех случаях, когда по тем или иным причинам пластические деформации затруднены или невозможны. Образовывается и распростра- [c.44]

Водород способствует образованию пористости, возникновению и развитию трещин. Наиболее существенным дефектом стальных изделий считают флокены. Водород значительно ухудшает физические свойства и изменяет поведение стали при эксплуатации. В частности, резко снижаются пластичность, длительная прочность и выносливость металла. Возможно внезапное хрупкое разрушение длительно нагружаемых конструкций [9]. [c.717]

Так как изменение плотности металла по высоте отливок в этом случае практически одинаково (табл. 2.13), то объяснить меньшую пластичность и вязкость центральных участков материала отливок можно, видимо, увеличением суммарной протяженности первичных карбидных выделений (см. табл. 2.7), которые, являясь концентраторами напряжений, облегчают возникновение и развитие трещины разрушения, проходящей преимущественно по междендритным участкам (рис. 2.5, см. вклейку). [c.33]

Существенно влияют на возникновение и развитие усталостных трещин дефекты внутреннего строения материала (внутренние трещины, шлаковые включения и т. п.) и дефекты обработки поверхности детали (царапины, следы от резца или шлифовального камня и т. п.). Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а разрушение вследствие распространения усталостной трещины — усталостным разрушением. Свойство материала противостоять усталости называют сопротивлением усталости. [c.307]

Усталостное разрушение. Надо рассказать учащимся о возникновении и развитии усталостных трещин, обратить внимание на две зоны усталостного излома, проиллюстрировав их крупными фотографиями или диапозитивами и схематическим рисунком на доске. Следует подробно разъяснить условность терминов усталость , усталостное разрушение , привести некоторые исторические сведения о возникновении этих понятий, но в то же время подчеркнуть, что они настолько общеприняты и широко распространены, что их применение оправданно и необходимо. [c.172]

Для пластичности важны характер этих барьеров и их распределение. При определенных условиях ( жестких барьерах) они могут привести к очень большой локализации скопления дислокаций и соответственно к возникновению больших локальных напряжений, которые могут превысить предел прочности материала в этом локальном объеме. В результате произойдет релаксация этих локальных напряжений путем образования и развития трещины и в конечном счете разрушение материала. [c.531]

Однако в условиях эксплуатации деталей, в результате наличия надрезов, перекосов, влияния среды и т.п., стадия разрушения (т.е. возникновение и развитие трещины) появляется задолго до исчерпания несущей способности (до максимальной величины нагрузки, выдерживаемой деталью). При этом прочность материала (детали в идеализированных условиях) недоиспользуется или даже не используется вовсе. Длительность процесса разрушения (роста трещины) до полного разрушения занимает значительную часть жизни детали, доходя до 90% и выше. Главное - темп роста трещины, а не факт ее наличия. Поэтому для повышения прочности необязательно повышать среднее сопротивление отрыву - достаточно регулировать процесс появления и, в особенности, развития трещин. В конструкциях применяют различные препятствия, тормозящие развитие трещин и сигнализирующие об их появлении, а также дополнительные элементы конструкции, берущие на себя часть нагрузки при уменьшении жесткости от возникшей трещины. Необходимо развивать методы расчета, пути распространения трещины (траектории трещины), связи ее размеров с внешней нагрузкой и кинематические характеристики движения конца трещины. [c.118]

Описываемые ниже методика и аппаратура обеспечивают возможность регистрации диаграмм циклического деформирования с соответствующими измерениями деформаций, наблюдения за испытываемым объектом с целью анализа условий возникновения и развития трещин и за структурными изменениями материала, определяющими его сопротивление деформированию и разрушению. Для реализации методики к испытательной установке серии МИР [ 1 ] разработаны и изготовлены система двухчастотного силовозбужде-ния с низкочастотным нагружением в области малоцикловой усталости и регистрацией при этом диаграммы циклического деформирования и система нагрева образца для осуществления данных испытаний в области высоких температур. Внешний вид модернизированной установки с пультом управления ее системами представлен на рис. 1. [c.15]

До сороковых годов нашего века развитие идей в этом направлении было незначительным. Процесс развития трещин оставался в стороне благодаря широко распространенному мнению о том, что разрушение происходит почти мгновенно. Иными словами, мгновенные разрушения, обусловленные трещинами, трактовались как разрушение без предупреждения . Считалось, что трещина появляется только на последних минутах жизни конструкции или сооружения, завершая процесс разрушения. Чуть позже научились выявлять трещины на ранних стадиях разрушения, по меры борьбы с ними по-прежнему оставались неясными. В такой ситуации при проектировании и изготовлении реальных конструкций старались вообще избегать решения проблемы возникновения и развития трещины. Даже в тех случаях, когда предотвращение роста трещин было абсолютно необходимо, основные усилия направляли на то, чтобы вовсе не допустить трещины как незваных гостей . К сожалению, это была продолжительная по времени эпоха, когда открыто, в полный голос о трещине не говорили. Но вот наступил новый период, и в последующие (после сороковых годов) десятилетия эта точка зрения была пересмотрена. Было установлено, что развитие трещины занимает значительный период, предшествующий разрушению, причем зто относится не только к пластическому, но и к усталостному и даже хрупкому разрушению (разрушению без остагочных деформации, когда из об- [c.71]

Коррозионное растрескивание — это разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды. Оно характеризуется почти полным отсутствием пластической деформации макрообъемов металла. Трещины могут быть транскристаллитными, межкристаллитными и смешанными. [c.28]

В этих условиях оценка надежности сварных конструкций в отношении хрупкого и усталостного разрушений предполагает использование механических характеристик металла с треш инами и треш иноподобными дефектами. Такую возможность в изучении свойств твердых тел с трепцинами дает новое научное направление -механика развития трещин (механика твердого деформируемого тела). Механику развития трещин часто называют механикой разрушения, она исследует закономерности возникновения и развития трещин в реальных материалах. [c.102]

Таким образом, при необходимости более обоснованного выбора и эффективного использования конструкционных м 1атериалов следует применять методы оценки прочности, которые более полно охватывают наблюдаемые типы разрушения. Такие методы разрабать1ваются в области науки, называемой механикой разрушения, изучающей условия возникновения и развития трещин в реальных матёриалах. [c.69]

Влияние мартенситного у - а превращения, протекающего под действием пластической деформации в метастабильных аустенитных сплавах, на пластичность аустенита впервые, по-видимому, отмечено в работах Вассермана [5] и Мэтью [272]. Авторы этих работ наблюдали повьтение текучести и дефоршсруемости материала в момент преврашения. Впоследствии это явление было использовано для создания высокопрочных аустенитных сталей с высокой пластичностью и получило название трип-эффекта [21] Эффект повышения пластичности наблюдается в том случае, если деформация метастабильных сплавов осуществляется при температурах нижеМ но выше М , причем сильно зависит от кинетики развития мартенситного 1фе-вращения при деформации [2701, Кристаллы мартенсита деформации образуются в аустените в местах концентрации напряжений. Образующийся мартенсит локально упрочняет материал, и пластическое течение переходит на соседние участки. Этот механизм, многократно повторяющийся на новых участках аустенита в процессе деформации, предотвращает преждевременное разрушение и приводит к повышению пластичности. Одновременно сохранению пластичности способствует сдвиговый характер мартенситного превращения, обусловливающий релаксацию внутренних напряжений и препятствующий возникновению и развитию трещин. [c.204]

Пораженные участки поверхности нагруженного металла становятся концентраторами напряжений. По мере локализации процесса коррозии и углубления язв растет концентрация напряжений. Участки с максимальными напряжениями (дно язвы) имеют более отрицательный потенциал, т. е. являются анодами, поэтому коррозионные язвы углубляются до В031никн0-вения трещин (рис. 5). В процессе возникновения и развития трещины концентрация напряжений вызывает разрушение защитной пленки на поверхности металла, структурные превращения под действием местной пластической деформации и некоторые другие явления, которые смещают потенциал в вершине трещины в отрицательную сторону и усиливают электрохимиче-ческую неоднородность. Таким образом, развитие трещины при контролирующем электрохимическом процессе обусловлено анодным процессом, активированным действующими напряжениями. В этих условиях роль сорбционного процесса заключается в поверхностно-адсорбционном эффекте снижения прочности и облегчения деформирования металла в вершине развивающейся трещины. [c.73]

Возможность проявления вынужденно-эластических деформаций и достижения желаемого ориентационного эффекта зависит от соотношения скоростей одновременно протекающих в материале процессов, обусловленных действием внешнего напряжения, ориентационного упрочнения и разрушения (возникновения и развития лшкро-трещин). Устранить процессы растрескивания практически не удается ни варьированием скорости ориентационного растяжения, ни повышением телшературы растяжения до значений, близких к температуре стеклования Т - [c.113]

Разрабатываемая модель не учитывает трещиноподобные дефекты, так как вследствие недостаточной изученности процессов возникновения и развития трещин прогнозирование их роста и момента разрушения оборудования в настоящее время не представляется возможным с достаточной достоверностью, поэтому эксплуатация оборудования ОГПЗ с трещинами не допускается. [c.198]

Физическая природа возникновения АЭ в материале при его пластическом деформировании и разрушении, очевидно, связана с микропроцессами необратимого деформирования и разрушения материалов. Приложенная нагрузка приводит к возникновению в материале конструкции полей напряжений и деформаций, за счет энергии которых зарождаются и развиваются дефекты, приводящие в конечном итоге к разупрочнению материала. Зарождение, перемещение, рост дефек1 ов, а также их исчезновение сопровождаются изменением напря-женно-деформированного состояния и перестроением микроструктуры материала. При этом в материале перераспределяется внутренняя энергия, что приводит к возникновению АЭ. В металлах возникновение АЭ связано с образованием и движение дислокаций, зарождением и развитием трещин, с фазе- [c.255]

В 1974 г. произошло разрушение трубопровода 0114 мм обвязки одной из скважин УКПГ-б ОНГКМ. В области фланца образовалась сквозная трещина, находившаяся на расстоянии 15-23 мм от оси сварного шва. Структура металла фланца в зоне образования и развития трещины состояла из грубопластинчатого перлита. Методами электронной фрактографии установлено, что металл фланца был сильно загрязнен неметаллическими включениями, по которым распространялось разрушение, имевшее преимущественно хрупкий характер. Причиной возникновения этого повреждения явилось наличие в металле фланца большого количества неметаллических включений типа оксисульфидов и непроваров глубиной до 2 мм общей протяженностью около 50 мм в корне сварного шва. Кроме того, отсутствие термообработки сварного соединения способствовало возникновению в околошовной зоне структуры троостита, не обладающей достаточной стойкостью к сероводородному растрескиванию, и высокого уровня остаточных напряжений. [c.27]

При систематическом действии на тело переменных напряжений в местах их наибольшей концентрации могут возникнуть и )ззвиваться трещины, приводящие тело к хрупкому разрушению. Лроцесс возникновения и развития в материале тела трещин от действия переменных напряжений называется усталостью материала. [c.417]

Подавляющее число деталей машин, оборудова [ия для добычи, транспорта, хранения и переработки нефти и газа в процессе эксплуатации подвергаются воздействию циклически изненяющихся нагрузок. Поэтому примерно 90% повреждений связано с возникновением и развитием усталостных трещин, которые.-создают предпосылки для крупного разрушения, и в этом одна из главных при шн их опасности. [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...