Распределение напряжений и развитие трещины

Распределение напряжений и развитие трещины [c.93]

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]

На стадии зарождения этот метод будет давать распределение напряжений и деформаций у концентратора, позволяя оценить уровень упрочнения. На стадии развития метод дает оценку напряженно-деформированного состояния при последовательном росте трещины и, как следствие, соответствующие значения скорости роста по наиболее вероятным направлениям. [c.277]

Когда элементы конструкции подвергаются действию переменных во времени нагрузок, в них могут зародиться и начать распространяться трещины, которые в конечном счете могут привести к разрушению. Усталостное поведение элементов определяет множество параметров, включающее микроструктурные характеристики (зависящие от состава и процесса изготовления), уровень напряжений и их распределение, относительные уровни статических и переменных напряжений, природу и распределение начальных дефектов, которые могут привести к концентрации напряжений и развитию локальных пластических деформаций, температуру, объемные и поверхностные условия. Ясно, что было бы совершенно невозможно кратко обсудить даже самые существенные результаты относящихся к разрушению работ, написанных за последние полвека, и здесь не делается подобной попытки, поскольку к главной теме этой книги непосредственно относятся несколько аспектов. [c.54]

Механизм возникновения и развития трещины усталости ещё недостаточно изучен [3, 24, 14) Предел усталости образца или детали из данного металла в значительной мере зависит от состояния поверхности, характера структуры металла и наличия в нём внутренних пороков (шлаковых включений и т. п.), остаточных напряжений, распределения напряжений по сечению и характера изменения напряжений во времени. [c.70]

Кроме того, следует отметить, что полученные данные могут служить основой для построения новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах концентрации напряжений из-за различного рода неоднородностей дислокационной структуры, а за счет различного рода локальных неоднородностей распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мошности и природы [368, 691]. Таким образом, при определенных температурно-силовых и временных условиях стадия зарождения первичного очага концентрации напряжений и первичной трещины, а также последующая стадия развития хрупкой трещины должны рассматриваться с позиций изложенной выше модели диффузионно-дислокационной микропластичности. При этом теория должна рассматривать диффузионную стадию зарождения ансамбля кластеров различной мощности (т.е. с различным уровнем концентрации напряжений вблизи единичных кластеров), их рост и эволюцию в процессе вьщержки под нагрузкой (взаимодействие между собой, перераспределен е в размерах и др.). Т.е. взаимодействие между собой локальных источников перенапряжений от единичных кластеров в микрообъемах формирует общее макроскопическое поле внутренних напряжений в кристалле, ответственное за деформационное упрочнение кристалла, а также создает некоторую критическую ситуацию по пиковым напряжениям, превышающим в некоторой точке ансамбля прочность кристалла на разрыв [368, 691]. [c.259]

Рассмотрим задачу о распределении напряжений и деформаций вблизи края щели, выходящей на границу раздела двух однородных изотропных полупространств с различными упругими постоянными. Эта задача представляет интерес также для механики разрушения композитных материалов, применительно к клеевым соединениям, в вопросах развития сквозных трещин вблизи ступенчатого утолщения пластин и т. д. [c.93]

Этот анализ позволяет количественно описать процесс разрушения с помощью анализа размерностей [ ]. Рассмотрим стадию развития конических трещин. Сначала предположим, что длина трещин достаточно велика, чтобы игнорировать влияние кривизны сферы на распределение напряжений вблизи конца трещин. Тогда диаметр d конической трещины будет зависеть лишь от а, N, Ki и v модуль Юнга в граничные условия не входит, поскольку мы пренебрегли кривизной штампа. Следовательно, [c.492]

Достижение предельного состояния при реализации критического распределения напряжений и деформаций на фронте трещины характеризует переход к глобальному (нестабильному) разрушению. Однако в зависимости от условий нагружения при росте трещины могут реализоваться условия для локальной нестабильности разрушения. Наиболее полно спектр пороговых значений К , отвечающих смене диссипативных структур, реализуется при циклическом нагружении и постоянной нагрузке низкого уровня. Как уже отмечалось в предыдущей главе, микроразрушение отрывом связано с достижением критического соотношения теоретических прочностей на сдвиг и на отрыв, контролируемого постоянной Л= [Lm/H G/E], полученной на основе идеи о независимости удельной энергии разрушения от вида подводимой энергии. Эта идея отражает принцип самоорганизации процессов диссипации энергии в металлах и сплавах при том или ином виде воздействия. Термодинамические аспекты этой идеи развиты В. В. Федоровым [110]. Согласно его концепции, критерием повреждаемости локального объема является критическая плотность внутренней энергии At/ , накопленной при его предельной деформации. Это позволило с единых позиций рассмотреть кинетику повреждений металлов и сплавов при ползучести, усталости, статическом деформировании, трении и т. п. Концепция с позиций термодинамики объясняет постоянство критической плотности энергии деформации и ее независимость от внешних факторов, что согласуется с концепцией [71]. [c.112]

III. 1 показано распределение тангенциальных остаточных напряжений То по глубине h до обработки и после обработки зубьев дробью. Возникновение остаточных сжимающих напряжений препятствует развитию трещин усталости. [c.46]

Рис. 291. Распределение остаточных напряжений по ширине образца и путь распространения трещины хрупкого разрушения в плоском образце с остаточными напряжениями. Остановка развития трещины в зоне сжимающих остаточных напряжений [232]

По мере продвижения трещины сварочные напряжения существенно перераспределяются. На рис. 5.27 показано распределение относительных напряжений, ориентированных нормально к траектории трещины, в случае ее развития при нагружении по варианту № 6 (табл. 5.3). Из сопоставления кривых при L = 0,125 и L = 0,45 t видно, что сварочные напряжения перед вершиной трещины зависят от ее длины и они тем меньше, чем длиннее трещина. Перераспределение сварочных напряжений по мере подрастания трещины приводит к возможности ее развития в область, где исходное поле напряжений было сжимающим [c.319]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

Основная трещина на втором этапе расположена в центре образца, что обусловлено особенностью распределения напряжений в шейке растягиваемого образца (рис. 229) в центре развивается трехосное растяжение. Касательное напряжение на оси образца имеет такую же величину, как и на остальных участках поперечного сечения, в то время как растягивающие напряжения максимальны у оси. Так как процесс разрушения определяется степенью развитости как касательных, так и растягивающих напряжений, то естественно предположить, что развитие трещины начнется у оси образца, где наблюдается всестороннее растяжение. Начало образования трещины с поверхности образца не наблюдается. [c.432]

Величина В зависит от распределения напряжений вокруг трещины и, особенно, от сопротивления развитию трещины в матрице. Для обычных значений постоянной В величина Ki растет с увеличением X, а значит, и толщины зоны взаимодействия. Первое критическое значение толщины достигается при Кг=Кв - [c.146]

Явление остановки развития усталостной трещины весьма сложно и до настоящего времени еще полностью не изучено. Нераспространяющиеся трещины были обнаружены экспериментально и на практике в столь различных условиях циклического деформирования образцов из самых разнообразных материалов, что невозможно объяснить их существование с позиций единого механизма. Вместе с тем имеется много исследований, в которых предложены схемы, объясняющие природу появления нераспространяющихся трещин в частных случаях и в той или иной степени учитывающие действительное распределение напряжений, деформаций и свойств материала около вершины трещины. Реально, в зависимости от конкретных условий работы детали и свойств материала, действует некоторое сочетание факторов, результирующее воздействие которых приводит к остановке развития усталостной трещины. [c.17]

Установление на основе анализа ряда исследований этой особенности распределения остаточных напряжений позволило И. В. Кудрявцеву предложить следующую схему перераспределения напряжений при образовании усталостной трещины (рис. 10), объясняющую остановку развития усталостной трещины в этом случае. Если представить эпюру распределения остаточных напряжений в поверхностно наклепанной детали с концентратором напряжений кривой 1 (рис. 10, а), а эпюру распределения растягивающих напрял<ений от внешней нагрузки — кривой 2, то эпюра суммарных напряжений изобразится кривой 3. Суммарные напряжения в этом случае имеют максимум у вершины концентратора. Возникновение усталостной трещины при таком характере распределения суммарных напряжений и распространение ее на глубину h вызовут перераспределение напряжений (рис. 10,6). Эпюра остаточных напряжений (кривая /) останется без изменения, так как появившаяся трещина, полностью лежащая в области сжимающих напряжений, не вызовет разгрузки прилегающей к ней зоны. Растягивающие напряжения от внешней нагрузки будут сняты на всей глубине /г трещины, а максимум их переместится к вершине трещины (кривая 2). Перераспределение суммарных напряжений (кривая 3) приводит к тому, что их величина у вершины трещины оказывается существенно более низкой, чем соответствующее суммарное напряжение у вершины концентратора до появления трещины. Иными словами, напряженное состояние в опасной зоне с образованием трещины становится более благоприятным, чем до ее образования. [c.25]

Это напряжение должно быть значительно ниже предела текучести материала, который за пределами пластической зоны у кончика трещины работает в пределах упругости деформирования. Безразмерный коэффициент а отражает как геометрический фактор, так и характер распределения напряжения а. При весьма большом отношении ВИ этот коэффициент равен единице, что имеет место и в случае бокового надреза длиной I. При конечном отношении В/1 и неравномерном распределении напряжений коэффициент а принимает другие значения [101]. Случай сквозной трещины (рис. 4.15, а) в растянутой или изгибаемой пластине встречается при проведении различных опытов на трещиностойкость материалов. В расчетах конструкционных элементов чаще встречается случай плоской поверхностной трещины (рис. 4.15,6). Очертание фронта такой трещины в процессе ее развития по ряду экспериментальных данных близко к полу-эллипсу. Соотношение его полуосей по данным опытов [65] составляет примерно 0,38. Постоянство этой величины при изменении абсолютных размеров трещины объясняется тем, что независимо от исходной формы, она приобретает через некоторое число циклов нагружения устойчивую форму равного сопротивления продвижению во всех точках ее фронта. Коэффициент интенсивности /( сохраняет и в этом случае выражение (4.35) при иных значениях а, но часто используют также и выражение К — оа у лЬ, где Ь — глубина трещины (рис. 4.15, б). В тех случаях, когда глубина Ь соизмерима с расстоянием от контура трещины до противоположной поверхности тела, теоретическое определение коэффициента К оказывается затруднительным и его обычно находят экспериментальным путем (так называемый метод /С-тарировки) с использованием энергетической трактовки условий предельного равновесия трещин, распространяющихся путем квазихрупкого разрушения, т. е. такого, когда пластические деформации могут появляться лишь в локальных зонах у кончиков трещины. [c.130]

Трещины в барабанах этих котлов могут появляться на чистом металле, в сварных швах и особенно вблизи вальцовочных отверстий и приварных к ним штуцерах, металл которых испытывает повышенные растягивающие напряжения и частые их колебания. Развитию этих повреждений в большой степени способствуют частые остановы и пуски котлов, неудовлетворительное распределение питательной воды в барабанах и состояние металла наличие окалины на его поверхности, дефектов в структуре и сварке, а также нарушения технологии термообработки. Подобный вид коррозии выявлен на многих отечественных и зарубежных электростанциях. [c.193]

В процессе нагружения в железобетонных конструкциях на- блюдается развитие нелинейных деформаций, сильно влияющих на характер распределения усилий в элементах конструкций. Сначала в растянутых зонах развиваются нелинейные деформации и образуются трещины, затем нелинейные деформации развиваются в растянутой арматуре, в сжатых зонах бетона, а перед разрушением и в сжатой арматуре. Кроме того, напряжен-лое состояние железобетонных конструкций зависит не только от [c.87]

Наибольшее применение для изучения развития трещин в широком диапазоне температур получили плоские образцы с начальными трещинами при внецентренном растяжении [110, 124]. Однако образцы такого типа целесообразно использовать при сравнительно низких уровнях размахов коэффициентов интенсивностей напряжений когда размеры пластических зон Гт меньше длины трепщны I и при положительных значениях коэффициентов асимметрии по напряжениям. При образовании в опасном сечении развитых упругопластических деформаций и деформаций ползучести и при знакопеременном нагружении следует применять осевое нагружение образцов с регистрацией номинальных деформаций. При однократном и малоцикловом нагружениях в условиях комнатных температур используются [110] плоские образцы с симметричными центральными или боковыми трещинами. Прецизионные делительные сетки с малым шагом наносятся в зоне трещин на боковых полированных поверхностях образцов. При повышенных температурах в силу определенных трудностей с получением равномерного распределения температур по ширине и длине рабочей части применение плоских образцов становится менее рациональным, чем цилиндрических трубчатых. Для обеспечения возможности измерения местных деформаций и размеров пластических зон в вершине трещины статические и малоцикловые испытания при высоких температурах должны проводиться в соответствующих инертных газовых средах или в вакууме. [c.220]

Развитие механики разрушения связано с естественной необходимостью иметь представление о характере и возможностях начавшегося разрушения. А это достижимо лишь тогда, когда исследователь не только знает распределение внутренних напряжений, но и умеет определить допустимое напряжение (называемое критическим), при котором начинается разрушение, а также длину (и, быть может, траекторию) треш,ины, соответствующую приложенным внешним нагрузкам. К сожалению, эти сведения не содержатся в уравнениях классической теории упругости, они дают ответ только на вопрос о распределении возникаюш,их напряжений и деформаций. Интуиция подсказывает нам, что, по-видимому, существует определенная зависимость между нагрузкой п длиной трещины. Для того чтобы установить эту зависимость, приходится привлекать некоторые дополнительные соображения. Одно из таких простых и несомненных соображений предполагает, что разрушение требует определенных затрат энергии и связано с использованием закона сохранения энергии. [c.80]

Мы постулируем, что температурная зависимость /С,,, имеет вышеприведенный вид, поэтому пластическая зона при каждой температуре должна иметь такой размер, при котором локальные растягивающие напряжения были бы равны разрушающему напряжению скола, как и в образцах с надрезом. Только недавно с развитием метода конечных элементов, позволяющего определить распределение упруго-пластических напряжений перед вершиной трещины, стала возможной количественная проверка этой гипотезы. Типичное распределение напряжений для материала, не испытывающего деформационного упрочнения, и материалов с различным показателем деформационного упрочнения при Оу/ = = 0,0025 (среднее значение в изученном интервале температур) представлено на рис. 42 [26]. [c.213]

Предельное состояние деталей конструкций при хрупком или переходном (квазихрупком) от хрупкого к вязкому состоянию материала рассматривается как такая стадия статической или быстро протекающей деформации, при которой возникают условия быстрого развития трещин как существующих в исходном состоянии, так и возникающих от других источников их инициирования (коррозионных дефектов, механических повреждений поверхности и т. д.). С быстрым развитием трещин, которому обычно в металлах сопутствуют незначительные местные пластические деформации, связан механизм хрупкого или квазихрупкого разрушения. Этот процесс имеет ряд особенностей на стадии инициирования, распространения или остановки хрупкого разрушения (если последняя имеет место в силу особенностей распределения напряжений или свойств материала детали в зонах хрупкого разрушения). Он также существенно зависит от степени хрупкости металла детали, т. е. от уровня тех незначительных пластических деформаций, которые сопутствуют быстрому разрушению. [c.6]

Для получения достоверных сведений по усталостной прочности титановых сплавов конкретной структуры не(обходима количественная оценка разброса результатов циклических испытаний. При этом предел выносливости определяют с заданной вероятностью неразрушения, т.е. оценивают его надежность. Уже первьге статистические обработки результатов усталостных испытаний титановых сплавов показали высокие значения коэффициента вариации условного предела выносливости [96— 98]. Учитывая большой разброс, наиболее правильно для анализа усталостных свойств титановых сплавов применять методы математической статистики и теории вероятности. Для этого строят полные вероятностные диаграммы, например по системе, предложенной Институтом машиностроения АН СССР [99, 100]. Эта система основана ра разделении процесса усталостного разрушения на две стадии до появления макротрещины и развитие трещины до разделения образца на части. При анализе предела выносливости гладких образцов это разделение не имеет принципиального значения, так как долговечность до появления трещины Л/ и общая долговечность до разрушения образца Л/р близки. Часто Jртя построения полных вероятностных диаграмм усталости за основу берут наиболее простой метод, предложенный В. Вейбуллом [ 101 102, с. 58 — 64]. Для построения полной вероятностной кривой необходимо испытать достаточно большие партии образцов (30—70 шт.) на нескольких уровнях амплитуды напряжений, которые должны быть выше предела выносливости (см., например, рис. 92). На каждом из этих уровней по гистограмме определяют вероятность разрушения при данной амплитуде напряжений. Далее ст ят кривую Веллера по средним значениям долговечности. По гистограммам строят кривые равной вероятности в тех же координатах (а — 1дЛ/). Затем строят семейство кривых, определяющих не только зависимость долговечности от амплитуды напряжений, но и вероятности разрушения от заданных амплитуды напряженйй и долговечности. Далее, принимая математическую форму распределения вероятности, на данном уровне напряжений можно строить кривые зависимости либо от амплитуды напряжений при заданной базе испытаний Л/, [c.141]

Выявленное соответствие периода роста трещины и долговечности гидрофильтров до и после ГП свидетельствует о том, что возникающие в материале остаточные напряжения оказывают влияние не только на длительность периода возникновения трещины, но и препятствуют раскрытию берегов трещины на стадии ее роста. Этот эффект может быть следствием того факта, что развитие трещины происходит в большей мере по внутренней поверхности агрегата вдоль впадин резьбы, нежели вглубь, поперек толщины стенки. В этом случае возникающие остаточные напряжения сжатия по поверхности на некоторую глубину крышки все время препятствуют раскрытию берегов трещины именно у поверхности. С ростом длины полуэл-липтического фронта трещины все меньшая доля его присутствует в зоне активного влияния остаточных напряжений на раскрытие берегов трещины. Это, в свою очередь, приводит ко все более неравномерному распределению напряжений вдоль фронта трещины, что способствует возникновению компоненты сдвига вдоль контура фронта трещины. С возрастанием уровня ГП глубина проникновения остаточных сжимающих напряжений возрастает, а следовательно, возрастает период роста трещины, когда реализуется наиболее неравномерное распределение энергии вдоль фронта трещины, и тем больше глубина трещины, на которую распространяется влияние ГП. Возникающие компоненты сдвига вдоль фронта трещины создают [c.772]

Расчет строительных конструкций осуществляется в соответствии со строительными нормами и правилами [1]. Получаемый при этом уровень номинальной нагруженности сварных элементов и уровень концентрации напряжений свидетельствуют о возникновении в зонах концентрации локальных пластических деформаций, которые при повторном характере внешней нагрузки приводят к образованию трещины малоцикловой усталости. Так, при обследовании воздухонагревателей доменных печей появление трещин в кожухе было зафиксировано после 2—3 лет эксплуатации, что соответствовало 5 — 6 тыс. циклов. В подкрановых балках тяжелого режима работы повреждения в виде поверхностных трещин вдоль угловых швов приварки верхнего пояса к стенке наблюдались при числах циклов до 2 х 10 , или после 4 лет эксплуатации, в газгольдерах аэродинамических станций — после 4 X 10 циклов нагружения. Опасность появления трещин малоцикловой усталости в сварных конструкциях связана с тем, что трещина данной длины может при определенном соотношении уровня 4нагрузки, климатической температуры эксплуатации, скорости нагружения и других факторов оказаться критической, что приводит к катастрофическому хрупкому разрушению. Раз-рушение может наступить в разный период эксплуатации в зависимости от наступления критического сочетания инициирующих факторов. В этом заключается определенное отличие в разрушении циклически нагруженных конструкций по сравнению со статически нагруженными, основная масса аварий которых приходится на период эксплуатации с первыми похолоданиями при дальнейшей эксплуатации таких конструкций число хрупких разрушений резко сокращается (рис. 9.1). Для циклически нагруженных конструкций в первую зиму и во время испытаний разрушается только 34% конструкций от общего числа зарегистрированных разрушений. При последующей эксплуатации в течение примерно трех лет разрушения отсутствуют, и затем число разрушений начинает увеличиваться с 4 до 10% в год. Такой характер распределения разрушений конструкций под воздействием повторных нагрузок связан с необходимым периодом подрастания дефектов до критических размеров, и поэтому в течение определенного периода разрушения не наблюдаются. При дальнейшей эксплуатации идет накопление повреждений и развитие трещин усталости до образования полного разрушения. [c.170]

Распределение напряжений и деформаций вблизи фронта трещины находится из решения краевой задачи (6.8), (6.9) для погранслоя (см. рис. 106, б). В случае линейно-упругого тела эта задача может быть решена методом Винера - Хопфа при помощи преобразования Фурье по п. К счастью, закономерности развития трещин расслаивания могут исследоваться непосредственно при помощи общего уравнения (6.16), минуя анализ напряжений и деформащш в самом погранслое. [c.271]

B. М. Ентова и Р. Л. Салганика (1967). Они предположили, что время разрушения определяется развитием магистральной трещины и разрушение носит флуктуационный характер. Авторы не учитывали при этом непосредственное силовое воздействие вибрационных нагрузок, ограничившись лишь учетом вызванного ими разогрева (распределение напряжений и деформаций вычислялось по уравнениям теории упругости). Такой подход продиктован тем, что в опытах при циклическом нагружении полимеров при температуре окружающей среды фактически наблюдаемое время разрушения оказывается меньше, чем вычисленное из условия Бейли (8.4), что объясняется либо влиянием релаксационных процессов, либо разогревом материала при циклическом деформировании за счет механических потерь (В. Р. Регель и А. М. Лексовский, 1965). [c.429]

В связи с этим следует указать, что предел усталости не является характеристикой только свойств материала, как, например, модуль упругости или коэффициент Пуассона. Он зависит также от метода ведения испытаний. Расчетное напряжение для образца не определяет полностью процесс усталостного разрушения. В результате образования трещины величина напряжений и законы их распределения в образце непрерывно меняются в зависимости от условий дальнейшего развития трещины. Последние же в свою очередь зависят от абсолю7ных размеров образца и характера приложения внешних сил. Все это неминуемо сказ1.1вается на предельном числе циклов и на величине предела усталости. [c.394]

Рассмотрим условия, опреде.пяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины и до критической /с, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как известно, имеет определенный допуск на размер не-обиаружпваемых дефектов). К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов иитеисивиости напряжений (Кс или Я/с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций я елательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [c.272]

Изменение асимметрии цикла нагружения в вершине трещины с ее ростом. Перераспределение напряжений от внешней нагрузки, действующих в области вершины трещины в полу-циклах растяжения и сжатия, может вызывать остановку развития усталостной трещины. Анализ такого перераспределения был проведен в работах И. В. Кудрявцева и В. Линхарта. На рис. 9,а показана схема распределения осевых напряжений в образце с концентратором, полученная при испытании на усталость при симметричном цикле напряжений (растяжения-сжатия) с амплитудой номинального напряжения Оц. До возникновения усталостной трещины эпюры растягивающих и сжимающих напряжений идентичны, а материал в области вершины концентратора реально подвергается нагружению по симметричному циклу с амплитудой а Оп и R = — (цикл 1—2). Если эта амплитуда превышает предел выносливости исследуемого материала, то в вершине надреза возникает усталостная трещина. После ее развития на глубину I распределение сжимающих напряжений не изменится, так как трещина, сомкнувшись, будет передавать нагрузку как исходное неповрежденное сечение, а по величине сжимающие напряжения при вершине трещины уменьшаются растягивающие напряжения сконцентрируются в вершине трещины, максимум их будет соответствовать величине аат(Тн(а(гт — теоретический коэффициент концентрации напряжений для трещины глубиной h + l). [c.23]

Для распределения остаточных напряжений, вызванных такими процессами обработки поверхности, как шлифование или поверхностная закалка (особенно в зоне обрыва закаленного слоя), характерно возникновение растянутой зоны у поверхности детали. В связи с этим возможно появление уста-, лостных трещин, прекращающих свое развитие при выходе из зоны остаточных напряжений растяжения. Неразвивающиеся усталостные трещины могут возникать в этом случае в деталях с концентраторами напряжений и без них. [c.26]

Таким образом, качественная картина развития трещин в композитах может выглядеть следующим образом. В матрице, возмущенной присутствием стохастически распределенных неоднородностей, инициируется цилиндрическая ударная волна, которая по мере продвижения от канала разряда вырождается в волну сжатия, и волны, набегая на неоднородности, создают вокруг них локальные области повышенных напряжений, которые могут вызвать разупрочнение границы включение-матрица, вплоть до образования микротрещин. Рост трещин, которые в нашем случае начинаются от источника нагружения и развиваются радиально к периферии образца, происходит под действием упругой энергии, запасаемой в матрице. От канала разряда отходит определенное количество трещин, зависящее от параметров нагружения (максимального давления в канале разряда), а магистральными, т.е. прорастающими до конца образца, становятся те, которые направлены в сторону наиболее опасного сечения. Роль источника информации для определения предпочтительного направления развития трещин могут играть волны релаксации напряжений, интенсивность излучения которых наибольшая из областей расположения включений. Волны напряжений, генерируемые развивающейся магистральной трещиной, взаимодействуют с дефектными структурами в областях неоднородностей, также ориентируя движение трещин на включения. Таким образом, следует [c.140]

Таким образом, волокнистые композиционные материалы на нихромовой основе с вольфрамовыми или молибденовыми волокнами являются перспективным материалом для изготовления деталей, подвергающихся высокотемпературному нагреву, механической нагрузке и окислительному воздействию среды. Однако во время периодических нагревов в этих материалах возникают термические напряжения, обусловленные неравномерным распределением температур и различием коэффициентов термического расширения волокна и матрицы. Вследствие развития ди( у-зионных процессов в них происходят структурные и фазовые превращения образуются интерметаллидные фазы, растворяются и рекристаллизуют упрочняющие волокна, возникают трещины и др. Результатом релаксации напряжений, развития структурных и фазовых превращений может явиться и необратимое формоизменение деталей, ухудшение эксплуатационных характеристик нх и др. Ниже изложены результаты выполненного автором совместно с Ф. П, Банасом и Е. В. Яковлевой исследования необратимого формоизменения композиционных материалов. [c.188]

Образование изломов происходит обычно в результате двух процессов развития трещин в соответствии с распределением максимальных растягивающих напряжений и слияния рядом расположеных трещин в одну. [c.118]

Большинство металлов в отличие от хрупких стекол, исследованных Гриффитсом [1,2], обладают свойством пластичности, и поэтому вершины трещин, развивающихся в такого рода материалах, окружены зонами пластического течения, напряжения в которых конечны. Ирвин [3] и Орован [4] считали эти неизбежно возникающие зоны пластичности основными поглотителями энергии, предполагая, однако, что размерами зон пластичности можно пренебречь и что преобладающим в окрестности вершины является упругое распределение напряжений с асимптотикой Данное предположение оказалось основанием для распространения энергетического критерия устойчивости Гриффитса [1,2] на случай разрушения металлов н привело к бурному развитию линейной механики разрушения (ЛМР) в настоящее время. ЛМР применяется не только для анализа причин разрушения уже разрушившихся конструкций или поиска способов предотвращения разрушения, но и с успехом для выявления корреляции между напряженно-деформированным состоянием окрестности вершины трещины и скоростью распространения усталостной трещины [5], а также при исследовании коррозионного растрескивания. [c.49]

Нельзя не упомянуть о, по-видимому, первой подобной работе, появившейся в литературе. На Первой международной конференции по механике разрушения, проходившей в 1965 г. в г. Сендай, нам было приятно представить исследование в условиях плоского напряженного состояния двух образцов (с центральной трещиной и двумя краевыми трещинами) при этом учитывались два уровня деформационного упрочнения. Значение этой работы заключалось в том, что была показана возможность проведения подобного исследования и мы смогли получить распределения деформаций и напряжений, позволившие продемонстрировать изменение сингулярности в зависимости от развития нагружения, а также выявить влияние геометрии образцов и упрочнения материала [36]. Никаких претензий на точность физической картины мы не предъявляли, поскольку не обладали экспериментальными данными, с которыми можно было сравнить результаты вычислений. [c.336]

О кинетике развития трещины можно судить по изменению падения напряжения между двумя фиксированными точками вблизи трещины или по смещению эквипотенциальных линий, положение которых меняется по мере продвижения трещины в образце [29]. Распределение потенциала в образце не зависит от материала и температуры, что обусловливает преимущество этого метода перед резистометрическим. [c.41]

В реальных твердых телах всегда имеется большое число различного рода мнкро-дефектов, развитие которых под действием приложенной нагрузки приводит к появлению трещин и их росту, т. е. к локальному или полному разрушению тела. Опыт показывает, что такое явление особенно характерно для случая хрупкого или квазихрупкого разрушения материалов. Основы механики хрупкого разрушения изложены в работах [7, 9, 14, 19, 23, 34, 57, 66, 73, 78, 118, 121, 134, 138, 142, 147, 148, 160, 165, 166, 169, 181, 186, 187, 231, 234, 248, 249, 254, 256, 286, 290,303,343, 345, 349, 368, 402]. Исследованию распределения напряжений в двумерных упругих телах с трещинами (разрезами) посвящена обширная литература. Большинство полученных решений относятся к телам с разрезами вдоль прямой или окружности, а предложенные методы решения применимы лишь к определенным классам задач. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...