Пластическая область перед трещиной

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ ПЕРЕД ТРЕЩИНОЙ [c.422]

При определении вязкости разрушения мы предполагаем, что материал образца в процессе нагружения остается упругим. Это предположение означает только то, что протяженность пластической области перед концом трещины мала по сравнению с длиной трещины и шириной полосы. Размер пластической области можно очень просто оценить на основе сравнения размерностей. [c.76]

Для простоты будем считать, что всюду в пластической области перед концом трещины напряжение равно пределу текучести а . Другой размерный параметр, характеризующий затраты энергии на пластическое деформирование перед концом трещины, — это вязкость разрушения Кс-Вне пластической области у конца трещины материал находится в упругом состоянии. Следовательно, у нас есть только две размерные величины, связанные с состоянием материала в пластической области. Из этих двух величин мы должны скомбинировать третью, имеющую размерность длины. Предел текучести имеет размерность кг/мм , [c.76]

Модель Райса—Джонсона [397] основана на решении задачи о распределении деформаций перед трещиной с учетом изменения геометрии ее вершины в результате пластического течения. В отличие от ранее полученных в приближении малых геометрических изменений вершины решений учет затупления приводит к предсказанию концентрации деформаций в области порядка раскрытия б перед вершиной. Деформационный критерий бхх = е/ можно записать с использованием полученного в работе [397] решения e = Ехх г18) в виде соотношения б = = air, где ai —константа, связанная с е/. Принимая, как обычно, в качестве дополнительного условия распространения трещины [c.228]

Не нарушая напряженного и деформированного состояния упругой части тела, мысленно проведем разрез вдоль пластически деформированной области перед кромкой трещины (первое состояние). Тогда останется упругое тело с разрезом, поверхность которого включает в себя поверхность трещины 5 и поверхпость границы пластической зоны Q, на которой распределено постоянное напряжение о,,. При этом [346] [c.39]

Перед" нцб%[ трещины для большинства реальных материалов возникает более или менее развитая пластическая зона, причем даже если протяженность этой области будет доходить до 20% длины трещины, то поле напряжений вокруг пластической зоны все еще определяется асимптотическими формулами. Поэтому и размер пластической области, и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности напряжений К и свойствами материала. Надо только оговорить, что для справедливости положений линейной механики развития трещин при вычислении коэффициента К следует искусственно (фиктивно) увеличить длину (или полудлину) трещины на половину длины пластической зоны. Эта процедура носит название пластической поправки Ирвина [124]. [c.80]

Этот критерий ограничивает область нелинейности диаграммы нагрузка — смещение по абсциссе, т. е. по-прежнему ограничивает пластическую зону перед вершиной трещины. Значение, равное 1,2 в условии (17.5) установлено экспериментально [131]. [c.134]

Можно расширить рамки теории за счет рассмотрения пластических зон другой формы. Пластическая зона перед краем трещины может отличаться от тонкой полосы и распространяться в области, находящиеся по бокам от направления распространения трещины. Такое расширение рамок коснется определения бс, а не Кс, так как последний случай ограничен только линейными размерами пластической зоны, а не ее формой. [c.139]

Как уже упоминалось, наличие пластической деформации у конца трещины приводит к увеличению затрат работы па ее продвижение. Эта работа должна быть определена экспериментально, но иногда ее можно вычислить аналитически, пользуясь некоторой моделью трещины и небольшим числом экспериментальных данных. В частности, как отмечалось выше ( 26), для плоского напряженного состояния пластическая область (работа пластической деформации в этой области отождествляется с работой разрушения) имеет удобную для расчета форму в виде узкой зоны перед краем трещины. Остальной объем тела находится в упругом состоянии. Используем энергетическое условие (4.6) для определения критических состояний равновесия. В дальнейшем это условие будет использовано для расчета докритических состояний ( 29) и долговечности при повторном нагружении ( 30). [c.231]

Возрастание скорости деформации оказывает влияние на вязкость разрушения материала через изменение его предела текучести [32]. Работа пластической деформации перед вершиной трещины уменьшается с возрастанием скорости деформации. Предельное состояние достигается при наименее энергоемком квазихрупком разрушении, когда работа пластической деформации не реализуется. Косвенно сказанное подтверждают результаты испытаний материала в области малоцикловой усталости. [c.113]

В жаропрочных сплавах в области малоцикловой усталости, когда предельное состояние достигается в условиях отрицательной асимметрии цикла, имеет место возрастание СРТ по сравнению с развитием трещины при отнулевом (пульсирующем) цикле нагружения [22]. С возрастанием уровня напряжения влияние отрицательной асимметрии цикла становится существенней и СРТ значительно возрастает. Сопоставление последовательно снижаемого уровня напряжения на СРТ показало, что при достижении уровня напряжения 500 МПа отрицательная асимметрия цикла и пульсирующий цикл нагружения оказывают эквивалентное воздействие на рост трещины. Это связано с тем, что локальная асимметрия цикла нагружения, определяемая протеканием процесса пластической деформации перед вершиной концентратора напряжений, оказывается недостаточной для заметного влияния на процесс разрушения. Следовательно, определение закрытия вершины трещины в разных зонах вдоль фронта трещины при отрицательной асимметрии цикла должно быть осуществлено в зависимости от размера зоны пластической деформации. Для длинных трещин с возрастанием размера указанной зоны по длине трещины имеет место ослабление влияния отрицательной асимметрии цикла на СРТ. В области малоцикловой усталости ослабление роли отрицательной асимметрии цикла на рост малых трещин в пределах нескольких миллиметров от вершины концентратора напряжений происходит по мере снижения размеров формируемой перед ним зоны. [c.294]

Так как в большинстве усталостных испытаний амплитуды циклических деформаций меньше 1%, мы считаем, что упругое поведение, предсказанное в табл. III, будет наблюдаться в случае малых пластических деформаций. Как правило, растущее пластическое разрушение будет иметь место только в относительно малой области перед концом трещины, в особенности для усталости в области больших чисел циклов (которая для металлов обычно определяется как область, где усталостная долговечность превосходит приближенно 10 циклов). Разумно также, может быть, рассматривать результат пластического течения в металлической матрице просто как возрастание эффективного отношения модулей волокна и матрицы. [c.418]

Во многих материалах для низких температур, имеющих высокую вязкость разрушения, перед разрушением происходит интенсивная пластическая деформация. Поэтому представления линейной упругой механики разрушения должны быть расширены на упруго-пластическую область. При этом используют три следующих понятия смещение при раскрытии трещины, /-интеграл и У -кривая. [c.16]

Несмотря на эти недостатки, метод оценки смещения при раскрытии трещины находит широкое распространение, особенно в Великобритании. Использование этой характеристики имеет значительные преимущества перед другими методами линейной упругой механики в пластической области. Получено несколько полезных эмпирических соотношений, связывающих для данного материала смещение с длиной трещины и приложенным напряжением [18]. Методы определения б стандартизированы [19]. Их целесообразно использовать для сравнительной оценки вязкости разрушения материала. [c.17]

Поле напряжений и деформаций в пластической области можно выразить также посредством коэффициентов интенсивности напряжений Ма и деформаций в пластической области [3, 4]. Перед вершиной трещины на ее продолжении (но не далее чем на 20% от /) можно построить эпюры интенсивности напряжений а,-и интенсивности деформаций 8/по формулам [c.156]

Такая картина предполагает, что в исходном состоянии все напряжения в области перед вершиной трещины сняты, и микро-структурные неоднородности не влияют на поведение образца. Однако во многих экспериментах предварительная деформация, созданная у механических надрезов или у наведенных трещин, не устранялась при последующей термической обработке, и рост трещины в наклепанных участках мог начаться раньше. При этом область Л может подниматься вертикально от—оо с последующими участками постепенно уменьшающейся крутизны до достижения установившегося состояния. У сталей, испытанных при низких исходных значениях АК, когда размер обратной пластической зоны менее одного диаметра зерна, на форму области А может влиять разрушение по границам зерен, что увеличивает показатель т [уравнение (395) и поднимает общий уровень этой части кривой скорости роста трещины. [c.235]

При высоких разрушающих напряжениях поправочный коэффициент не может быть выражен только через коэффициент интенсивности напряжений, как это следует из формулы (3.3.29), поскольку пластическая область перед трещиной становится большой. В этом случае, восполшзовавшись модетью трещины Леонова-Панасюка-Витвщщого-Дагдейла [см., например. [c.169]

Н Остыв, при которой получена кривая 1 на рис. 7, также наблюдаются плато. Другой важный результат этих исследований состоит в том, что величина О находится в пределах 3000—5000 эрг, т. е. на порядок выше всех приемлемых значений поверхностной энергии стекла (300—800 эрг). Следовательно, затрачиваемая энергия гораздо больше, чем энергия когезии (цревосходя вдвое поверхностную энергию). По-видимому, большая часть этой избыточной энергии расходуется иа деформацию напряженной области перед вершиной трещины. В частности, пластическая деформация стекла в области перед трещиной, вероятно, очень мала [43] и вместо равномерного распределения напряжения происходит растрескивание материала по ослабленным центрам со щелочной активностью. [c.103]

V. Модель тонкой пластической зоны. Концепция, альтернативная теории разрушения Гриффитса — Ирвина, была выдвинута несколько лет назад Г. И. Баренблаттом [39]. Чтобы избежать бесконечно больших напряжений в кончике трещины, он предложил, что в области перед трещиной, где полное разделение материала еще не наступило, действует поле когезионных сил (рис. 6.10, а). Считая, что напряжения в этом поле постоянны и равны напряжению текучести Oys, Даг-дейл [40] получил первое приближенное решение упругопластической задачи для трещины нормального разрыва (I рода). Дагдейл предполол<ил, что зона текучести перед кончиком трещины в плоскости трещины имеет вид узкой щели с пластической областью размером Ьо, которая увеличивается с размером трещины до предельного значения (рис. 6,10,6). [c.240]

Исследование Мак Клинтока и Ирвина [1] (1965) посвящено обсуждению эффектов, оказываемых пластичностью на разрушение. Обсуждаются возможные уточнения теории квазихрупкого разрушения в связи с учетом пластических свойств материала. Изложение ведется в основном на примере чистого сдвига. Показано, что при пластическом деформировании энергия рассеивается со скоростью, в два раза превышающей величину 3, полученную из линейно-упругого анализа. В случае пластичности ни один из критериев типа 3 = onst не может охарактеризовать разрушение. В данном случае в качестве критерия разрушения могут быть использованы величины локальных напряжений и деформаций в некоторой области перед трещиной. Использование в качестве разрушения перемещений при раскрытии трещины вблизи ее вершины в общем не согласуется с критерием разрушения, основанным на локальных характеристиках напряжений и деформаций перед трещиной. Подробно обсуждается вопрос об устойчивом росте трещины. Большое внимание уделено анализу экспериментальных данных. [c.419]

Если я о характерный линейный размер пластической зоны у вершины трещины начинает на 20% превьшгать длину трещины, то понятие коэффициента иптепсивности напряжений утрачивает смысл (из-за ограниченности области справедливости асимптотических формул). В этом случае формулировка закономерностей тела с трещиной так или иначе связана со свойствами сопротивления материала пластическим деформациям, и в такой постановке задача относится к нелинейной механике разрушения. Все модели нелинейной механики разрушения исходят из наличия достаточно развитой пластической зоны перед вершиной трещины ). [c.55]

На восходящей ветви полуцикла нагрузки происходит прямое течение материала, которое можно рассматривать по аналогии с деформацией образца при его монотонном растяжении с переходом через предел текучести [29, 31, 33-35]. При высокой концентрации нагрузки в вершине трещины создается значительного размера область перед вершиной трещины, в которой протекает пластическая деформация. Ее размер при достиже НИИ максимального напряжения в цикле опреде ляется по расстоянию от вершины трещины, где до стигается предел текучести материала (см. главу 2) Эта зона получила название статической или пери ферической. Переход к нисходящей ветви нагру жения сопровождается сжатием материала вплоть до достижения напряжения течения, что приводит к созданию зоны пластической деформации меньшего размера внутри зоны растяжения. Эту зону принято называть зоной сжатия или циклической зоной. [c.137]

Вначале теория была проверена в экспериментах на стеклянных образцах с дефектами различной длины [4, позволивших доказать важную роль дефектов в у1меньшении прочности материалов, а также подтвердивших зависимость разрушающего напряжения от параметра У 1/длина трещины. Теория Гриффитса подтверждается также и в экспериментах с хрупкими тугоплавкими металлами [6], цинком, разрушающимся сколом по базисной плоскости и содержащим длинные трещины [7], т. е. в тех случаях, когда разрушение происходит фактически в упругой области. В этих материалах в силу особенностей их структуры не происходит существенного пластического течения перед разрушением. Типичными примерами таких материалов являются [c.99]

Причину использования удвоенного значения напряжения течения в качестве напряжения, вызывающего обратное пластическое течение, можно уяснить из рис. 135, иллюстрирующего кривую напряжение — смещение в области непосредственно перед трещиной. Полагают, что в этом случае материал не испытывает деформационного упрочнения, так как в момент начала движения трещины в установившихся условиях уже было достигнуто насыщение по упрочнению. При разгрузке образца от максимального значения локальные напряжения у вершины трещины упруго падают, а затем меняют свой знак. Когда сжимающие напряжения достигают напряжения течения при сжатии, происходит некоторое обратное пластическое течение. Мы можем оценить величину последнего, приравняв его к значению напряжения течения при растяжении, которое существовало бы, если напряжение течения в образце состояло бы из суммы разгрузки при растяжении и нагрузки при сжатии, т. е. двукратного напряжения течения при растяжении. Когда смещение равно О, пластическое течение обратимо не полностью, и в области вершины трещины остаются сжимающие напряжения. При этом не учитывается эффект Баушин-гера. [c.232]

Одна из моделей, предложенных для описания роста трещины в условиях коррозии под напряжением, предполагает, что рост трещины происходит путем образования внутренних шеек между включениями, распределенными равномерно в материале перед вершиной стартовой трещины [31 ]. Полагают, что скорость уменьшения площади сечения между включениями зависит от коэффициента Пуассона при растягивающих пластических деформациях перед вершиной трещины и процессов растворения. Продвижение трещины происходит при наступлении нестабильности в утоняющейся перемычке, как и при одноосном растяжении. Принятые в теории допущения не позволяют количественно описать скорость распространения коррозионной трещины, но в общем дают правильное физическое представление явления для ряда сплавов. Даже при разрушении в условиях интеркристаллитной коррозии под напряжением (см. рис. 141) обнаруживаются мелкие лунки, вокруг частиц MgZna, расположенных на границах зерен, если последние находятся далеко одна от другой. В этом случае слабая зависимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений может быть объяснена [30 далеким расположением частиц, так что время жизни образца определяется медленным растворением больших областей, свободных от выделений на границах зерен, а напряжения приобретают роль только тогда, когда вершина растущей трещины приближается к далекой частице. Если легкорастворимые анодные частицы расположены близко одна от другой, то напряжение играет важную роль в разрыве перемычек между частицами, определяя тем самым зависимость скорости роста трещины от [c.249]

Область I — хрупкое состояние. Здесь величины R/b и ai/ai таковы, что хрупкость наступает вследствие трехосности напряженного состояния, малой пластической зоны перед вергииной трещины. [c.224]

Обе формулировки справедливы для идеально упругого разрушения, применимы они также для случая квазихрупкого разрушения, т.е. для случая гораздо более близкого к действительности, когда перед кончиком трёщины есть область пластических деформаций, размеры которой значительно меньше размеров трещины. Поскольку размеры пластической зоны малы, то считается, что интенсивность пластической деформации в ней и ее размеры целиком контролируются коэффициентом интенсивности напряжений, пределом текучести и коэффициентом упрочнения, а поле напряжений вокруг пластической области описывается асимптотическими формулами [23]. [c.63]

В работе [286] упоминается о неразвивающихся областях пластической деформации перед вершинами нфаспространяющихся трещин, причем более высокое напряжен е приводит к более быстрому "нжыщению" трещинами постоянной длины. [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...