Экспериментальное определение характеристик трещиностойкости

Важным звеном в практическом использовании критериев линейной механики разрушения является расчет коэффициентов интенсивности напряжений для конкретной геометрии детали и экспериментальное определение характеристик трещиностойкости. [c.292]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ 161 [c.161]

Методы экспериментального определения характеристик трещиностойкости [c.15]

Методы экспериментального определения характеристик трещиностойкости в настоящее время достаточно разработаны и регламентированы соответствующими нормативными техническими документами (НТД) для различных видов нагружения [3-9]. Идеология построения и научные основы этих документов рассмотрены в [10]. Первым основополагающим документом явились методические указания РД 50-260-81, регламентирующие определение характеристик трещиностойкости при статическом нагружении [9], доработка и совершенствование которых завершились разработкой ГОСТ 25.506-85 [3]. Развитие теоретических основ линейной механики разрушения (1955-1965 гг.) выдвинуло фундаментальную характеристику напряженно-деформированного состояния и прочности хрупких тел с трещинами — коэффициент интенсивности напряжений. В дальнейшем наибольшее внимание уделялось энергетическим и деформационным характеристикам нелинейной механики разрушения (1970-1980 гг.). При разработке документов, регламентирующих экспериментальные методы и технологии определения характеристик трещиностойкости, во внимание принимались следующие обстоятельства [c.15]

Результаты исследований методических вопросов экспериментального определения характеристик трещиностойкости при упругопластическом разрушении, рассмотренные в соответствующих главах монографии, могут быть использованы при разработке следую- [c.22]

Интенсивные исследования методических вопросов экспериментального определения характеристик трещиностойкости позволили осуществить подготовку соответствующих нормативных документов, регламентирующих методы и обработку результатов испытаний [8-12, 14-18]. Однако проблема корректного определения [c.34]

Расчетная схема Ирвина не дает математического описания условия автомодельности зоны предразрушения, что осложняет выбор размеров образцов и трещины при экспериментальном определении характеристики трещиностойкости материала К с- [c.28]

Некоторые замечания об унификации эксперимента. При экспериментальном определении характеристик трещиностойкости (у, Ki , б ) необходимо решить такие задачи [c.133]

Развитие экспериментальных исследований распространения трещин привело к необходимости более точного учета реальной схемы нагружения образцов сосредоточенными силами. Нашли применение две расчетные схемы сосредоточенная сила или распределенная по некоторому закону нагрузка действует на границе кругового отверстия или же сила приложена к круговому жесткому включению. Разработке кругового и квадратного образцов с центральной трещиной, а также дискового образца с краевым вырезом и выходящей на его контур трещиной при указанных схемах нагружения посвящены работы [27, 53, 57, 58, 113, 131]. На основе найденных численных решений разработаны опытные образцы для экспериментального определения характеристик трещиностойкости сверхтвердых материалов, твердых сплавов, инструментальных и конструкционных керамических материалов [43] (квадратный образец с диагональной трещиной для испытаний на диагональное сжатие), а также листовых материалов [89] (дисковый и квадратный образцы с центральной трещиной для испытаний на осевое растяжение). [c.140]

Таким образом, расчет по 1с (по уравнению (2.56)) универсален, он справедлив при любых видах разрушения, при ясной методике экспериментального определения характеристики трещиностойкости не сопровождаемой никакими дополнительными условиями в части ограничения пластического течения в нетто-сечении образца. [c.114]

Экспериментальное определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) Кс, Кю, 6с, Л, Лс при статическом нагружении проводится в соответствии с ГОСТ 25.506-85. [c.87]

Эти формулы лежат в основе, разработанного экспериментального метода определения характеристик трещиностойкости материала. [c.51]

Как уже отмечалось, при экспериментальном определении характеристик циклической трещиностойкости в трубчатых элементах конструкции образовывались продольные трещины расслоения. Впоследствии данные образцы подвергали статическому нагружению — растяжению вдоль направления армирования — до их разрушения. Результаты испытаний приведены на рис. 8.11 в виде отношения эффективного КИН, определенного по максимальной разрушающей нагрузке согласно (8.7), к значению предельного коэффициента интенсивности напряжений К, полученного экспериментально на образцах с поперечным надрезом. Это равносильно определению поправки [c.252]

При использовании аналитических решений задач теории трещин в инженерной практике необходимы данные о тех характеристиках материала, которые описывают процесс локального разрушения — распространение трещины. В настоящее время создано множество экспериментальных методик (см. [9, 82, 118, 145]) для определения характеристик трещиностойкости конструкционных материалов при внезапном и усталостном распространении трещины. Некоторые из этих методик рекомендуются как стандартные (см. проект британского стандарта [9]). Известные методики имеют, однако, некоторые недостатки, в частности для предложенных схем нагружения затруднительно установить условия выполнения автомодельности зоны предразрушения, использовать одну и ту же схему нагружения для определения различных параметров К с, у, бк) трещиностойкости материала и др. [c.12]

При экспериментальном определении характеристики вязкости разрушения (трещиностойкости) для упругого тела, когда показатель упрочнения в упругопластической области /По = 1, когда справедливы уравнения линейной механики хрупкого разрушения, показатели степени т =т [c.34]

Основной государственный стандарт ГОСТ 25.506-85 "Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов -Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушении) при Статическом нагружении" разработан и введен в действие. 01.01.1986 г. [98]. Как упоминалось ранее, в Определении характеристик трещиностойкости металлов есть ряд методических условностей, без выполнения которых результаты испытаний не будут обладать сопоставимостью. Поэтому остановимся подробнее на принятых методах испытания на трещиностойкость, ибо ГОСТ 25.506-85 является первым в экспериментальной механике разрушения и его внедрение на предприятиях черной металлургии при организации контрольных испытаний металла ответственного назначения безусловно будет способствовать повышению качества металлопродукции. Кроме того, при рассмотрении и анализе основных положений стандарта основное внимание будет уделено вопросам, обеспечивающим возможность получения сопоставимых результатов. [c.82]

При экспериментальном определении характеристик материала, обусловливающих трещиностойкость конструкции, должны быть соблюдены условия консервативности оценок. [c.33]

Разработанные методы расчета по характеристикам трещино-стойкости, при экспериментальном определении которых выполняются условия (1.7) и (1.8), позволяют давать корректную оценку остаточной прочности при наличии трещин вне зон концентрации напряжений и при сопоставимости их размеров с размерами рассчитываемых элементов конструкций. Однако требование выполнения условий (1.7) и (1.8) ограничивает возможности применения указанных характеристик трещиностойкости, что приводит в ряде случаев к противоречивым ситуациям [c.21]

Под влиянием данных факторов экспериментально определенные значения характеристик трещиностойкости могут различаться в 2 раза и более. Этим также следует объяснить установленное резкое снижение критических значений КИН и удельной работы разрушения а , характерное для интервала температур 190...210 К, в то время как при температурах выше 220 К, когда оба слоя находятся в вязком или квазихрупком состояниях, значения а биметалла выше вследствие влияния более пластичного плакирующего слоя. [c.157]

В соответствии с ЛМР процедура определения условий роста трещины предусматривает расчет коэффициентов интенсивности напряжений вдоль контура (края) трещины при заданных нагрузках, нахождение из специальных экспериментов характеристик трещиностойкости материала (выражаемых в терминах критических значений этих коэффициентов или некоторой их функции) и, наконец, сравнение на основе критериев ЛМР расчетных и экспериментальных величин и установление допустимых критических параметров трещин. Практическая реализация этой процедуры Во многом определяется тем, располагают ли специалисты представительным банком данных по трещиностойкости конструкционных материалов и достаточным набором решений задач теории упругости о трещинах различной конфигурации в элементах конструкций разной геометрии. В последние годы интенсивного развития механики разрушения постоянно накапливаются экспериментальные данные по трещиностойкости, пополняется запас решенных задач о трещинах, разрабатываются принципы и правила моделирования реальных трещин, обнаруживаемых в конструкциях средствами дефектоскопии и расчетными методами. [c.5]

В настоящей работе сделана попытка на базе цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной разработать универсальную методику для экспериментального определения указанной выше совокупности характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Преимущество этой методики перед другими заключается не только в ее универсальности, но и в эффективности по каждому методу испытанна. [c.12]

Стандартизация методов определения характеристик К с и бк трещиностойкости [9, 82, 118, 145] конструкционных материалов требует подбора простых в экспериментальном осуществлении силовых схем разрушения образцов с трещинами, для которых имеются соответствующие теоретические решения. Одна из таких силовых схем — растяжение цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной. В отличие от схемы, когда применяют плоские образцы с трещинами, эта силовая схема реализует локальное состояние плоской деформации вдоль всего кон-тура треЩины, что соответствует расчетным моделям. Кроме того, описанная в гл. VI методика простого изготовления цилиндриче- ских образцов с внешними кольцевыми трещинами также свидетельствует в пользу выбора этих образцов в качестве базовых для определения характеристик К с и бк. [c.25]

Это означает, что трещина начнет распространяться, когда расстояние между двумя противолежащими точками 5 = 2v х = у = 0) на противоположных берегах трещины у ее вершины достигнет предельного значения. При этом пластическое течение у вершины трещины приводит к ее затуплению и расхождению берегов трещины один от другого на величину 5 у вершины. Один из методов экспериментального определения пластического раскрытия трещины 5с (трактуемой, как характеристика материала, оценивающая его трещиностойкость) состоит в доведении до разрушения балки на двух опорах с изгибающей силой посередине пролета (трехточечный изгиб). Па растянутой стороне балки имеются, предварительно выращенные, две одинаковые, рядом расположенные трещины. Полное разрушение происходит по одной из них, а на оставшейся трещине оказывается возможным замерить остаточное (пластическое) критическое раскрытие 5 = 5с которое образовалось в качестве разрушающего значения нагружающего усилия. [c.134]

Таким образом, в конце 1980-х годов был создан фундамент нормативной базы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости конструкционных материалов. В то же время имеется ряд нерешенных методических вопросов при экспериментальном определении характеристик трещиностойкости в условиях упругопластического деформирования (испытания тонколистовых материалов, сталей низкой и средней прочности, наличие концентрации напряжений), при реализации смешанных моделей деформирования, а также в условиях продольного и поперечного сдвигов. Кроме того, к числу нерешенных в плане разработки нормативных документов следует отнести вопросы определения характеристик трещи-ностойкости структурно-неоднородных конструкционных материалов (волокнистые композиционные материалы, конструкционная керамика, слоистые металлкомпозиционные материалы, сверхпроводящие материалы и т.д.) [c.20]

В настоящее время все большую актуальность приобретает экспериментальное определение характеристик трещиностойкости биметаллических элементов конструкций, работающих в условиях, при которых возможно возникновение хрупких состояний (длительная работа корпусов реакторов АЭС при температурах, приводящих к деформационному старению, срабатывание САЗ, флюенс нейтронов, наличие дефектов в сварных швах и т.п.). В связи с этим проведены испытания образцов по схеме трехточечного изгиба как в изотермических, так и в неизотермических условиях при наличии сквозных поднаплавочных, краевых (см. рис. 5.10) и поверхностных полуэл-липтических (см. рис. 5.8) дефектов реальных размеров. [c.153]

Определить механическую характеристику — предел тре-щиностойкости ( 17). При экспериментальном определении предела трещиностойкости форму и размеры образца желательно согласовать с конструкцией рассчитываемой детали. [c.284]

Методы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости в условиях упругопластического деформирования требуют схематизации накопленного опыта испытаний. В этой области значительное развитие и наиболее широкое практическое приложение среди критериев нелинейной механики разрушения получили раскрытие трещины [11-13], коэффициент интенсивности деформаций в упругопластической области [14], энергетический З-интеграл [15-17] и предел трещиностойкости 1 [18-19], позволяющие анализировать закономерности разрушения, напряженно-деформированное состояние в вершине трещины на стадии ее инициации при значительных пластических деформациях и общей текучести материала, а также проводить оценку предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.20]

В то же время для получения достоверных оценок предельных и допускаемых размеров дефектов требуется разработка методов, учитывающих ограничения, связанные с экспериментальными особенностями определения характеристик трещиностойкости, включая требования их корректности во всем диапазоне размеров трещин и технологичееких дефектов. Такая постановка задачи может быть эффективно рассмотрена при использовании характеристик трещиностойкости, дающих наиболее интегральное представление о процее-сах деформирования и разрушения, происходящих в локальных областях материала и элемента конструкции в целом. Этому условию наиболее удовлетворяют энергетический критерий в форме 1-инте-грала и деформационный в виде коэффициента интенсивности деформаций Кхе, которым уделено основное внимание. [c.35]

Для изучения физико-механических свойств полученных керамических материалов была разработана комплексная методика, включающая в себя микроструктурные исследования и экспериментальное определение характеристик плотности, твердости и трещиностойкости по параметрам индентирования, модуля упругости, предела прочности при испытаниях на изгиб, методику исследования свойств с построением гистограмм микротвердости. Последние строятся для группы исследуемых материалов и предполагают анализ корреляционных связей между изменениями микроструктуры материала и физико-механическими свойствами. [c.296]

Стандартизация методов определения характеристик трещиностойкости (у, Ki , бк) конструкционных материалов в реальных условиях эксплуатации требует подбора таких силовых схем нагружения образцов с трещинами, которые были бы просты в экспериментальном осуществлении и соответствовали бы теоретическим моделям механики хрупкого разрушения. Наиболее перспективной из таких силовых схем является растяжение цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной. Цилиндрическими образцами давно пользовались [12, 110, 194, 208, 232, 259] при изучении прочностных свойств конструкционных материалов, в частности для выяснения влияния надреза. Цилиндрический образец обладает тем преимуществом, что его легко изготовить и на нем легко создать исходный кольцевой надрез необходимой глубины и остроты. В отличие от схем, когда применяются плоские образцы, эта силовая схема реализует локальное состояние плоской деформации вдоль всего контура трещины, что соответствует расчетным моделям. Кроме того, цилиндрический образец может быть успешно применен для оценки склонности материала к хрупкому разрушению как при статическом, так и,глри ударном нагружении. [c.134]

К < Кс- Вычисление стоящего слева коэффициента интенсивности напряжений К при современном развитии вычислительных методов и техники и наличии справочников, как правило, не вызывает затруднений. Гораздо труднее экспериментальное определение правой части критерия (2.2), а именно критического коэффициента интенсивности напряжений называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объемов материала или возможное изменение его свойств в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически продеформированных областей как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих условий нагружения и размеров рассматриваемого объекта и образца, служащего для определения характеристики трещиностойкости. Поэтому постановке эксперимента по определению значений Кс (или, что в некотором смысле более просто, Ki ) следует уделять много внимания, проводя эксперимент с ориентацией на данную конструкцию. В частности, стенка трубопроводов [c.94]

В режиме циклического нагружения основными характеристиками трещиностойкости являются параметры формулами Пэриса-Махутова. Для экспериментального определения этих величин изготавливаем образцы с трещиной согласно рекомендациям по изготовлению образца для оценки статической трещиностйкости (Х,р с той лишь разницей, что исходную суммарную глубину надреза + трещины устанавливают равной приблизительно а = h/3. Число таких образцов должно быть не менее 5. [c.292]

На рис. 17 приведены экспериментальные результаты, представляющие K D в зависимости от С, для двухконсольного балочного образца [57]. Пользуясь этими экспериментальными данными и значением К р, определяемым выражением (6.11), находим скорость трещины в момент t + М/2 [58]. На рис. 18 приведены результаты моделирования образца № 4, у которого K q = = 2.32 МПа-м . Расчетные значения коэффициентов интенсивности напряжений, изменения длины и скорости трещины в зависимости от времени сравнивались с соответствующими величинами, определенными экспериментально Калтхоффом и др. [57]. Можно отметить прекрасное совпадение результатов. При моделировании предполагается, что трещина останавливается, когда К р<,К Г = К о Щ, где К Г — динамическая характеристика трещиностойкости материала на стадии останова трещины. [c.314]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...