Зависимость характеристик разрушения от размеров трещин и образцов

Зависимость характеристик разрушения от размеров трещин и образцов [c.205]

Для применения приведенной выше зависимости необходимы три условия. Во-первых, величина энергии разрушения, измеренная на образцах с относительно большими трещинами, должна предполагаться пригодной для существенно меньших трещин, которые вызывают разрушение. Как будет показано, вычисленная длина трещины обычно значительно больше микроструктурного размера материала, от которого зависит его энергия разрушения, т. е. это условие обычно удовлетворяется. Во-вторых, величина использованного модуля упругости должна представлять собой характеристику материала при разрушающем напряжении. Другими словами, должно быть учтено любое изменение измеренного модуля, например изменение вследствие образования трещин перед разрушением. В-третьих, должны быть сделаны допущения о геометрии и расположении трещины для того, чтобы определить величину безразмерной постоянной А. Для полукруглых поверхностных и внутренних круглых трещин пригодна величина А — = К хотя это и произвольный выбор [58]. Таким образом, вычисленный размер трещины является лишь оценкой однако в сравнительном плане этот размер можно использовать для определения влияния частиц на размер трещины, вызывающей начало-разрушения композитного материала. [c.35]

Учитывая эти особенности усталостного разрушения, при рассмотрении вопросов механического подобия явления усталости в число основных параметров включим искомое максимальное напряжение Ощах, соответствующее ему число циклов по началу образования трещины Nt, модуль упругости материала Е, градиент напряжений по нормали к поверхности выточки (v = = 1, 2, 3) и геометрическую характеристику р — радиус выточки. Зависимость характеристик выносливости лишь от локальных свойств напряженного состояния в районе фокуса излома дает основание для исключения из перечня основных параметров линейного размера а (см. рис. 10.1), характеризующего общие размеры образца. [c.226]

Скорость роста длинных усталостных трещин зависит от коэффициента интенсивности напряжения (КИН), и между ними установлена S-образная зависимость при неизменном уровне напряжения, которая аналогична зависимости, представленной на рис. 3.1а. Вид и положение кинетической кривой существенно зависят от условий нагружения и геометрии детали. Поэтому далее, рассматривая процесс развития разрушения, мы будем разделять нагружение материала (образец) в тестовых условиях и при многопараметрическом воздействии на деталь в лаборатории, на стенде или в эксплуатации. Тестовые условия используют для определения механических характеристик материала, когда применительно к испытаниям стандартных образцов оговорены их размеры, частота нагружения, температура, степень агрессивного воздействия окружающей среды и прочее. Элементы конструкций, в большинстве случаев, существенно отличаются по геометрии от стандартных образцов, и условия их нагружения, как правило, не соответствуют тестовым условиям опыта. [c.132]

За критерий усталостного разрушения может быть принято либо полное разрушение испытанного образца, либо появление трещины заданных размеров В зависимости от выбора критерия разрушения числовые характеристики сопротивления усталости могут в большой степени отличаться друг от друга. [c.19]

Общей чертой этих зависимостей, относящихся к той или иной геометрической конфигурации, является то, что К всегда представляет собой функцию какого-либо среднего напряжения сг, длины трещины а и какого-то характерного размера образца. Спонтанное распространение трещины при характерном критическом значении К начинается при так называемом Ki , определяемом по напряжению, замеренному в ходе испытаний и по данным размеров образца. Кю считается характеристикой материала, поскольку показывает, при каком критическом значении K—Ki в материале данного состояния при данной температуре и скорости нагружения произойдет разрушение. [c.39]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

Определение разрущающих напряжений для композитов с трещинами, размер которых намного больще диаметра волокна, возможно на основе подходов линейной механики разрушения, так как в экспериментах удается определить критические значения коэффициента интенсивности напряжений К. При этом существует зависимость значений данной характеристики от толщины испытываемых образцов, аналогичная зависимости для однородных материалов. [c.226]

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 разрушение образца или детали на основании упрощенной модели твердого тела. В первом приближении будем считать, что изучаемый механический процесс определяется формой и размерами детали, характером приложения и величиной внешних сил, размерами образовавшейся трещины, механическими свойствами материала, некоторыми физическими характеристиками и временем. Будем пренебрегать тепловыми, акустическими и другими второстепенными эффектами, сопровождающими рэссматри-ваемый необратимый процесс, полагая в общем случае справедливой зависимость [c.232]

В заключение люжно сказать, что вопрос масштабного эффекта применительно к прочности деталей п конструкций в условиях хрупкого разрушения является многосторонним. Здесь необходимо рассматривать отдельно условия образования трещины хрупкого разрушения малой протяженности и условия внезапного хрупкого разрушения детали в целом. В первом случае при уменьшенном масштабе образца оказывают существенное влияние увеличенная неравномерность распределения деформаций, напряженное состояние в детали и свойства поверхностного слоя металла. Во втором случае важную роль играет запас потенциальной энергии деформации, накопленной в детали и ухудшение характеристик материала в сечениях больших размеров, по которым происходит разрушение. С учетом этого нельзя рассчитывать на возможность охарактеризовать масштабный эффект какой-либо постоянной материала без учета формы детали и распределения напряжений в ее объеме или каким-либо коэффициентом, полученным для данной формы детали в предположении совершенно упругого материала без учета его структуры и текстуры. В зависимости от форлп детали и условий ее изготовления и эксплуатации может преобладать тот или иной из факторов, с которыми связано наличие масштабного эффекта. Конструктор может правильно использовать результаты испытаний стандартных образцов малых размеров при проектировании и расчетах деталей и конструкций больших размеров только на основании рассмотренных выше зависимостей. [c.374]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...