Разрушение при ползучести образцов с надрезом

Разрушение при ползучести образцов с надрезом [c.153]

Однако при таком анализе делаются два ошибочных допущения. Во-первых. как описано в разделе 4.2.3 при рассмотрении ползучести образцов с надрезом, перераспределение напряжений происходит в период, когда возникает деформация ползучести, соответствующая величине упругой деформации. В трубах из пластичных материалов, находящихся под внутренним давлением (см. рис. 5.18), в которых деформация при разрушении в результате ползучести достигает в тангенциальном направлении нескольких десятков процентов, большая часть долговечности соответствует устойчивому распределению напряжений. Плоское распределение напряжений нельзя считать соответствующим напряжению, вызывающему разрушение. Второе ошибочное до- [c.147]

Пластичность или вязкость материалов, характеризующая процесс разрушения при ползучести, определяются путем испытаний на длительную прочность образцов с надрезом. Если сравнить время до разрушения при ползучести цилиндрических образцов с кольцевым надрезом и гладких цилиндрических образцов, то часто оказывается, что образцы с надрезом имеют большую долговечность. Однако у некоторых материалов, подвергнутых соответствующей термообработке при определенных температурах и напряжениях, долговечность образцов с надрезом ниже. [c.64]

Результаты, показанные ка рисунке, значительно различаются в зависимости от того, принимали ли в качестве времени до разрушения обш,ее время приложения нагрузки или чистое время приложения напряжений растяжения. В последнем случае время до разрушения приближается к времени до разрушения при ползучести при постоянном напряжении, в частности, образцов, с надрезом. На рис. 5.8 показано, что при циклической ползучести нержавеюш,ей стали 316 время до разрушения, если определять это время суммированием времени приложения напряжений растяжения а , почти не зависит от величины напряжений сжатия 0(. и определяется только напряжениями растяжения. Необходимо отметить, что указанное время до разрушения почти не зависит от амплитуды полной деформации. Кроме того, из представленных результатов следует, что если считать, что напряжения сжатия не оказывают непосредственного влияния на время до разрушения при циклической ползучести, то повреждения ползучести при высокотемпературной малоцикловой усталости с заданной амплитудой деформации (т. е. при испытаниях с циклическим изменением деформации) определяются как [c.136]

Соотношение между упрочнением или разупрочнением, обусловленным наличием надреза (т. е. отношение прочностей образцов с надрезом и гладких образцов), и сужением надрезанных образцов (пластичностью при разрушении надрезанных образцов) описано в разделе 3.1.3 и показано на рис. 3.16 и 3.17. Различные исследователи по результатам экспериментальных работ по длительной прочности образцов с надрезом также часто указывают, что упрочнение или разупрочнение, обусловленное наличием надреза, связано некоторым соотношением с пластичностью при разрушении при ползучести. Однако, если пластичность составляет менее нескольких процентов, то сопротивление ползучести уменьшается, указанное соотношение не обнаруживается. Обычно это соотношение различается 136, 37] для различных материалов или даже для одних и тех же материалов в зависимости от радиуса вершины надреза, глубины надреза, формы и размеров образцов с надрезом, способа получения надреза. [c.154]

Если считать, что у основания надреза возникает плоское напряженное состояние, то учитывая, что в исследованных материалах наблюдается довольно большая деформация ползучести, и.исходя из результатов обсуждения данных в разделе 4.2.3 и на рис. 4.26, напряжение у основания надреза при образовании трещины будет равна (где Kt — коэффициент концентрации упругих напряжений). Для образца с надрезом, показанного на рис. 5.29, рассчитали этот коэффициент методом конечных элементов и определили его равным 4,49. Если в качестве условия образования трещин у основания надреза принять разрушение бесконечно малого гладкого образца, соприкасающегося с основанием надреза, под действием постоянного напряжения то соотношение между временем до образования трещины в образце с надрезом ti и временем до разрушения бесконечно малого гладкого образца tj. можно выразить как [c.158]

Эти и другие многочисленные примеры показывают, что при ползучести помимо деформации и разрушения важной проблемой 143], как и при усталости, является механизм распространения треш 1ны до возникновения повреждения. Тем не менее систематические испытания на распространение трещины при ползучести при постоянных температуре и напряжении с применением образцов с надрезом до 1970 г. практически не проводились. Одной из причин такого положения было то, что постановка проблемы зависела от знаний и имеющихся данных по ползучести. Исходили из того, что во-первых, не существует таких испытаний, которые можно было бы легко осуществить как испытания на распространение треш шы при ползучести во-вторых, предполагалось, что процесс распространения трещины при ползучести по сравнению с усталостью занимает очень малую часть общей долговечности до разрушения , в-третьих, считали, что одна магистральная трещина, анализ состояния которой возможен с использованием механики разрушения, не вызывает разрушения при непрерывном распространении, а разрушение [c.162]

Результатом испытания каждого из серии образцов являются три характеристики время до разрушения tp при заданной величине условного напряжения о относительное удлинение цилиндрических гладких и плоских образцов после разрыва (S, %) относительное сужение после разрыва цилиндрических гладких образцов и образцов с надрезом ( ф, %). В случаях регистрации деформации в течение всей продолжительности испытания (как в испытаниях на ползучесть) может быть построена полная кривая ползучести и по ней определена величина относительного удлинения к концу стадии установившейся ползучести (бцл, см. рис. 20.1). Эта величина характеризует запас длительной пластичности материала. [c.356]

Можно предположить, что такие выделения, как карбиды, связаны с пластичностью при разрушении в результате ползучести, однако трудно связать условия упрочнения или разупрочнения, обусловленного наличием надреза, с типом выделений, величиной и распределением частиц, изменением их состояния. Это вызвано тем, что упрочнение или разупрочнение за счет надреза определяется путем сравнения времени до разрушения гладких и надрезанных образцов, при этом важно установить, чем именно отличается деформация ползучести и механизм разрушения надрезанных образцов от соответствуюш,их характеристик гладких образцов. Чтобы выяснить это, прежде всего необходимо исследовать следующие механические закономерности а) дефор мация ползучести у основания надреза (см. разд. 4.2.3) б) об разование треш,ин ползучести у основания надреза (см. разд. 5.2.4) в) распространение треш,ин ползучести от дна надреза (см, разд. 5.3). [c.155]

Данные, характеризующие время до образования трещин и время до разрушения в зависимости от номинального напряжения при испытаниях указанных образцов на ползучесть при 650 °С приведены на рис. 5.30. В некоторых случаях трещина образовывалась от середины толщины листа у основания надреза, однако чаще трещины образуются на поверхности (от вершины надреза). Во всех случаях, когда трещины возрастают до 80 мкм (около двух диаметров зерен), они проникают от поверхности внутрь через всю толщину листа. Поэтому определяли время до образования трещины ti при достижении ею указанной длины. Исходя из различного наклона линий, приняли в качестве граничного напряжения 210 МН/м . Как показано на рис. 3.15, при более высоких напряжениях преобладает транскристаллитное разрушение, при более низких — интеркристаллитное. [c.158]

Соотношение V — ti на рис. 5.33 показано прямой линией, оно хорошо согласуется с экспериментальными данными. Здесь же приведены экспериментальные данные, характеризующие соотношение между общей деформацией на расчетной длине образца 50 мм и временем до образования трещины а также соответствующие зависимости, рассчитанные методом конечных элементов. Из приведенных выше данных следует, что рассматривая образование трещины эквивалентным разрушению бесконечно малого образца, соприкасающегося с основанием надреза, можно считать, что трещина образуется при возникновении у основания надреза деформации ползучести равной деформации при разрушении гладких образцов. Аналогичный подход применили и в случае [41 ] технически чистой меди, деформация при разрушении гладких образцов у которой различается в зависимости от уровня напряжений (при большой долговечности е/ уменьшается). [c.160]

Предметом настоящей работы являлся дальнейший анализ напряженного и деформированного состояния металла и процесса разрушения при испытании цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами в условиях ползучести. Исследование выполнялось в лабораториях Центрального научно-исследовательского института технологии и машиностроения (ЦНИИТМАШ). [c.117]

Рассмотрим теперь процесс разрушения цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами в целом при испытании на ползучесть. [c.127]

Форма образцов для испытаний на замедленное разрушение приведена на рис. 73,6, в. Образцы из титановых сплавов не удается нагревать проходящим током до высоких температур из-за потери устойчивости и трудностей, связанных с защитой металла от насыщения газами. Поэтому непосредственно перед испытанием титановые образцы проплавляют вольфрамовым электродом в аргоне так, чтобы околошовная зона располагалась в месте надреза. Надрез необходим не только для фиксации разрушения по околошовной зоне, но и для создания двухосного напряженного состояния в связи с высокой склонностью титановых сплавов к ползучести при комнатной температуре (особенно сплавов с низким пределом текучести). [c.162]

В настоящей работе показано, что в условиях ползучести разрушение надрезанных образцов начинается не на поверхности образца, а на некоторой, хотя и небольшой глубине, зависящей от остроты надреза, условий испытания и типа стали. Отсюда следует, что при испытании в различных агрессивных средах влияние характера среды на длительную прочность может резко сказаться только в том случае и по истечении такого времени, когда химическое или электрохимическое воздействие среды проникает с поверхности в толщу металла образца или детали на ту глубину, где находится пик нормальных напряжений и где, как установлено, возникают первые очаги разрушения. Только снизив прочность металла (и в первую очередь прочность границ зерен) на этой глубине, внешняя среда сможет эффективно понизить длительную прочность образца или детали. Тот факт, что в надрезанном образце разрушение начинается на некоторой глубине и распространяется затем, выходя на поверхность, заставляет также предполагать, что начиная с этого момента поведение образца при испытании должно измениться, поскольку теперь внешняя среда имеет доступ к вершине трещины. В данном случае мы не рассматриваем работы в весьма агрессивной среде, которая за короткое время может настолько понизить прочность поверхностного слоя, что несмотря на меньшее напряжение действующее в нем разрушение начнется с поверхности, а не в месте пика напряжений. [c.130]

При оценке долговечности конструкций при сложном напряженном состоянии необходимо располагать данными о полях деформаций, фронтах развитля повреждений от нормальных и касательных напряжений. Условие max е, шь iD2 =le Ul] позволяет при этом определить место начального разрушения. Так, при испытаниях образцов с надрезом в условиях вязкого разрушения трещины берут начало у дна выточки. В области образования клиновидных трещин начало разрушения совпадает с областью максимальных нормальных напряжений при ползучести, несколько удаленной от дна выточки, В области хрупких разрушений путем образования микропор начальная трещина также образуется у дна выточки. Смешанному разрушению соответствуют промежуточные значения радиуса между дном выточки и точкой максимальных нормальных напряжений. При этом общая картина изменения пластической деформации сохраняется. На рис. 2.1 показана зависимость пластической деформации образцов со спиральным надрезом от температуры испытания в условиях заданной номинальной скорости ползучести. Уменьшение деформации пластичности с температурой связано с переходом к хрупкому разрушению с образованием клиновидных трещин, повышение пластичности при дальнейшем увеличении температуры бус-ловлено переходом к разрушению путем образования микропор на. границах зерен. [c.24]

Подходящий материал должен сохранять свою пластичность минимум в 5% случаев при испытании однородного сечения, по крайней мере, до 30 000 ч, а предел прочности образцов с надрезом не должен падать слишком низко по сравнению с обычным. Было найдено, что две группы 1 % Сг, Мо, V сталей имели разные свойства. Группа 5 вела себя в процессе работы очень плохо, а группа 6 оказалась почти свободной от неисправностей при правильном соблюдении условий работы. Было найдено, что болты, изготовленные из материалов группп 5, находились постоянно под воздействием напряжений ползучести, что вызывало появление полостей, которые на границах зерен вблизи основания резьбовых впадин укрупнялись до трещин, а это часто приводило к разрушению при ударах, которыми сопровождалось подкручивание по старому методу. Тенденция к образованию полостей на границах зерен существенно снижается при добавлении в сталь титана, который раскисляет и очищает материал, и бора, который либо уменьшает возможность образования пустот по границам зерен как таковых, либо выделяется в виде стабильных мелких карбидных частиц по границам зерен. [c.232]

В 1962—1968 гг. американским исследовательским комитетом по сосудам, работающим под давлением (РУЯС), был проведен комплекс исследований по оценке возможности применения указанных материалов для работы в условиях ползучести, а также для сравнения в этих условиях сталей нормализованного и закаленного состояния 195, 111 ]. Последнее обстоятельство является весьма важным, так как применение сталей в состоянии закалки с последующим отпуском обеспечивает более высокое сопротивление распространению трещин при комнатных температурах н таким образом уменьшает опасность хрупких разрушений сосудов при гидравлических испытаниях. Испытания на длительную прочность проводились на образцах диаметром 8 мм из основного металла и сварных соединений с неполным двусторонним проплавлением. Испытывались гладкие образцы и образцы с надрезом. Проверялась также с помощью жестких проб склонность сварных соединений к трещииообразованию при термической обработке. [c.167]

В главе 5 систематизированы варианты применения метода структурноимитационного моделирования на ЭВМ для решения некоторых характерных задач, возникающих при прогнозировании прочностных и деформационных свойств композиционных материалов в различных условиях и режимах нагружения. Строятся кривые ползучести и прогнозируется длительная прочность направленно кристаллизованных эвтектических композиционных материалов. Прогнозируются кривые длительной прочности углеалюминия и кривые усталости слоистых металлических композитов. Приведены примеры моделирования процессов разрушения бороалюминия и углеалюминия при наличии макронеоднороднык полей напряжений, в частности в образцах с надрезами, а также моделируются процессы накопления повреждений в условиях трехосного напряженного состояния при некоторых видах обработки давлением композиционных материалов. [c.10]

Установленная топография пластической деформации в объеме пол надр-езом позволяет утверждать, что пик осевых нормальных напряжений создается во внутренних слоях металла недалеко от дна надреза и совпадает по расположению с местом первичных очагсз разрушения при испытании в условиях ползучести. Отсюда следует, что разрушение образцов с надрезом в условиях ползучести вызывается локальным повышением нормальных напряжений. [c.131]

В работах А. Н. Грубина [40, 42] дано приближенное решение задачи о напряженном состоянии в круглом и плоском образцах с надрезами в условиях установившейся и неустановившейся ползучести. Профиль глубокой выточки — гиперболический, мелкой — эллиптический. Для линейных деформаций в наименьшем поперечном сечении и касательного напряжения в окрестности его или для линейных деформаций и радиального напряжения в наименьшем поперечном сечении приняты закономерности, полученные Найбером для соответствующей упругой задачи при .i = 0,5. Использовано приближенное выражение интенсивности деформаций. Расчет проведен на основе гипотезы старения по обобщенной зависимости между максимальными касательными напряжениями и максимальными сдвигами. Для определения времени разрушения использован критерий наибольшего нормального напряжения и закон линейного суммирования повреждений. [c.248]

Критериями оценки сопротивления образованию холодных трещин служат минимальное разрушающее напряжение ар<т1п) и время до разрушения /р<т111) при этом напряжении. Для сплавов, склонных к заметной ползучести (например, для сплавов титана с низким пределом текучести), используют и третий критерий относительное сужение 1 )р образца в надрезе к моменту начала разрушения при 0р тц1) и р(т1п). [c.162]

При растяжении в условиях ползучести цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами из аустенитной и перлитной стали при различной степени концентрации напряжений, различной длительности и температуре испытания и пластичности стали сохраняется, хотя и в видоизмененной форме, ряд основных особенностей процесса пластической диформации и разрушения, установленных при обычном испытании на растяжение надрезанных образцов стали при комнатной температуре. Так, в условиях ползучести даже при длительности испытания свыше 3000 часов сохраняется резко выраженная неравномерность распределения напряжений и пластической деформации в объеме металла под надрезом и объемный характер напряженного состояния. [c.131]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...