Механика разрушения и критерии трещиностойкости

МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ И КРИТЕРИИ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ [c.6]

В гл. II рассмотрены возможности использования теории подобия в экспериментальной практике определения инвариантных характеристик трещиностойкости материала и установлении связи между силовыми критериями линейной механики разрушения и энергетическими критериями трещиностойкости, являющимися основой количественной фрактографии. [c.40]

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]

Оценить количественно трещиностойкость трубных сталей в этих условиях позволяют критерии нелинейной механики разрушения. В данных исследованиях используется величина критического раскрытия вершины трещины, определяемая при испытании на трехточечный статический изгиб стандартных образцов с механическим надрезом, заканчивающимся усталостной трещиной. По измеренным в процессе испытаний перемещениям берегов дефекта Vi и соответственно на расстояниях и от его вершины находится [6] [c.282]

В связи с рассмотренными особенностями деформирования и разрушения резьбовых соединений, работающих в широком диапазоне температур, важное значение может иметь температурный фактор, способствующий возникновению дополнительных деформаций ползучести, снижению усилий предварительного затяга п накоплению длительных статических и циклических повреждений. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению резьбовых соединений при высоких температурах может быть осуществлена по критериям длительной циклической прочности (см. гл. 2, 4 и 11). Понижение температур эксплуатации приводит к возможности возникновения хрупких разрушений резьбовых соединений на ранних стадиях развития трещин малоциклового нагружения. Это требует изучения трещиностойкости конструкционных материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) с применением соответствующих критериев линейной и нелинейной механики разрушения [19, 12]. [c.211]

Уравнение (].1) характеризует в зависимости от природы материала начало пластического течения (критерий текучести) либо момент разрушения (критерий разрушения). В последнем случае в качестве расчетных параметров могут быть использованы в рамках классических теорий прочности характеристики механических свойств (а — предел текучести а — временное сопротивление — сопротивление разрыву), а в области механики разрушения — характеристики трещиностойкости (критические значения коэффициентов интенсивности напряжений К ., раскрытия трещины 5 , J-интеграла J ., коэффициента интенсивности деформаций в упругопластической области К е(, и Т.Д.). [c.11]

Отмеченные ограничения возникают в результате стремления расширить области применения основных положений линейной механики разрушения на условия упругопластического деформирования и разрушения. Однако возможности такого перехода связаны с уровнем номинальной нагруженности рассчитываемых элементов и влиянием эксплуатационных факторов (температура, скорость нагружения и Т.Д.). Очевидно, что в этих условиях необходим анализ закономерностей, характеристик и критериев упругопластического деформирования и разрушения. Важным аспектом данного анализа является оценка влияния эффектов объемности напряженного состояния на определяемые характеристики трещиностойкости и его учет в уравнениях предельного состояния. Предварительные результаты, полученные в этом направлении, привели к необходимости использовать в расчетных соотношениях эффективный предел текучести в условиях, отличных от линейного однородного напряженного состояния. Наиболее успешно такой подход реализован в отношении деформационного (коэффициент интенсивности деформаций К[(,(,) и энергетического (Л-интеграл) критериев упругопластического разрушения [14, 30-32]. [c.22]

Рассмотренные закономерности разрушения бороалюминия, предложенный интегральный критерий разрушения и экспериментальные значения характеристик трещиностойкости являются основой для расчетов на прочность и долговечность элементов конструкций, выполненных из волокнистых композиционных материалов, при наличии технологической и эксплуатационной дефектности. Результаты исследований были использованы для обоснования уровня нагруженности и требований дефектоскопического контроля стержневых элементов ферменных конструкций, применяемых при разработке космических аппаратов в НПО Прикладная механика . [c.253]

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]

Этот деформационный критерий нелинейной механики разрушения получил развитие в связи с трудностью использования силового критерия трещиностойкости для материалов низкой и средней [c.107]

Одна из основных задач механики разрушения состоит в следующем. Пусть в элементе конструкции имеется трещина и известны внешние нагрузки на этот элемент. Требуется, зная трещиностойкость материала, из которого изготовлена конструкция, на основании критерия роста трещины [c.79]

Применяемые методы и критерии механики разрушения, а также характеристики трещиностойкости конструкционного материала должны быть теоретически и экспериментально обоснованы с учетом примененных марок материалов, конструкции трубопровода, условий эксплуатации. [c.252]

При разработке моделей прогнозирования трещиностойкости и развития трещин необходимо было сформулировать условие накопления повреждений в градиентных полях напряжений и деформаций. Было показано, что повреждения накапливаются, если размер необратимой упругопластической зоны (при статическом нагружении) или обратимой упругопластической зоны (при циклическом нагружении) больше структурного элемента, размер которого во многих случаях можно принять равным диаметру зерна. В противном случае, когда размер упругопластической зоны меньше размера структурного элемента, материал практически не повреждается и локальные критерии разрушения, сформулированные в терминах механики сплошной деформируемой среды, не дают адекватных реальным ситуациям прогнозов. [c.264]

Особое место в механике коррозионного разрушения занимает вопрос об условиях инвариантности параметров коррозионной трещиностойкости. Ранее считалось, что известный критерий геометрической инвариантности вязкости разрушения по толщине образца t и длине трещины I [c.340]

В упомянутые десятилетия кафедрой заведовали профессора Ю. И. Ягн и П. А. Павлов — выдающиеся отечественные механики, известные своими изысканиями в области критериев пластичности и разрушения, в проблемах много- и малоцикловой усталости, ползучести и длительной прочности металлов. В учебнике по возможности учтена их точка зрения по отмеченной тематике. Авторы придерживались их трактовки при изложении понятий обобщенных сил и обобщенных перемещений, инженерных расчетов ка удар и трещиностойкость. [c.3]

Построение моделей изнашивания на основе механики контактного разрушения подробнейшим образом проанализировано в нашей работе [11]. Приведены примеры построения критериев для ранжирования по износостойкости различных материалов при различных видах изнашивания. Показана целесообразность введения в такие критерии параметров трещиностойкости материала. В случае эрозионного воздействия частиц на поверхность образуются боковые трещины и дискообразный фрагмент выкрашивания. Объем такого фрагмента [c.636]

Карзов Г. П., Марголин Б. 3., Швецова В. А. Деформационно-силовой критерий хрупкого разрушения и трещиностойкость перлитных сталей// Трещиностойкость материалов и элементов конструкций. Тезисы докл. III Всесоюэн. симпозиума по механике разрушения. Житомир, 30 окт.— 1 нояб. [c.369]

Изложены современные представления и оригинальные исследования по теории магистральных трещин, способных распространяться в твердых деформируемых телах, приводя к частичному или полному разрушению. Содержанием книги охватывается широкий круг вопросов поведения тел с трещинами — от критериев распространения трещины и до решения ряда сложных задач механики разрушения. Рассматриваются предельные п допредельные состояния равновесия при однократном, многократном, термическом и динамическом нагружениях в упругих, вязкоупругих, упругопластических и пьезоэлектрических телах с трещинами. Изложены методы экснерименталь-гюго определения характеристик трещиностойкости материалов. [c.2]

В учебном пособии отражмтоя современные концепции механики хрупкого разрушения, включая ранее не опубликованные результаты, полученные в исследованиях авторов. Приводятся критерии линейной и нелинейной механики развития трещин, позволяющие установить докритическое и критическое состояние элементов конструкций с трещинами. Изложены современные э( фективные методы определения параметров разрушения и трещиностойкости материалов. [c.2]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

В связи с чувствительностью низколегированных трубных сталей к скорости деформирования наблюдается существенное различие между температурами перехода от вязкого разрушения к хрупкому, определяемыми на стадиях инициирования и распространения разрушения. При распространении трещины переходная температура устанавливается по результатам испытаний образцов падающим грузом согласно методике DWTT, а на стадии ее инициирования — в условиях статического нагружения стандартных образцов, используемых для оценки трещиностойкости материалов по критериям механики разрушения [21. В зависимости от марки трубной стали сдвиг между температурами перехода —T l может составлять 60 С и более. [c.281]

В этих случаях определяется поле упругош1астических деформаций и используются коэффициенты интенсивности деформаций [5]. Деформационные критерии и параметры нелинейной механики разрушения полагаются в основу расчетов на прочность на стадии проектирования. В нормативных документах [7, 8] описаны методы определения характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом и динамическом нагружении. [c.126]

Дальнейшим шагом вперед в установлении критериев вязкохрупкого перехода стало использование для определения критических температур хрупкости температурных зависимостей показателей трещиностойкости на образцах линейной механики разрушения. Это позволило регламентировать напряженно-деформированное состояние в зоне трещины путем обеспечения условий плоской деформации в зоне пластической деформации у кончика трещины, повысить достоверность результатов и получить сопоставимые значения критических температур хрупкости для сплавов с различной исходной стрз турой и химическим составом. [c.182]

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 заключение можно сказать, что критерии линейной механики разрушения оказались весьма плодотворными для расчета на надежность (что иЕЮГда называют трещиностойкостью) высокопрочных (а., > 120 кгс/мм ) сталей, а также алюминиевых и титановых сплавов. [c.16]

Расчеты на трещиностойкость. В случаях, когда есть основания считать возможное разрушение хрупким, расчет ведут по критерию разрушения (2.3.22) К Кс предполагая при этом справедливость положений линейной механики разрушения. 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 (2.3.22), а именно критического коэффициента интенсивности напряжений Кс называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объема 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 [c.160]

Существуют несколько критериев разрушения, относящихся к так называемой нелинейной механике разрушения. Можно перечислить наиболее известные - раскрытие в вершине трещины, инвариантный J-интеграл, двухкритериальный подход Rопределенной модели явления разрушения, неизбежно сопряженной с теми или иными ограничениями. И этим ограничениям подвержены также и механические характеристики трещиностойкости, с которыми производятся сравнения расчетных величин для установления факта разрушения. [c.111]

Следует подчеркнуть, что расчетные модели локального разрушения, основанные на положениях линейной механики разрушения, имеют большие ограничения, часто не оговариваемые в моделях, не обоснованы границы их применения в отношении размеров трещины и тела. Это очень осложняет экспериментальные методы определения критерия / i и приводит к необходимости испытания крупногабаритных образцов при оценке трещиностойкости конструкционных материалов. А. Е. Андрейкивьш [5, 6] разработана расчетная модель локального разрушения упругопластических тел и выведено критериальное уравнение. Это позволило установить связь Kw с механическими свойствами и параметрами структуры материала [c.20]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

В отличие от стандартных испытаний на ударную вязкость (ГОСТ 9454—78, ГОСТ 6996—66) методы механики разрушения позволяют рассчитать параметры К- с и б , характеризующие вязкость разрушения конструкционных сталей и их сварных соединений в зависимости от уровня рабочих и остаточных напряжений, формы конструктивных элементов, учитывая при этом размеры наиболее вероятных и труднообнаруживаемых дефектов. Однако сложность испытаний материалов по критериям механики разрушения сдерживает их практическое использование. Поэтому в последние годы активно ведутся исследования, цель которых — установить корреляционные зависимости между стандартными характеристиками ударной вязкости и критериями механики разрушения. Успешное решение поставленных задач позволит, с одной стороны, уточнить требования к нормативным значениям ударной вязкости, а с другой, разработать относительно простые методы расчета конструкций на трещиностойкость. [c.134]

Для характеристики трещиностойкости применяют несколько критериев разрушения. Это коэффициент интенсивности напряжений К] (КИН), Д-интеграл и раскрытие кончика трещины СТОВ. Так как КИН - параметр линейной механики разрушения, то он не приемлем в качестве критерия разрушения для сварных швов трубопроводов, которые должны надежно функционировать при уровнях номинальных напряжений, близ- [c.134]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...