Стабильное развития трещин

Усталостный излом (рис. 71) состоит из очага разрушения 1 — места зарождения разрушения, зоны стабильного развития трещины 2 и зоны долома 3 — участка развития трещины, связанного с окончательным разрушением. Очаг разрушения обычно расположен вблизи поверхности. Поверхность как наиболее нагруженная часть сечения (при изгибе, кручении) претерпевает микродеформацию, а затем в на- [c.101]

Глава IV посвящена рассмотрению влияния технологических, конструкционных и эксплуатационных факторов на закономерности стабильного развития трещин. [c.5]

СТАБИЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН [c.131]

Деформационные критерии стабильного развития трещин [c.184]

Соотношения (П.104) и (П.105) позволяют изучить развитие краевой пространственной трещины и найти оценки для разрушающих нагрузок. Если отношение полуосей контура начальной щели (рис. П.67) находится в пределах 2/3 Ь/а 2, то неустойчивому развитию трещины предшествует медленное стабильное подрастание трещины. Примем упрощающее допущение, что в процессе стабильного развития трещина сохраняет эллиптическую форму это позволяет использовать формулы (П. 104) и (П. 105) при анализе докритического роста трещины. [c.564]

Наиболее опасная ситуация имеет место при хрупком и квази-хрупком разрушении, когда стадия стабильного развития трещины и сопутствующая пластическая деформация резко уменьшаются и происходит лавинообразное разрушение конструкции, характеризуемое минимальной работой разрушения (см. 11.5). Это состояние может возникнуть при эксплуатации оборудования при низких температурах (ниже минимальных температур, разрешенных для данных марок сталей), при деградации механических свойств, сопровождающейся снижением вязкости разрушения (охрупчивания) материала. В механике разрушения (механике трещин) в качестве основного параметра, определяющего трещиностойкость конструкций, используют коэффициент интенсивности напряжений АГ,, под которым понимается относительный рост максимальных напряжений в вершине трещины. Коэффициент Ку учитывает размер и форму элемента конструкции В, протяженность трещины I и уровень номинальных напряжений Он, т. е. [c.213]

С растут и при переходе стабильного развития трещины в нестабильное принимают критические значения [c.246]

Стабильность развития трещины в процессе ее превращения из поверхностной в сквозную и монотонность возрастания удлинения волокон на пути движения трещины в направлении толщины. [c.219]

I — зона очага разрушения 2 — зона стабильного развития трещины 3 — зона долома 4 — усталостные бороздки, которые отражают последовательное положение растущей трещины [c.55]

Стабильное развитие трещин [c.329]

Используя вышеприведенные обоснования того, что некоторые профили усталостных бороздок характерны для финальной части стабильного роста трещины, а также другие признаки процессов деформации разрушения материала с разной интенсивностью, можно провести предварительную селекцию профилей бороздок (механизмов разрушения материала) и отнести к начальной или конечной фазе развития трещины на II стадии. Это вполне обосновано в том случае, когда точного профиля бороздки нет, а есть только морщинистая поверхность [135, 142], отвечающая процессу затупления вершины трещины. Вместе с тем, хотя пластическое затупление типично для нагружения материала при положительной асимметрии цикла, оно не наблюдается в слз ае циклов с высокой отрицательной асимметрией, когда минимальное напряжение цикла отрицательно по знаку и является сжимающим [140]. Переход от пульсирующего цикла нагружения к асимметричному циклу со сжимающим напряжением не меняет треугольной формы профиля бороздки с гладкой поверхностью, но сама величина шага возрастает при указанном переходе. Причем наиболее значительное возрастание имеет именно та часть профиля бороздки, которая обращена к предыдущей бороздке, сформированной при пульсирующем цикле нагружения. Такая ситуация при формировании усталостных бороздок может быть объяснена только в том случае, если принять во внимание возможность формирования части профиля усталостных бороздок на нисходящей ветви нагрузки (в полу-цикле разгрузки материала). [c.165]

Напряженное состояние материала в средней части фронта трещины всегда остается объемным, что обеспечивает сохранение подобия по напряженному состоянию материала для конкретного элемента конструкции в широком спектре варьируемых условий внешнего воздействия. Последовательность реакций материала на последовательность внешних нагрузок будем в дальнейшем характеризовать величинами (о ),, являющимися последовательностью эквивалентных напряжений каждого цикла внешнего силового нагружения в процессе роста усталостной трещины. Последовательное развитие трещины от начального размера до критической длины а , отвечающей достижению точки бифуркации в связи с началом нестабильного процесса разрушения, когда происходит разрушение твердого тела без подвода энергии извне, характеризует конечное число Пр приращений 8,. Величина Пр представляет собой число циклов нагружения элемента конструкции или образца в процессе распространения усталостной трещины. Это позволяет охарактеризовать длину стабильно развивающейся трещины как [c.202]

У поверхности сдвиговый процесс формирования скосов от пластической деформации под дет -ствием мод III+I раскрытия берегов трещины остается неизменным как на стадии стабильного роста трещины, так и на этапе ее быстрого роста в образце или элементе конструкции. Смена механизма разрушения у поверхности не происходит, а наблюдаемые изменения в кинетике усталостной трещины по поверхности образца или детали отражают смену механизмов разрушения в срединной части фронта трещины. Поэтому изучение эффектов влияния параметров цикла нафужения на развитие усталостных трещин связано с сопоставлением наблюдаемой реакции материала на внешнее воздействие на поверхности образца и сопоставлением этой реакции с процессами в срединной части материала, где по изменениям величин параметров рельефа излома можно следить за кинетикой усталостного процесса. [c.285]

Предельное состояние материала с распространяющейся в нем усталостной трещиной первоначально достигается в середине ее фронта, где стеснение пластической деформации максимально. Происходит статическое проскальзывание трещины, а затем оно реализуется уже по всему фронту, в том числе и у поверхности образца или детали. Предельное состояние отвечает началу нестабильности развития разрушения, что отражает переход через точку бифуркации, когда материал имеет высокую неустойчивость по отношению к параметрам цикла нагружения. Небольшие флуктуации в условиях нагружения порождают дискретный переход к быстрому разрушению при разном размере трещины от образца к образцу, что отражает рассеивание предельной величины КИН для этапа стабильного роста трещины. Эго также отражается в колебаниях выявляемой предельной величины шага усталостных бороздок или скорости роста трещины в момент перехода к нестабильности. [c.287]

Вместе с тем, после того как в элементе конструкции уже выявлена усталостная трещина, возникает задача управления последующим ростом трещины таким образом, чтобы за известный интервал времени эксплуатационного нагружения реализуемое подрастание трещины происходило в пределах скоростей ее стабильного развития. Такого эффекта можно достичь, например, рядом технологических операций, которые основаны на известных эффектах взаимодействия нагрузок, рассматриваемых ниже. [c.401]

В процессе развития разрушения происходила эволюция фронта трещины, которая соответствовала изменению действия максимального эквивалентного напряжения, раскрывающего берега усталостной трещины. В результате этого к концу участка стабильного разрушения фронт трещины развернулся относительно его положения вблизи очага разрушения примерно на 140-150°. Кроме того, развитие трещины от очага сопровождалось последовательной сменой ее формы от поверхностной в уголковую, затем в сквозную, вновь в поверхностную и опять в сквозную (см. рис. 9.16). При повторном перерождении трещины в поверхностную, когда она имела длину около 10 мм, произошло ее торможение. Об этом свидетельствуют как сам факт появления в изломе бороздчатого рельефа, так и шаг бороздок, средняя величина которого практически равнялась его средней величине при длине трещины примерно 5 мм. [c.483]

В пределах зоны стабильного роста трещины наблюдалось четкое чередование участков с фасеточным и бороздчатым рельефами с закономерностью, полностью аналогичной закономерности чередования таких зон в изломах эксплуатационных дисков. Это подтвердили результаты измерений размеров зон с фасетками и усталостными бороздками (табл. 9.3), которые также показали, что в направлении развития трещины шаг усталостных бороздок устойчиво возрастал, тогда как размер зон с усталостными бороздками и фасеточным рельефом изменялся не монотонно. [c.499]

Испытания таких же образцов при напряжениях ниже предела выносливости по разрушению приводят к образованию усталостной трещины, развитие которой происходит в два этапа интенсивный и стабильный. Причем с увеличением уровня нагружений (вплоть до предела выносливости по разрушению) претерпевает изменение в основном первый этап развития трещины второй этап в этих условиях характеризуется столь малой скоростью, что практически такие трещины можно отнести к нераспространяющимся. [c.163]

Испытания на высоких уровнях напряжений образцов с выращенной заранее трещиной отличаются от испытаний исходных наклепанных образцов лишь тем, что развитие усталостной трещины в этом случае начинается сразу со второго этапа— этапа стабильного развития. При этом скорости развития трещин совпадают. Специальные измерения длин трещин в тренированных и нетренированных образцах показали, что после некоторого незначительного числа циклов нагружений размеры трещин в обоих видах образцов оказываются практически одинаковыми. Дальнейшее поведение таких образцов одинаково. Некоторое увеличение предела выносливости по разрушению, полученное в результате предварительной тренировки, обусловливается, очевидно, тем, что материал в зоне вершины трещины упрочняется. Для дальнейшего развития такой трещины [c.163]

В композиционных материалах другой механизм развития трещин. Трещина обычно возникает в матрице и, развиваясь, встречает препятствия на границе раздела матрица — волокно. Волокна тормозят развитие трещин, и наступает период относительной стабильности, в течение которого приостанавливается развитие трещин. [c.12]

При проведении испытаний ни в одном случае не наблюдалось нестабильное развитие трещины по мере ее раскрытия, и все образцы разрушались вязко после общей текучести. Концепция линейной упругой механики разрушения, а также методы нелинейной механики разрушения (метод 7-интеграла, критерий критического раскрытия трещины) не могут быть использованы в случае стабильного разрушения сплава 5083-0. [c.130]

Предполагается, что в материале с самого начала работы тела ПОД нагрузкой происходит развитие трещин. Первая, большая часть жизни образца представляет собой стабильную стадию его работы (постепенное развитие трещины), а незначительная по [c.584]

По экспериментальным данным показатель степени гц в диа- пазоне скоростей развития трещины от 1СГ до 0,5-10 мм/цикл для циклически стабильных и циклически разупрочняющихся сталей оказывается приблизительно постоянным и равным 2. [c.24]

Необходимо учитывать двухстадийность процесса хрупкого разрушения вязкое, начальное развитие трещины, пока в ее устье напряжение не достигнет необходимого уровня хрупкое, окончательное разрушение. Первая стадия рассматривается как стабильное развитие трещины (длина стабильной трещины Сет характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению), вторая — как нестабильное. [c.27]

Рис. 71. Усталостный излом (а) и схема развития трещины усталости (б) 1 — очаг разрушения 2 — зона стабильного развития трещины 5 — долома 4 — усталостные бороздки 5 — начальная етадия образования трещины 6 — магн-втральвая трещина

В общем случае переход от стабильного развития трещины к нестабильному (хрупкое разрушение) сопровождается скачками трещин, число и размер которых зависят от свойств материала и условий испытания, в свн-зп с чем следует различать вязкость разрушения при цпклическо.м пагруж -НИИ, соответствующую первому скачку и вязкость при полном разрешении К. Характе истики вязкости разрушения и могут бы ь [c.340]

НДС, что соответствует условию Т =1 с [J рассчитывается с учетом кинетической энергии по формуле (4.81)], осуществлялись старт трещины и ее распространение в условиях возрастания внешней нагрузки (рис. 4.29,а). Критерием продвижения трещины является соблюдение автомодельности НДС в ее вершине, которое осуществляется путем выбора СРТ v dLldx. Расчет НДС осуществлялся МКЭ в динамической упругопластической постановке, моделирование развития трещины производилось в соответствии с методом, изложенным в подразделе 4.3.1. Кинетика НДС, v и Г -интеграла, вычисленного для различных типов контуров интегрирования, представлена на рис. 4.29. Видно, что для обеспечения условия автомодельности НДС в вершине движущейся трещины скорость ее роста v должна непрерывно возрастать (при данном характере нагружения). Зависимости T AL) имеют те же особенности, что и в случае квазистатического нагружения. Наиболее стабильное поведение имеет величина Т, что позволяет использовать ее [c.263]

Испытания проводили путем циклического нагружения минерализованной водой в диапазонах давления 50-80, 80-100, 100-125, 50-125, 50-150, 175, 200, 225 атм с выдержкой 5 мин при стабильной нагрузке. Разрушение произощло при давлении 250 атм в виде развития трещин, зародившихся в зоне сварки и распространившихся по участку скопления несплошностей. [c.192]

Начальное развитие трещины до критического состояния может протекать стабильно в процессе возрастанир статической нагрузки. Соответствующие условия равновесия элементов с постепенно прорастающими трещинами вытекают из энергетических и деформационных представлений. [c.34]

Распространение усталостной трещины последовательно происходит на трех масштабных уровнях по величине ее прироста за цикл нагружения микроскопическом ((0,1-5)-10 м), мезоскопическом ((0,05-5)-10 м) и макроскопическом, (более 5-10 м) (см. главу 3). Стабильное (моделируемое) разрушение материала происходит на первых двух масштабных уровнях. На мезоскопическом масштабном уровне 0,1-10 хм углы разориентировки максимальны, однако высота рельефа минимальна. Это означает, что рассеивание энергии за счет извилистой траектории трещины на этом уровне мало. Развитие трещины на масштабном макроскопическом уровне происходит нестабильно по механизму квазистатического разрушения. При этом процесс разрушения физически и кинетически подобен разрушению при одноосном растяжении в том же температурно-скоростном интервале нагружения. [c.259]

Оценка относительной живучести существенно зависит от того, каким был выбран первоначальный размер трещины, какова предельная скорость стабильного роста трещины и насколько сильно проявился эффект макротуннелирования трещины. К моменту фиксирования трещины у устья концентратора на боковой поверхности образца она уже успевает прорасти в срединной части настолько, что в некоторых случаях максимальное удаление точек фронта трещины от края концентратора (от зоны зарождения трещины) составляет 3 мм. После этого фронт трещины начинает выравниваться, однако ускорение ее роста отрицательное. Скорость роста трещин уменьшается в направлении развития разрушения, а далее происходит ее возрастание, стабилизация и последовательное развитие разрушения с нарастанием ускорения [90] (рис. 6.26). Использование специальных методических приемов для соблюдения подобия кинетики трещин между различными крестообразными моделями с разной интенсивностью эффекта туннелирования позволяет с единых позиций проводить анализ относительной живучести для широкого диапазона варьирования соотношением и асимметрией цикла нагружения. Один из таких подходов излагается далее [88]. [c.324]

Способы управления кинетикой усталостных трещин (СУКУТ) удобно рассматривать по типам элементов конструкций ленты разной толщины, массивные корпуса разной геометрии, сосуды под давлением, вращающиеся объекты-лопатки, лопасти, диски и т. д. Следует еще учитывать, что в однотипных элементах конструкции могут развиваться трещины в разных зонах, с различной геометрией фронта и его ориентировкой в пространстве сквозные, поверхностные, уголковые, наклонные и др. Для управления их кинетикой могут применяться различные способы, учитывающие различные физические закономерности накопления повреждений. Даже зная, на какой стадии происходит развитие трещины, т. е. имея возможность оценить темп возрастания скорости роста трещины (ускорение) и прогнозировать длительность последующего периода стабильного роста трещины до достижения критического состояния, нельзя убедительно обосновать правомерность допуска конструкции с трещиной без операций по ее задержке. [c.443]

Все рассмотренные СУКУТ могут применяться при небо.пьшо11 толщине элемента конструкции, типа обшивки крыла или фюзеляжа ВС. Для таких элементов решающую роль в развитии трещины играет продольный сдвиг. В массивных элементах конструкций начальный этап роста трещины, а в некоторых случаях и полный этап стабильного роста трещины реализуется при распространении уголковой или поверхностной (полуэллиптиче-ской) по форме фронта трещины. Обе конфигурации фронта трещины имеют специфику формиро- [c.458]

Последовательность развития трещины была следующей. От очага разрушения распространялась несквозная приповерхностная трещина с выраженным искажением полуэллиптической фор- мы фронта в сторону галтельного перехода ступп- j цы в полотно с задней стороны диска. При выходе трещины на поверхность галтельного перехода ее i размер вдоль шлица был около 5,8 мм. Стабильный j рост трещины по галтельному переходу был офа- ничен участком около 10 мм, а наименьшее рассто- яние от зоны стабильного роста трещины до передней стенки полотна составляло около 9 мм. [c.499]

В ходе изучения кинетики зарождения и развития усталостной трещины было показано, что к моменту последнего полета вертолета в лонжероне лопасти усталостная трещина протяженностью около 80 мм уже имела место при окончательной длине трещины около 110 мм и ее площади около 60 % по отнопгенню ко всему сечению лонжерона. Последний полет происходил при нестабильном развитии усталостной трещины, когда ее скорость существенно превышает указанную выше величину максимальной скорости стабильного роста трещины. Поэтому продвижение трещины было осуществлено на значительную длину, составившую около 20 мм (рис. 12.11). Причем характерно, что на относительном радиусе лопасти 0,5 процесс роста трещины шел менее интенсивно, чем на относительном радиусе лопасти 0,7. Из изменения параметров рельефа излома видно насколько близким к драматическому исходу было развитие усталостной трещины в лонжероне в последнем, коротком полете вертолета. Только в отдельных локальных зонах по сечению еще происходило устойчивое подрастание трещины. При частоте вращения лопасти 120 об/мин средняя скорость распространения усталостной трещины составила около 20/(10 X 120) = 1,6 10 м/цикл. Это на порядок больше, чем для максимальной скорости стабильного роста трещины в алюминиевых сплавах, что еще раз подтверждает драматический характер развивавшихся событий в последнем полете вертолета. [c.649]

Рис. 13.30. Общий вид (а) труб хвостового вала трансмиссии вертолета Ми-2 и фрагмент трубы № 7 в зоне ее разрушения со схемой расположения несплошности и усталостных трещин, а также усталостный излом (б) и его схема." 1" — зона развития разрушения от рабочих нагрузок, а "2" — зона развития трещины при торможениях несущего винта "3 — участки стабильного роста трещины "4" — участки статического проскальзывания трещины h — шаг макролиний усталостного разрушения

В изломах по всем исследованным трещинам были выявлены мезолинпи усталостного разрушения, шаг которых возрастал в направлении развития процесса разрушения (рис. 13.45). Во всех трещинах шаг мезолиний монотонно нарастал в направлении роста трещины, что свидетельствовало о регулярном нагружении шпангоута от полета к полету вертолета. Блоки мезолиний усталостного разрушения характеризуют развитие трещины в каждом полете вертолета, как это было продемонстрировано выше применительно к вертолету Ми-2. Поэтому они были использованы для оценки длительности роста трещины в полетах и часах из условия средней продолжительности полета вертолета 30 мин (см. табл. 13.4). Сопоставление длительности роста усталостных трещин в разных зонах для каждого вертолета свидетельствует о том, что первыми зародились трещины А1 и Б1 при реализованной ими длительности 950 и 1550 ч соответственно. Каждая из указанных трещин не достигла своего предельного размера, и ее стабильный рост в эксплуатации еще мог продолжаться значительный период времени. Полученная оценка длительности роста трещин, с учетом того факта, что трещины были далеки еще от предельного размера, позволила сделать следующий вывод. В пределах существующего межремонтного ресурса в 1000 летных часов зародившаяся первой усталостная трещина непосредственно после ремонта не достигнет своего предельного состояния до поступления вертолета в следующий ремонт. [c.729]

Безаварийная работа конструкции допускает лишь трещину, не выщедщую в своем развитии за первую стадию, стадию стабильного развития. Результат фрактографического определения длины трещины, соответствующей первой стадии ее развития, может быть использован в практике на соответствующем элементе конструкции и служить основанием нормирования допустимой длины трещины (табл. 10). [c.109]

Скорость развития трещин при различных уровнях номинальных напряжений (рис. 6.19) носит немонотонный характер с ростом числа циклов нагружения. Причем на начальной стадии нг-гружения при высоких уровнях нагрузки она ноеит затухающий характер, который сменяется резким возрастанием скорости роста трещины. Затухание скорости роста трещины в первый период нагружения связано в основном с одновременным попеременным развитием в начальный момент двух трещин в зонах с максимальным развитием пластических деформаций и их значительным разветвлением от напряжения, перпендикулярного направлению действия осевой нагрузки. Чем выше уровень нагрузки, тем больше предельная величина трещин, при которых рост одной из них прекращается и дальнейшее развитие разрушения происходит за счет роста единственной (второй) трещины. При малых уровнях нагрузки (например, Пдн = 1 0 МПа, рис. 6.19) одновременный рост двух трещин протекал на небольшую величину (менее 0,1 мм), и в связи с этим на кривой скорости развития трещины отмечается ее стабильный рост уже на первом участке нагружения. Заключительная стадия нестабильного роста трещины обычно сопровождается изменением характера разрушения переход от разрушения отрывом к разрушению сколом. [c.241]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...