Нестабильное развитие трещин и вязкость разрушения при циклическом нагружении

НЕСТАБИЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН И ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.191]

В работах [232, 234, 356] показано, что для некоторых материалов характеристики вязкости разрушения при циклическом нагружении могут существенно отличаться от характеристик статической трещиностойкости. Циклическое деформирование металла у вершины трещины приводит к нестабильному (скачкообразному) ее развитию при КИН, меньших статической вязкости разрушения Ки. В настоящее время феноменология такого явления достаточно хорошо разработана и описана в работах [29, 197, 232, 234, 267, 356]. Тем не менее физическая природа скачков усталостной трещины изучена недостаточно. Попытаемся дать физическую интерпретацию этого явления. Выше (см. подраздел 2.3.2) была представлена модель, описывающая зарождение усталостного разрушения в масштабе зерна. Разрушение представлялось как многостадийный процесс, включающий зарождение микротрещин по границам и в теле фрагментированной субструктуры, возникающей при циклическом деформировании, стабильный рост микротрещин за счет стока дислокаций в их вершины, образование разрушения в пределах зерна при нестабильном росте микротрещин. Ограничение мае-штаба разрушения при нестабильном росте микротрещин размером зерна возникает в случае их торможения границами зерен или стенками фрагментированной структуры, т. е. при = Oi < 5с(ху), где X/ — накопленная деформация к моменту страгивания микротрещин. Если сгтах 5с(ху), то разрушение может распространяться в масштабе, большем чем размер зерна. [c.222]

Известные в литературе модели хрупкого разрушения тел с трещинами не учитывают изменение реологических свойств материалов в пластически деформируемой зоне у вершины трещины при циклическом нагружении образцов и динамический характер распространения трещины при ее нестабильном развитии и поэтому не позволяют прогнозировать влияние режимов циклического нагружения на характеристики вязкости разрушения и закономерности перехода от усталостного к хрупкому разрушению конструкционных сплавов. Это не позволяет обосновать расчеты предельной несущей способности и долговечности тел с трещинами при циклическом нагружении с учетом стадии их нестабильного развития и ответить на практически важные вопросы в каких случаях циклически нагружаемая конструкция с трещиной разрушится при нагрузках меньших, чем нагрузка, которую она может выдержать при статическом нагружении при каких условиях полное разрушение конструкции произойдет при первом скачке трещины, а при каких — после определенного числа скачков. [c.210]

Описанная модель разрушения конструкционных сплавов с тре-Ш.ИНОЙ при циклическом нагружении позволяет предложить схемы нестабильного развития усталостных трещин при переходе от усталостного к хрупкому разрушению конструкционных сплавов с трещинами в зависимости от соотношения величин К /с, Кю или К с и вида зависимости текущего коэффициента интенсивности напряжений от схемы нагружения и от размера развивающейся трещины. Эти схемы позволяют прогнозировать кинетику нестабильного развития усталостных трещин и определять характеристики вязкости разрушения, которые контролируют предельную несущую способность конструкционных сплавов с трещинами и конструкционных элементов из них, в зависимости от класса этого сплава и режимов циклического нагружения. [c.213]

На основе оригинальных экспериментальных исследований обоснованы скачкообразный характер развитая усталостных трещин для циклически разупрочняю-щихся сталей в охрупчепном состоянии и существенное снижение характеристик, вязкости разрушения этих сталей при циклическом нагружении по сравнению со статическим нагружением. Описана модель, позволяющая прогнозировать влияние цикличности нагружения на характеристики вязкости разрушения по реологическим-свойствам материалов и прогнозировать долговечность с учетом стадии нестабильного развития трещин. [c.5]

В литературе мало уделяется внимания третьему участку кинетической диаграммы усталостного разрушения (см. рис. 14). Обычно предполагается, что этот участок не представляет особого интереса так как в случае пластичных материалов на этом участке пластической деформацией охвачено все оставшееся сечение образца и имеет место вязкое разрушение, а в случае хрупких материалов разрушение образцов с трещиной происходит при характеристиках вязкости разрушения, близких к характеристикам, полученным при статическом монотонном нагружении. Однако исследования, выполненные в последние годы [162], показали, что для ряда материалов и условий нагружения разрушение при наличии треш,ин в условиях циклического нагружения может происходить при значениях характеристик вязкости разрушения, подсчитанных по общепринятым формулам, существенно более низких, чем при статическом нагружении, и сопровождаться скачками трещин (рис. 112). Очевидно, с практической точки зрения случай разрушения путем перехода от стабильного развития усталостной трещины к хрупкому разрушению при существенно более низких значениях характеристик вязкости разрушения является наиболее опасным и ему должно быть уделено достаточное внимание. В данной главе с использованием результатов, полученных в последние годы, рассматриваьотся нестабильное развитие усталостных трещин, условия перехода от усталостного к хрупкому разрушению и соответствующие этим условиям характеристики вязкости разрушения. [c.191]

Обобщение результатов исследований закономерностей стабильного и нестабильного развития усталостных трещин, характеристик вязкости разрушения конструкционных сплавов различных классов при статическом, циклическом и динамическом нагружениях при различных температурах и вариантах термической обработки образцов различных толщин, изложенных выше, позволило предложить и обосновать модель разрушения конструкционных сплавов с трещинами при циклическом нагружении fl65], которая учитывает влияние цикличности нагружения на изменение реологических свойств материала в пластически деформируемой зоне у вершины трещины и динамический характер распространения трещины после ее страгивания. Модель позволяет прогнозировать соотношения значений характеристик вязкости разрушения при различных видах нагружения и кинетику нестабильного развития усталостных трещин для материалов различных классов в зависимости от режимов циклического нагружения. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...