Оценка критических повреждений

ОЦЕНКА КРИТИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ [c.214]

Энергетические представления более важны для оценки критической длины трещины, когда освобождающаяся энергия превышает энергию, необходимую для долома. Заметим, что последняя может существенно зависеть от накопленного в процессе устойчивого роста трещины повреждения материала. [c.251]

В. М. Богданова с соавторами [3]. Модель использована для решения задач контактирования колеса с рельсом с учетом изнашивания поверхностей. Случайными являются параметры единичного акта — однократного прохождения колеса по рельсу. Характеристики взаимодействия колеса с рельсом в течение каждого единичного акта неизменны, но назначаются случайным образом с использованием соответствующих функций распределения. Единичный акт взаимодействия дает вполне конкретное расчетное приращение износа. Помимо пошаговой процедуры отыскания изношенного профиля обеих деталей, предусмотрен переход от одного вида изнашивания к другому в соответствии со специально сформулированным условием. Оценивается также накопление усталостных повреждений в рельсе, для чего выполняется расчет его напряженного состояния и по амплитуде касательных напряжений в каждой точке сечения рельса оценивается уровень накопленных усталостных повреждений за каждое единичное воздействие с колесом. Суммарное значение поврежденности сравнивается с некоторым допустимым уровнем для оценки критического состояния. [c.637]

В табл. 13 приведены результаты расчетов остаточного ресурса работы трубопроводов (минимальная толщина стенки 18 мм) по данным внутритрубной дефектоскопии после 15 лет эксплуатации. При этом наружные и внутренние дефекты рассматривали отдельно. Поскольку скорость коррозии внутренней поверхности труб выше, чем наружной, считали, что она определяет остаточный ресурс трубопровода, который рассчитывали, согласно изложенной выше методике, исходя из условия, что глубина повреждений не превысит 3,5 мм (рис. 39). Полученные значения остаточного ресурса трубопроводов справедливы в случае, если ремонт выявленных дефектных участков проводиться не будет. Эти значения можно трактовать так же, как время до завершения ремонта трубопроводов. Вероятность отказа трубопровода за время выработки определенного остаточного ресурса или возможность аварии из-за наличия дефектов, глубина которых превышает критические значения (график V), не поддается расчету, так как она близка к единице, и возможности ЭВМ недостаточны для проведения такого расчета. Для трубопроводов, которые могут иметь дефекты металла глубиной 5 мм, значения вероятности безотказной работы превышают 0,9997, что, в свою очередь, превосходит величины, регламентируемые в нормативно-технических документах [39, 75, 78, 94]. Тем самым подтверждается корректность методики оценки остаточного ресурса и критериев предельного состояния трубопроводов, которую предлагают авторы книги. [c.149]

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Преимущественное развитие усталостных трещин происходит в поверхностных слоях, что обусловлено более ранним по сравнению с остальным объемом металла повреждением поверхностных слоев из-за более раннего накопления в этих слоях критической плотности дислокаций [83]. Поскольку процесс усталости во всей массе протекает неоднородно, то для изучения изменения свойств в процессе циклического нагружения необходимы характеристики, которые позволяли бы судить о процессах, происходящих в локальных объемах металла. В связи с этим при изучении усталостного разрушения широкое применение нашли методы измерения твердости и микротвердости, рентгеновского анализа, оптической и электронной микроскопии. Результаты этих исследований представляют большой интерес для выявления сходства и различия кинетики накопления структурных повреждений и разрушения в условиях объемного циклического нагружения и при фрик-ционно-контактной усталости, поскольку аналогичные методы исследования широко применяются при трении. Методы интегральной оценки структурных изменений, такие, как измерение электросопротивления (проводимости), внутреннего трения, магнитных свойств, несмотря на то что требуют специальной подготовки образцов и соответственно испытательного оборудования, также могут быть полезны для исследования процессов трения. [c.33]

Увеличение критических температур хрупкости под действием радиационного облучения потребовало постановки соответствующих исследований вначале на небольших лабораторных (сечением 20-80 мм ), а затем на укрупненных образцах (сечением 2000—4000 мм ). Эти образцы предварительно подвергались внутриреакторному облучению при различных температурах и интегральных потоках. Наряду с этим был осуществлен цикл опытов по оценке влияния деформационного старения и циклических повреждений на сопротивление хрупкому разрушению. [c.40]

Одним из решающих факторов выбора того или иного вида уравнения повреждений является степень сложности лабораторных исследований материала. Постепенно совершенствуются физические и механические методы исследований, дающие представление о кинетике рассеянных повреждений в каждом отдельном образце. Наибольшее развитие получил метод измерения параметров петель упругопластического гистерезиса в условиях не только малоцикловой, но и многоцикловой усталости металлов [87, 881. Этот метод позволяет оценивать состояние повреждений, если критические параметры петель гистерезиса к моменту разрушения известны, путем сопоставления с обычными кривыми длительной прочности. Существует ряд других механических и физических методов оценки повреждений, например, снятие характеристик сигналов акустической эмиссии [211, регистрация [c.96]

Наряду с теорией длительного разрушения (накопления повреждений и трещинообразования) существует и другой способ оценки долговечности элемента материала, не имеющий прямого отношения ни к физическому разрушению, ни к потере устойчивости равномерного вязкопластического деформирования с локализацией деформаций в виде шейки или вздутости (см. п. 1.3). Долговечность при ползучести, протекающей при постоянном условном напряжении, рассматривается как время, за пределами которого этот деформационный процесс, описываемый определенным уравнением механических состояний, теоретически не может продолжаться. Критический момент можно определить различными способами, в зависимости от применяемого типа уравнения механических состояний. Традиционный и простейший подход состоит в следующем (ср. [71, 991). Допустим, что процесс ползучести при линейном напряженном состоянии в условиях постоянства растягивающей силы (или иначе — постоянства условного напряжения) описывается уравнением (2.52). Истинное напряжение изменяется при этом по закону [c.108]

Оценка уровня накопленного повреждения при двухчастотном высокотемпературном малоцикловом нагружении основана на использовании закономерностей развития деформаций и суммирования компонентов повреждений от низко- и высокочастотной составляющей деформаций (напряжений). Для случаев регулярного двухчастотного нагружения на основе гипотезы линейного суммирования повреждений с привлечением характеристик статических и циклических (для одночастотного режима нагружения) свойств материала разработаны алгоритм и программа расчета повреждений в каждом цикле нагружения с их последовательным суммированием до достижения суммарным накопленным повреждением критического уровня [11]. [c.261]

В соответствии с деформационно-кинетическими критериями малоцикловой прочности достижение предельного состояния определяется суммой усталостного и квазистатического повреждений, критическое значение которых принимается равным единице. Оценка накопленных квазистатических и усталостных повреждений производится на основе линейного закона суммирования. [c.4]

Основное допущение, обычно принимаемое всеми исследователями усталости в условиях действия спектра нагрузок, состоит в том, что воздействие циклических напряжений некоторой заданной амплитуды приводит к усталостному повреждению, величина которого определяется числом циклов воздействия напряжений этой амплитуды, а также полным числом таких циклов до разрушения неповрежденного образца. Далее предполагается, что возникшие повреждения остаются неизменными и воздействие в некоторой последовательности напряжений различной амплитуды приводит к накоплению повреждений, причем полная поврежден-ность равна сумме приращений поврежденности, производимых воздействием напряжений каждой отдельной амплитуды. Когда полная накопленная поврежденность достигает некоторой критической величины, происходит усталостное разрушение. Хотя указанный подход в принципе достаточно прост, на практике возникают серьезные трудности, поскольку не ясно, как правильно оценить поврежденность, вызываемую воздействием напряжения некоторой заданной амплитуды St в течение определенного количества циклов rii- К настоящему времени предложено много гипотез накопления повреждений, которые позволяют определить поврежденность при воздействии напряжения некоторой заданной амплитуды и просуммировать приращения поврежденности для оценки возможности разрушения при воздействии спектра нагрузок. [c.240]

Феноменологическая оценка разрушения твердого тела на основании критерия прочности в общем случае ничего не говорит о характере тех процессов, которые привели к потере несущей способности, хотя некоторые критерии могут иметь определенную физическую интерпретацию. Использование совокупности критериев может позволить в рамках феноменологического подхода различать механизмы разрушения. Концепция описания критического состояния материала с помощью более чем одного уравнения ярко выражена в теории прочности Я.Б. Фридмана [67]. В работе А.А. Ильюшина [104] введено понятие повреждения частицы материала и на основании мер повреждений записана совокупность критериев прочности, каждый из которых соответствует разрушению определенного типа. [c.111]

Разрушение материала конструкции при произвольном неупругом деформировании проходит в несколько стадий. Первая (инкубационная) стадия характеризуется накоплением повреждений — образованием распределенных по объему материала микродефектов (микротрещин), которые растут, сливаются и образуют макротрещины. На второй стадии происходит квазистатический рост макротрещин до критических размеров. Третья стадия характеризуется динамическим развитием трещин. Независимо от того, какое условие принято в качестве критерия разрушения элемента конструкции возникновение макротрещин определенных размеров или развитие последней до критических размеров и разделение конструкции на части, — при оценке общего или остаточного ресурса основную роль играет первая стадия разрушения. [c.268]

Точное и строгое осуществление предлагаемого подхода довольно сложно и приводит к чрезвычайно громоздким уравнениям. С другой стороны, основные результаты механики разрушения имеют весьма простой вид. Чтобы достичь согласия, следует насколько возможно упростить аналитическую часть вычислений, опустив множители порядка единицы, а также малые дополнительные члены. Поэтому многие соотношения, приводимые в дальнейшем — приближенные, а часть из них содержит знак равенства порядка величин. Примером служит оценка (4.41) критического уровня повреждений. [c.139]

Далее были выполнены расчетно-аналитические работы для определения критических размеров дефектов в ТОТ, остаточного ресурса трубного пучка, а также оценки достоверности дефектоскопического контроля, влияния достоверности контроля и гидроиспытаний на надежность трубного пучка, величины течи теплоносителя через сквозные трещины и, наконец, комплексной оценки безопасности эксплуатации трубных пучков с учетом их повреждений, выполненных технических мероприятий в ППР-96 и предстоящих условий эксплуатации. [c.221]

Рассмотрим условия, опреде.пяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины и до критической /с, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как известно, имеет определенный допуск на размер не-обиаружпваемых дефектов). К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов иитеисивиости напряжений (Кс или Я/с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций я елательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [c.272]

В результате обработки определяется статистическая оценка средней зависимости величины повреждения от наработки (рис. 4.3.5) по опыту эксплуатадаи. Эта же зависимость определяется по результатам лабораторных (стендовых) испытаний с использованием расчетного эквивалента. Проводится статистическая проверка гипотезы о непротиворечии данных опыта эксплуатации результатам испытаний. Если гипотеза не отвергается, полученный ранее расчетный эквивалент изменению не подлежит. Если гипотеза признается несправедливой, в качестве уточненного значения эквивалента принимается эксплуатационный , однако только в том случае, если он меньше расчетного. Другими словами, отказ от расчетного эквивалента проводится лишь в запас надежности. Все остаточные ресурсные характеристики и правила эксплуатации, относящиеся к рассматриваемому критическому месту, приводятся в соответствие с уточненным эквивалентом. [c.448]

В параграфе 5 главы I было показано, что важной характеристикой кинетических диаграмм усталостного разрушения является пороговый коэффициент интенсивности напряжений. С практической точки зрения эта величина имеет большое значение, так как определяет по существу предел выносливости образца или детали с трещиной определенного размера. Как и предел выносливости гладких образцов, пороговый коэффициент интенсивности напряжений, который представляется в виде размаха или максимального значения за цикл [kKth, зависит от коэффициента асимметрии цикла нагружения, окружающей среды, частоты нагружения, температуры и т. п. В некоторых случаях эта характеристика зависит и от толщины образцов 146, 3061. При всех одинаковых условиях пороговый коэс х зициент интенсивности напряжений является постоянной величиной для данного материала при глубине трещины больше определенного размера 158, 233, 246, 258, 263, 280, 315, 336]. Этот размер для каждого материала свой, и чем ниже предел выносливости гладкого образца, тем больше этот критический размер. Для применяемых в практике материалов критическая глубина трещины может быть весьма различной — от 0,05 до 1 мм 1232]. Если глубина трещины ниже критического размера, то значение порогового размаха коэффициента интенсивности напряжений снижается. Причину этого следует видеть в том, что для оценки напряженного состояния материала с трещиной и без нее применяют принципиально различные критерии. При использовании асимптотического распределения напряжений в вершине трещины (критерий — коэффициент интенсивности напрял<ений), длина которой стремится к нулю, коэффициент интенсивности напряжений, определяемый по формуле К — = УаУа, также стремится к нулю. Однако это не значит, что условия продвижения такой малой трещины отсутствуют. Известно, что прочность материала в частности определяется такими характеристиками, как ао,2, Од. В подходах, где пренебрегали трещинами, например в работе [142], интенсивность накопления усталостного повреждения связывается с размахом пластической деформации. [c.88]

Поскольку и зарождение трещины, и разрушение образца вследствие потери целостности обусловлены одними н теми же механизмами, то представляет интерес установить условия, при которых более вероятен тот или иной тип разрушения. Полудетерминистиче-ская оценка для критического значения меры повреждений, при котором вероятность зарождения трещины не мала, вытекает из формулы (4,47). С точностью до соотношения 1 — 1 имеем [c.141]

В процессе пластической деформации происходит взаимодействие дефектов кристаллической решетки, в частности, дислокаций, которое обусловливает деформационное упрочнение металлов. Современные теории стремятся объяснить наблюдаемые экспериментальные кривые деформационного упрочнения и определить зависимости напряжений и деформаций, исходя, в основном, из расположения и взаимодействия дислокаций. Справедливость различных теорий, каждая из которых содержит ряд произвольно выбранных параметров, обусловливается большим или меньшим соответствием экспериментальным данным [53]. Принципиально новые научные положения о стадийности пластической деформации, рассмотренные выше, отражают развитие и накопление в материале повреждений — деструкционный характер деформирования. Изучение напряжений и деформаций и их соотношения при деформировании с позиций выявления и оценки нарушений сплошности в материале и полученные в этом направлении результаты позволили установить закономерности поведения материала, вскрывающие деструкционный характер деформирования. Впервые на диаграммах напряжение — деформация выявлена критическая точка, которая определяет переход к преимущественно деструкционной стадии деформации. На основании параметров диаграммы 5—61/2 разработаны пути количественной оценки степени деструкции пластически деформированного металла. [c.22]

Первоначально поток света всегда взаимодействует с электронами материала. Поглощаемая электронами энергия, проявляющаяся в конце концов в виде возбуждения атомов, превращается в тепло. Почти при всех условиях трансформация электронного возбуждения в тепло происходит за времена порядка 1 пс и может считаться мгновенной. Поэтому основной процесс импульсного пучкового отжига заключается в поглощении энергии, достаточной для плавления слоя, толщина которого по крайней мере равна толщине слоя, повреждегаого имплантацией, с последующей жидкофазной эпитаксиальной рекристаллизацией. Вследствие этого критическим параметром процесса является энергия, которую необходимо сообщить поверхности образца, чтобы достичь температуры плавления. Для оценки пороговой энергии, необходимой для плавления поверхности, рассмотрим в качестве примера поврежденный имплантацией слой толщиной с оптическим коэффициентом поглощения находящийся над кристаллом с коэффициентом поглощения Пусть поверхность имплантированного образца освещается лазерным импульсом с интенсивностью /о и длительностью г , а коэффициент отражения поверхности равен К. Предполагается, что интенсивность излучения лазера достаточно низка, чтобы преобладало однофон-ное поглощение. [c.160]

С учетом масштабного фактора, например для конкретной литой детали грузового вагона среднее значение сопротивления отрыву (Го1р = 838 МПа. Для оценки сдвига критической температуры от циклического повреждения АГз в первую очередь определяют значения предела текучести неповрежденного и поврежденного в эксплуатации материала. Установлено, что зависимость предела текучести от температуры выражается формулой [c.200]

Все вмятины расположены на нижней части газопровода, что позволяет предположить, что трубы были повреждены в процессе строительства. Ни утонения стенки, ни других дефектов на вмятинах не зафиксировано. Газопровод отработал более 20 лет. В начальный период его эксплуатации произошло несколько отказов с разрушением труб. В дальнейшем аварий не бьшо. По-видимому, таким образом раскрьшись дефекты и повреждения критических размеров. Для экспертной оценки в шурфах поврежденности труб было намечено 8 участков с наиболее глубокими вмятинами. [c.87]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...