Критерии (разрушения при сложном напряженном состоянии

Кривые длительной прочности, приведенные на рис. 1.9, представляют собой линии регрессии, уравнения которых получены с помощью корреляционного анализа. Кривую длительной прочности трубчатых образцов при одноосном растяжении использовали для оценки правомочности разных критериев разрушения при сложном напряженном состоянии. Результаты испытаний трубчатых образцов при сочетании растяжения с кручением и чистом кручении объединялись в одну совокупность (табл. 1.4), для которой определяли [c.13]

Из представлений кинетической природы прочности твердых тел [57] вытекает утверждение об отсутствии принципиальных различий в общих закономерностях разрушения при кратковременном и длительном разрыве. На этом основании можно предположить, что влияние вида напряженного состояния на сопротивление разрушению при активном и пассивном деформировании подчиняется одним и тем же качественным закономерностям. Это обстоятельство важно потому, что оценка состоятельности того или иного критерия проводится сопоставлением результатов испытаний при сложном напряженном состоянии с данными расчета, экспериментальных же данных для такой проверки при кратковременном разрыве твердых тел гораздо больше, чем опытов по разрушению при сложном напряженном состоянии в условиях ползучести. Следовательно, общие закономерности влияния вида напряженного состояния на сопротивление разрушению можно выявить с большей достоверностью обработкой и анализом результатов испытаний при кратковременном разрыве и в условиях ползучести. [c.130]

Например,-критерий типа (4.9), как отмечалось выше, не способен отразить влияние двухосных равных растяжений на сопротивление разрушению. В то же время необходимо иметь в виду, что в материале с пониженными. характеристиками пластичности и повышенным сопротивлением деформированию напряженность металла в зонах микронеоднородности сохраняется длительное время, увеличивая вероятность преждевременных (по сравнению с оценками по результатам испытаний при одноосном растяжении) хрупких разрушений при сложном напряженном состоянии. Это является еще одним подтверждением [c.139]

Условия циклического нагружения элемента материала описываются, вообще говоря, большим числом независимых параметров. Даже в случае относительно простого синфазного нагружения, когда все компоненты напряжений изменяются с равными периодами с совпадением по фазе, либо со сдвигом фаз на 7г, количество независимых параметров может достигать 12. Опытная проверка критериев усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии чрезвычайно трудоемка, и имеющиеся экспериментальные данные немногочисленны. Большинство известных исследований посвящено плоскому неоднородному напряженному состоянию, которое возникает в случае одновременных синфазных изгиба и кручения сплошных цилиндрических образцов. [c.347]

В связи с необходимостью получения характеристик усталости материала в различных напряженных состояниях — при кручении для определения предела выносливости т ь при сложном напряженном состоянии (одновременном кручении и изгибе, действии внутреннего давления и др.) проводятся соответствующие испытания и обосновываются условия (критерии) усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии (плоском и объемном) [11]. [c.75]

Для оценки сопротивления материалов длительному разрушению при сложном напряженном состоянии по результатам испытаний при простейших нагружениях рекомендуется ряд критериев. По одним данным, критерием длительной прочности может служить интенсивность нормальных напряжений [192, 402], по другим — максимальное нормальное напряжение [120] или критерий в виде полусуммы интенсивности напряжений и максимального нормального напряжения [407] ц = - В работе [c.172]

Технические критерии статического и усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии, применяемые обычно в расчетах на прочность / — IV теории прочности и их обобщения [6]), имеют дело только с макроскопическими напряжениями и деформациями (I рода). Последние являются усредненными величинами, определяемыми для всего поликристаллического образца в целом, В частности, критерием разрушения по первой теории прочности служит равенство максимального главного напряжения его критическому значению Рр, равному сопротивлению разрушению при простом одноосном растяжении поликристаллического образца. Действительная картина разрушения сложнее. Задолго до полного разрушения всего образца, при напряжениях, значительно меньших разрушающего, в нем появляется множество микроскопических трещин, свидетельствующих о разрушении отдельных элементов структуры. Это явление легко понять, если учесть, что макроскопические напряжения являются средними по отношению к структурным или микроскопическим напряжениям (П рода), которые могут быть как меньше, так и значительно больше макроскопических напряжений в любом данном сечении тела. Максимальные из числа микроскопических растягивающих напряжений, достигая местной (локальной) прочности материала, приводят к образованию микротрещин. В связи с этим очевидно, что расчет по обычным техническим критериям прочности противоречив, поскольку в основу его положено предположение, по которому разрушение вызывается средними (макроскопическими), а не максимальными (из числа микроскопических) напряжениями. Дело обстоит точно так же, как если бы расчет на прочность пластинки с отверстием производился по номинальным напряжениям, без учета концентрации напряжений у отверстия и независимо от формы и размеров отверстия. В структуре технических материалов (сталей, чугунов, бетона и даже стекла) роль концентраторов напряжений принадлежит особенностям микроскопической структуры (кристаллитам, неметаллическим включе-50 [c.50]

Влияние сложного напряженного состояния. Для оценки сопротивления длительному разрушению в условиях сложного напряженного состояния предложен ряд критериев, устанавливающих связь предела длительной прочности при одноосном растяжении (Гд.п с напряжениями, под действием которых деталь (образец) разрушается при сложном напряженном состоянии. Условия длительного разрушения при сложном напряженном состоянии целесообразно рассмотреть с позиций, изложенных на стр. 81, только вместо <Гв в табл. 2.2 нужно записать <Гд.п. [c.153]

Мы видим, что радиус критического объема постоянен для этих двух предельных случаев комбинированного нагружения. Чтобы проверить другие случаи комбинированного нагружения, по значению г,, = 0,077 дюйм построим в пространстве теоретическую огибающую разрушения (рис. 16). Великолепное совпадение теории с экспериментом [70, 74] в первом квадранте пространства к к (комбинированное нагружение — растяжение и сдвиг) является достаточным доказательством того, что при сложных напряженных состояниях, характеризуемых критерием разрушения в виде тензорного полинома (3), разрушение начинается с разрушения постоянного объема Гс. [c.239]

Разработка многопараметрических критериев является попыткой дальнейшего уточнения оценки прочности при сложном напряженном состоянии. Однако необходимость определения большого числа коэффициентов, выражающих относительную роль нормальных и касательных напряжений в механизме разрушения, требует проведения испытаний при разных напряженных состояниях, температурах и длительностях, что затрудняет применение таких многопараметрических критериев прочности и проверку их достоверности. [c.17]

Для оценки статической прочности при сложном напряженном состоянии используют критерии прочности или разрушения, зависящие от напряженного и деформированного состояния, а также механических свойств материала. Эти критерии по" зволяют перенести результаты опытов по разрушению образцов при простых напряженных состояниях на случай сложных напряженных состояний. В курсах сопротивления материалов их называют теориями или гипотезами прочности. [c.589]

Статистический критерий опасности разрушения материалов при сложном напряженном состоянии. Машиностроение , 1971, № 1, с. 51—58. [c.36]

Первая попытка создания критерия термической усталости материала при сложном напряженном состоянии была, по-видимому, сделана В. Н. Кузнецовым [215]. Исходя из того, что термоусталостное разрушение обусловливается не просто величиной суммарной работы [531 ], а существенно зависит от величины амплитуды деформации (работа деформации обратно пропорциональна амплитуде деформации), В. Н. Кузнецов распространяет это соотношение на случай сложного напряженного состояния и получает обобщенный критерий в виде [c.197]

Более общие формулы для оценки усталостной прочности при сложном напряженном состоянии приведены в работах [3, 4, 12]. Отправной точкой при построении этих формул являются теории прочности для статического нагружения. Поскольку усталостное разрушение есть процесс накопления и развития местных пластических деформаций, то естественно, что наиболее удачные критерии получают обобщением критерия Сен-Венана и критерия Губера—Мизеса в теории пластичности. Подробнее об опытных данных и приемах расчета с учетом различных факторов см. в работах [12, 14, 15]. [c.154]

Таким образом, последние годы отмечены значительным прогрессом в развитии теории прочности материалов при сложном напряженном состоянии. Критерии (6.8) и (6.10) получили экспериментальную проверку на сильно анизотропных материалах типа стеклопластиков [34, 39, 86, 132, 1561, изотропных жестких полимерах [97, 156]. Критерий (6.14) проверен в опытах на металлах и сплавах, а также на некоторых жестких пенопластах [130, 131, 1341. Наряду с этим имеются работы, посвященные проверке пригодности традиционных критериев прочности к описанию предельных свойств полимеров при кратковременном нагружении. В опытах А. М. Жукова [681 установлено, что в первом квадранте плоскости главных напряжений разрушение оргстекла удовлетворительно описывается теорией наибольших нормальных напряжений. Данные по пределам текучести этого материала, опубликованные в [194, 254), в том же квадранте хорошо согласуются с критерием Мизеса, а при двухосном растяжении—сжатии — с видоизмененным критерием Мизеса, учитывающим различия в сопротивлении оргстекла (ПММА) растяжению и сжатию [1941. В [208, 2091 представлены результаты испытаний образцов из [c.209]

Таким образом, намечается путь оценки опасности при сложном напряженном состоянии. Сначала совершаем переход от сложного напряженного состояния к эквивалентному ему линейному напряженному состоянию, т. е. находим эквивалентное напряжение, а затем сопоставляем его с экспериментально найденным опасным напряжением при испытаниях на растяжение. Переход от сложного напряженного состояния к эквивалентному осуществляется с помощью критериев прочности, построенных на предположениях о механизме разрушения (или перехода в пластическое состояние) или на гипотезах об ответственности за разрушение (или за переход в пластическое состояние) того или иного физического фактора. Это предполагает существование большого количе- [c.356]

Работы по установлению критерия разрушения, наиболее адекватного экспериментальным данным при сложном напряженном состоянии, продолжаются и в последнее время. Так, в работе [87] время до разрушения определяется по формуле (2.106), где за напряжение принимается эквивалентное напряжение сгэ [c.153]

Таким образом, расчет в условиях сложного напряженного состояния сводится к расчету при обычном растяжении. Весь вопрос заключается только в том, как определить эквивалентное напряжение. И вот здесь нам приходят на помощь те самые критерии пластичности и разрушения, о которых обстоятельно было рассказано на предыдущих лекциях. Мы начнем с критерия максимальных касательных напряжений. [c.81]

Итак, мы рассмотрели принципы подхода к расчету на прочность элементов конструкций в условиях сложного напряженного состояния. Решение задачи, как мы видели, сводится к расчету при простом растяжении путем предварительного определения эквивалентного напряжения по одному из критериев пластичности или хрупкого разрушения. Однако определение — это еще не расчет на прочность. Вне поля зрения у нас остался выбор расчетной схемы и выбор достаточного коэффициента запаса. Об этом уже упоминалось на одной из первых лекций, но необходимо говорить снова и снова. [c.92]

Если тензоры поверхности прочности по напряжениям Ft, Fij определены для какого-нибудь одного направления 6 в материале, то критерий разрушения для произвольного сложного напряженного состояния находится подстановкой выражений (8) в формулу (56) и решением получившегося при этом алгебраического уравнения. Поскольку компоненты Fij, найденные [c.414]

Анализируя результаты, представленные на рис. 15 и 16, можно заключить, что знание поверхности прочности, построенной по результатам основных экспериментов, позволяет предсказать момент начала разрушения при любом сложном напряженном состоянии. Для того чтобы убедиться в этом окончательно, можно провести сравнение различных критериев, используя имеющийся в настоящее время обширный экспериментальный материал для трехмерного пространства напряжений (ai, 02, ае) и снося эти данные на плоскость (аь ао). Схема такого сравнения показана на рис. 17, где функция а, а-2, ае) описывает исследуемую поверхность прочности, (о , 02, Об)—предсказываемое соответствующим критерием разрушающее напряженное состояние при заданной радиальной траектории нагружения, (а, а, а ) — экспериментально найденное разрушающее напряженное состояние. Отклонение экспериментальных разрушающих напряжений от предсказываемых теорией обозначается через АТ . Относительное отклонение теории от эксперимента на плоскости (ai, 02) обозначается через AR>2 и может быть вычислено по формуле [c.471]

Композит под действием растяжения представляет собой известный пример, когда прочность образца, вырезанного под углом к оси армирования, существенно отличается от прочности образца, ориентированного вдоль направления армирующих волокон. В обоих экспериментах образцы вроде бы подвержены одному и тому же простому растяжению, но разрушение происходит, когда проекция тензора напряжений на направление тензора прочности достигает критического значения соответствующего тензора прочности. Очевидно, что для того, чтобы сопоставлять прочности при простом и сложном напряженных состояниях, необходимо при помощи математических методов анализа напряженных состояний преобразовать конкретные тензорные свойства в критерий разрушения. [c.211]

Критерий разрушения должен удовлетворять двум основным требованиям. Первое фундаментальное требование заключается в том, что поскольку прочность есть свойство, характеризующее материал, то критерий разрушения не должен зависеть от выбора системы координат. Согласно второму требованию, в критерии разрушения должны быть сохранены тензорные свойства напряжений. Это практическое требование, определяемое нашим желанием использовать математический анализ напряжений для предсказания прочности материала в условиях сложного напряженного состояния по известным значениям прочности при простых напряженных состояниях. [c.212]

Функция / (а) в уравнениях (3.22), (3.27), (3.29) обобщается некоторой функцией / oij, R ) указанных двенадцати параметров. Формулы суммирования повреждений (3.24), (3.28), (3.33), остаются в силе, но для их использования необходимо знать числа Np)i при сложных циклических напряженных состояниях соответствующих блоков. Эту информацию можно получить опытным путем, однако для инженерных расчетов она не годится. Поэтому необходимо располагать таким критерием многоцикловых усталостных разрушений, который позволял бы находить числа циклов до разрушения при сложном циклическом напряженном состоянии на основании кривых усталости, полученных при испытаниях на линейное напряженное состояние. Эта задача [c.87]

Выражения для могут быть заимствованы из некоторых критериев усталостных разрушений, предназначенных для проверки прочности при стационарных режимах сложного циклического нагружения. Подобных критериев предложено достаточно много [33, 56]. Они получены в разное время на основе обобщения результатов испытаний на усталость при плоских циклических напряженных состояниях. В табл. 3.1 даны некоторые наиболее удобные выражения приведенных напряжений а для критериев усталостных разрушений, представленных в виде а—Все эти выражения справедливы только в случае одинаковых периодов изменения всех компонентов напряжений. Кроме того, они обладают тем общим недостатком, что не учитывают средней за период цикла шаровой части тензора напряжений, которая оказывает существенное влияние на сопротивление усталости (особенно при трехосном напряженном состоянии). Известно, что наложение всестороннего сжатия увеличивает предел выносливости, однако числовые данные практически отсутствуют. [c.88]

Изложение вопроса о критериях разрушения при сложном напряженном состоянии проведем, основываясь на положениях, развитых в работе [38]. Для определения условий макроскопического разрушения при сложном напряженном состоянии обычно сравнивают критическое напряжение (Гпред (Г) с эквивалентным (Га, значение которого может быть определено как функция [c.81]

Для описания условий длительного разрушения при сложном напряженном состоянии обычно используют те же силовые критерии, что и предложенные для кратковременного разрыва (см. п. АЗ. 1.2), а именно Сдобырева (№ 6), Трунина (№ 7), в которых [c.99]

В процессе длительного статического нагружения в результате-действия высокой температуры и накопления деформаций ползучести в большинстве конструкционных материалов, особенно в жаропрочных никелевых сплавах, являющихся метастабильными, происходят структурные изменения, связанные с выпаданием, коагуляцией и растворением упрочняющих фаз, в результате чего изме-HHef H соотношение между прочностью зерен и их границ, происходит охрупчивание материала, изменяется тип разрушения. При-наличии указанных изменений в механизме разрушения, трудно ожидать, что критерий длительного разрушения при сложном напряженном состоянии окажется независимым от температурно-временного диапазона испытаний и свойственных ему изменений в структуре и особенностях разрушения материала. Большая серия опытов Джонсона, проведенных при сочетании растяжения с кручением на молибденовой стали при Г=500°С, меди при 7 = 250°С [c.12]

В подавл 1ющем большинстве конструкций реализуется сложное напряженное состояние, которое в каждой точке характеризуется тремя главными напряжениями а , 0 ,0з. Определим, при каком сочетании этих напряжений произойдет разрушение. Для решения этой задачи было проведено большое количество исследований, но полного решения пока не имеется. Одной из причин такого положения является то, что в реальных условиях возможно выполнение преимушественно лишь экспериментов на растяжение—сжатие. На базе этих данных нужно суметь построить критерий прочности для сложного напряженного состояния. Решению этой задачи помогают гипотезы прочности, подлежащие последующей экспериментальной проверке, после чего появляется возможность сформулировать соответствующие критерии прочности. Ввиду сложности задачи и большого разнообразия как свойств материалов, так и условий эксплуатации изделий этих критериев выработано несколько. Применение этих критериев должно соответствовать их назначению и границам достоверности. Ниже описаны основные критерии прочности. [c.161]

Критерии разрушения разрабатывают для того, чтобы иметь возможность описать прочность материала при сложном напряженном состоянии. К двум наиболее важным характеристикам критерия относятся его свойство достаточно точно описывать экспериментальные результаты и простота использования. Все современные инженерные критерии являются феноменологическими. Микромеханические явления, возникающие в процессе разрушения, рассматриваются постольку, поскольку они проявляются в макромеханическом поведении материала. Единого математического подхода к описанию поверхности разрушения не существует, поэтому в литературе можно найти множество применяемых критериев. Здесь обсуждаются только некоторые из них, наиболее распространенные. Выбор группы критериев или жакого-то конкретного критерия определяется достаточно общими и в известной степени субъективными соображениями. Он зависит от имеющегося объема экспериментальных данных, описывающих характеристики, материала выбранной концепции расчета (по предельным или максимальным расчетным нагрузкам), допустимого уровня нарушения сплошности материала при нагружении и от склонности к тому или иному подходу при анализе прочности конструкции. [c.79]

При испытании лабораторных стандартных образцов (растяжение-сжатие) оказывается, что 93% всех эспериментальных точек укладываются в полосу л 1 2,0. Относя этот разброс за счет свойств материалов, погреяп-юсть самого критерия для сложного напряженного состояния с вероятностью 93% характеризуется кратностью 5/2 = 2,5 Таким образом, расхождение расчета с экспериментом при сложном напряженном состоянии не более в 2,5 раза по числу циклов до разрушения является удовлетворительным. [c.120]

Уравнения g t p=A—m Ig ra. где Лит — коэффициенты, определяемые расчетом, приведены в табл. 1.5. Из кривых, приведенных на рис. 1.10, и данных табл. 1.5 следует, что из однопараметрических критериев oi, ш, (о1 + сг )/2 лучшее соответствие результатов испытаний при сложном напряженном состоянии данным, полученным при одноосном растяжении, дает использование Oi (кривая 3) наихудшее соответствие получено в случае применения в качестве критерия разрушения сгц (кривая 2) как в области до перелома на кривой, так и, особенно, после перелома. Использование критерия СдобЫрева аэ= ( С] + аг)/2 (кривая 4) несколько улучшает сходимость результатов в области до перелома, однако за переломом кривая, построенная с использованием критерия, прохо- [c.15]

Статистическое обобщение теории Кулона — Мора проведено С. Д. Волковым на основе новой модели микроскопически-неод-нородной среды. Гипотеза слабого звена является исходой предпосылкой статистической теории Фишера и Холломона. Интересные подходы при описании прочности стохастически неоднородных тел развиваются в работах В. В. Болотина. Попытка построения критерия хрупкой прочности при сложном напряженном состоянии с позиций линейной механики разрушения сделана В В. Панасюком. [c.7]

Точность любого критерия оценивается путем сопоставления результатов расчета и данных опыта. Известные экспериментальные далные о закономерностях деформирования и разрушения материалов при сложном напряженном состоянии весьма ограничены, что объясняется большими методическими трудностями при постановке опыта. Эти трудности значительно возрастают при проведении испытаний в условиях высоких и низких температур. По ш13ко- и высокотемпературной прочности материалов при сложном напряженном состоянии в литературе опубликованы лишь качественные результаты, практически полностью отсутствуют какие-либо данные о принципах конструирования соответствуюшдх испытательных средств. Этим вопросам во втором разделе уделено особое внимание. Здесь, в частности, подробно описаны методики и экспериментальные установки, разработанные и созданные в Институте проблем прочности АН УССР под руководством и ири непосредственном участии авторов, проведен анализ основных экспериментальных результатов по изучению законов упрочнения и критериев предельного состояния наиболее типичных представителей отдельных групп конструкционных материалов в различных условиях механического и теплового нагружения. [c.8]

Соответствие поведения материалов в условиях ползучести при сложном напряженном состоянии тому или иному критерию разрушения зависит от особенностей накопления деформации ползучести на третьем участке кривой и характера треш,инообразования. В случае, если разрушению предшествует накопление значительной деформации, то разрушение, как и ползучесть, определяется интенсивностью напряжений оГ или максимальными касательными напряжениями. В случае образования большого числа трещин перед разрушением и относительно. хрупкого излома за критерий разрушения может быть принято максимальное главное напряжение [34]. [c.30]

Трунин И. И. Обобщенный критерий сопротивления разрушению материа лов при сложном напряженном состоянии. — Изв. вузов. Машиностроение , 1968 № 8, с. 50—55. [c.64]

В работе [102] предложен энтропийный критерий разрушения, предполагающий, что разрушение наступает при достижении приращением плотности энтропии некоторого критического значения 5, являющегося характеристикой материала. Несмотря на недостатки, присущие этому критерию, он позволяет учесть влияние на разрушение различных немеханических факторов. Критерий справедлив как для малых, так и для больших деформаций при сложном напряженном состоянии. Он получил свое дальнейшее развитие в трудах Э. Э. Лавендела, В. Г. Масленникова [21], В. И. Дырды [12], где исследовалась применимость энтропийного критерия для описания разрушения вязкоупругих материалов типа резины в условиях циклического деформирования. Однако из-за сложности измерения ряда эмпирических коэффициентов критерий не получил широкого внедрения в практику инженерных расчетов. [c.63]

В геометрически сложных конструкционных элементах имеются области сложного напряженного состояния. Материал в этих областях с возрастанием степени его нагруженности (при увеличении внешних усилий) проходит упомянутые три стадии упругого и упругопластического деформирования, а также стадию разрушения. Считается, что можно подобрать такой параметр, который характеризует степень нагруженности материала в условиях сложного напряженного состояния аналогично тому, как это делается с помощью понятия напряжения а при простом растяжении. Упомянутый параметр (или критерий) обычно имеет размерность напряжения. В этом случае он называется эквивалентным напряжением с обозначением через Од Введение этого понятия означает, что любому сложному напряженному состоянию всегда можно сопоставить эквивалентное ему (по степени нагруженности) напряженное состояние простого растяжения. Отсюда следует, что различные сложные напряженные состояния (с различными соотношениями между главньЕми напряжениями а,, Оа, Од) эквивалентны друг другу, если характеризуются одним и тем же значением В частности, при любом сложном напряженном состоянии материал переходит в состояние предельной упругостРЕ при условии [c.134]

При переходе к сложному напряженному состоянию простота формулировки Ашкенази в установлении связи между пределами прочности для различных одноосных напряженных состояний не сохраняется. Для случая обобщенного плоского напряженного состояния Ашкенази [2] предложила критерий разрушения, который можно записать в виде [c.446]

В каждом из слоев многонаправленного слоистого композита возникает сложное напряженное состояние, даже если композит в целом находится под действием одноосного напряжения. Следовательно, и в простейшем случае нагружения композита начало разрушения слоя должно определяться при помощи соответствующего критерия предельного состояния. Предложено много разновидностей критериев прочности однонаправленных композитов, рассматриваемых как однородные анизотропные материалы (см., например, [10] ), в форме, удобной для описания экспериментальных данных. В основу этих критериев положена гипотеза, согласно которой однонаправленный волокнистый композит считается однородным анизотропным материалом. Можно ожидать, однако, что для оценки предельного состояния композита потребуется рассмотрение таких деталей механизма разрушения, которые определяются неоднородностью материала на уровне армирующего элемента. Дело в том, что виды разрушения, вызванные разными по направлению действия напряжениями, имеют принципиально различающиеся особенности. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...