Кинетическое уравнение накопления повреждений

Кинетическое уравнение накопления повреждений [c.131]

Для описания процесса накопления повреждений материала используют различные варианты кинетических уравнений накопления повреждений, однако все они справедливы для нагружений, близких к простым, а также для стационарных процессов. Большинство уравнений накопления повреждений не связаны с уравнениями, описывающими поведение материала и, следовательно, не могут учитывать влияния истории нагружения на процесс накопления повреждений. Кроме того, они не учитывают влияния повреждений на неупругое поведение материала и таких важных процессов, как охрупчивание и залечивание, на накопление повреждений. [c.248]

Таким образом, область применимости вариантов теорий пластичности и ползучести и соответствующих кинетических уравнений накопления повреждений весьма ограничена. [c.248]

Используемые в настоящее время для практических расчётов теории пластичности, ползучести и неупругости, обобщённые на неизотермическое нагружение, могут привести к достоверным результатам только в узко ограниченных условиях — при нагружениях близких к простым и стационарным. Раздельное рассмотрение процессов пластичности, ползучести и накопления повреждений без учёта их взаимного влияния свойственно практически всем применяемым в расчётах теориям. Практически не рассматриваются такие важные аспекты, влияющие на накопление повреждений, как охрупчивание и залечивание. Всё это существенно ограничивает области применимости используемых в расчётах теорий пластичности, ползучести и кинетических уравнений накопления повреждений (критериев разрушения). [c.6]

Для описания процесса накопления повреждений используется энергетический подход, и кинетическое уравнение накопления повреждений аналогично (2.14) будет иметь вид [c.57]

Кинетическое уравнение накопления повреждений для всех вариантов теорий имеет вид [c.74]

Для описания процесса накопления повреждений используется энергетический подход. В качестве энергии, расходуемой на создание повреждений в материале, принимается энергия, равная работе добавочных напряжений на поле неупругих деформаций. В процессе нагружения имеют место накопление повреждений за счёт работы добавочных напряжений, залечивание повреждений и охрупчивание материала. Следует отметить, что залечивание повреждений и охрупчивание связаны с длительностью процесса нагружения. Кинетические уравнения накопления повреждений, залечивания и охрупчивания принимаются в следующем виде [c.91]

Кинетические уравнения накопления повреждений, залечивания и охрупчивания в случае материалов, обладающих и не обладающих эффектом дополнительного упрочнения, имеют вид [c.126]

Разработка новых материалов может оказаться сопряженной с необходимостью разработки и соответствующих критериев разрушения. Структура композиционных материалов помогает подсказать формулировку критерия разрушения, который может иметь форму, непосредственно связанную с конструкцией армировки или с данной структурой, в частности, иерархическую, структурно-блочную. Запутанность и разнообразие молекулярного строения реальных полимеров (эластомеры — резина, полиуретан и др., термопласты — полиамид, полиэтилен, полипропилен, политетрафторэтилен и др.) не позволяют должным образом описать процесс разрушения и сформулировать физически обоснованный (детерминированный) критерий разрушения. В дополнение к этому добавим, что даже для вполне регулярной структуры разброс экспериментальных результатов в 20 % мало кого удивляет. Поэтому в ходу феноменологические зависимости типа уравнений Е.Ф. Понселе, С.П. Журкова и Г.М. Бартенева для расчета времени до разрушения, происходяш,его в результате кинетических процессов накопления повреждений, распределенных в объеме тела. [c.13]

В общем случае нагружения материала в области МЦУ связь между деформациями и накапливающимися повреждениями описывается кинетическими уравнениями повреждаемости [42]. Расчеты циклической долговечности дисков имеют приближенный характер из-за отсутствия констант, входящих в кинетические уравнения повреждаемости, и их обычно проводят принимая ряд допущений, упрощающих описание процессов циклического упругопластического деформирования материала и накопления в нем повреждений [43]. [c.38]

Приведенные в настоящем параграфе данные по закономерностям накопления повреждений дают возможность заключить, что использование деформационно-кинетических критериев малоциклового разрушения в форме уравнения (1.1.12) является перспективным. [c.19]

В связи со сложностью расчетного определения местных напряжений и деформаций в зонах концентрации интегрирование кинетического уравнения (4) для накопленного повреждения оказывается весьма трудоемким. Поэтому для приближенной оценки долго- [c.113]

Кинетическое уравнение. Изменение функции, характеризующей поврежденность материала тела в процессе деформации, описывается так называемым кинетическим уравнением. Очевидно, что от степени обоснованности этого уравнения зависит достоверность всей теории. В ряде случаев при построении кинетического уравнения авторы исходили из аналогии между законами необратимого деформирования и накопления рассеянных микродефектов. [c.597]

Краевая задача (условия глобального разрушения). Некоторые теории процесса накопления рассеянных микродефектов позволяют определять картину глобального разрушения и соответствующий уровень нагрузки ). В таких случаях приходится решать краевую задачу. Краевая задача состоит в том, чтобы найти решение системы уравнений (5.59), (6.11), (6.23) и кинетического уравнения, например, (8.73), при заданных граничных и начальных условиях. Найденная при решении краевой задачи функция поврежденности полностью описывает процесс [c.597]

Как уже указывалось, параметры кинетических уравнений повреждений зависят от температуры. Исходя из того, что эти зависимости известны из опытов на длительное разрушение при различных постоянных температурах, укажем на общие принципы расчета меры повреждений при неизотермическом нагружении. Наиболее просто данный вопрос решается в случае силовых уравнений вида (3.2) и (3.22), а также (3.17) и (3.34), согласно которым скорость накопления повреждений зависит только от мгновенного состояния элемента материала. В этом случае указанная температурная зависимость отражается лишь на функции а (т) или, что относится к циклической усталости, на разрушающих числах циклов Л/р. Величина П вычисляется при этом так же, как при постоянной температуре. [c.96]

На основе указанных предположений строится кинетическое уравнение, характеризующее процесс накопления микроповреждений в виде (1.67), в котором Р ( , I) — скалярный параметр — вероятность локального разрушения материала, эквивалентная по смыслу поврежденности материала К — постоянная Больцмана. [c.21]

Заметим, что аналогичное разделение свойств (и накапливаемых повреждений) в теории малоциклового разрушения является общепринятым. Отсюда возникла мысль использовать новые параметры состояния, характеризующие циклические деформационные свойства, для определения циклической повреждаемости. На этой основе предложено кинетическое уравнение (см. 27), дающее описание процесса накопления повреждений в цикле. При относительной простоте это уравнение позволило отразить влияние этапов ползучести и неизотермического нагружения при вполне удовлетворительном соответствии экспериментальным данным. [c.141]

В случае степенного закона накопления усталостных повреждений (2.1) кинетическое уравнение разрушения имеет вид [c.18]

Обозначив правую часть уравнения (13.32) через F (v, s), получим кинетическое уравнение процесса накопления усталостных повреждений [c.144]

Снижение предела живучести можно также связать с накопленным усталостным повреждением ц для этапа живучести, равным нулю для момента появления заметной усталостной трещины и равным единице для момента полного разрушения. По аналогии с решением подобной задачи для этапа накопления усталостных повреждений (см. 13 и 14) можно получить следующее кинетическое уравнение разрушения [c.202]

Ответственность остаточных микронапряжений за процесс накопления повреждений впервые была отмечена в работе [20], где и была сформулирована гипотеза пропорциональности скорости накопления повреждений и интенсивности остаточных микронапряжений. Экспериментальное обоснование ответственности остаточных микронапряжений за разрушение в опытах на одноосную малоцикловую усталость содержится в работе [21]. Кинетическое уравнение (2.14) на основе работы остаточных микронапряжений на поле пластических деформаций (критерий работы микронапряжений) впервые было рассмотрено в работах [22, 23, 24] при теоретических исследованиях малоцикловой усталости конических оболочек при теплосменах. Сопоставление в этих работах теоретических и экспериментальных результатов показало достаточную работоспособность критерия работы микронапряжений по сравнению с другими критериями. К тому же следует отметить, что нагружение материала оболочки в месте разрушения происходит в условиях двухосного напряжённого состояния и носит весьма сложный неизотермический характер. То есть в этих работах критерий работы микронапряжений впервые был апробирован при сложном (непропорциональном) неизотермическом нагружении. [c.35]

Для описания процесса накопления повреждений используется кинетическое уравнение (2.14) [c.66]

Для описания процесса накопления повреждений используется энергетический подход, и кинетические уравнения аналогичные (3.15) и (3.16) будут иметь следующий вид [c.122]

Уравнение (7) — кинетическое уравнение, описывающее необратимый процесс накопления усталостных повреждений 16]. Основная трудность состоит в построении ядра [c.155]

Для описания накопления повреждений элементарного объема, нагружаемого изменяющимся во времени однородным напряженным состоянием, можно использовать кинетическое уравнение в виде степенной функции [22]. Тогда с учетом указанной выше функции распределения (4.26) получается следующее условие разрушения элементарного объема с вероятностью 1 — Ьх за N циклов изменения нагрузки [c.81]

Введение циклического предела текучести связано с тем, что при монотонном растяжении и упрочнении материала в повторяющихся циклах пластического деформирования у кончика трещины в разные моменты времени начинается накопление необратимых повреждений на восходящей и нисходящей ветви нагружения в единичном цикле. Поэтому циклический предел текучести точнее характеризует кинетику усталостных трещин. Однако следует отметить, что обе величины пределов текучести для многих материалов близки друг другу. Различие в коэффициентах пропорциональности в 10 раз в уравнениях (5.22) и (5.23) свидетельствует о том, что для разных материалов наблюдается подобный рост трещины с эквидистантным смещением кинетических кривых. Однако природа такого существенного расхождения в закономерностях роста трещины не выявлена. [c.239]

Предельные числа циклов на стадии образования трещин определяются на основе деформационно-кинетических критериев малоциклового и длительного циклического разрушения (уравнение (1.2.8)) линейным суммированием квазистатических и усталостных повреждений с учетом изменения циклических и односторонне накопленных деформаций по числу циклов и времени, а также изменения во времени располагаемой пластичности материала. [c.44]

Термофлуктуационная теория рассматривает разрушение не как критическое явление, наступающее при достижении предельного напряжения или деформации, а как кинетический процесс накопления повреждений, развивающийся в теле с момента приложения нагрузки. Механические напряжения только снижают активационный барьер, облегчая разрыв когезионных связей в полимере. Непосредственное разрушение полимера объясняется образованием трещин в местах концентрации напряжений, а зарождение и развитие трещин рассматривается как следствие кинетического процесса термофлуктуационного разрыва связей. По-видимому, процесс разрушения полимеров протекает по механизму, связанному с релаксационными процессами, проходящими в полимерах под нагрузкой, поскольку зависимости времени релаксации р, времени, необходимого для развития заданной деформации, и других характеристик скорости релаксационных процессов от напряжения и температуры описываются уравнениями, аналогичными уравнению (24) [51, с. 77] [c.28]

Целесообразность применения уравнения типа (3.1) в условиях сложного температурно-силового нагружения вытекает из кинетической концепции прочности твердых тел. По существу уравнения (4.18) и (4.21)—(4.23) представляют собой различные варианты уравнения типа (3.28), в которых отражены факторы, влияющие на изменение активационных параметров разруще-ния. Разрыхление от пластической составляющей деформации в цикле и накопление повреждений во время вьщержки при максимальной температуре влияют на межатомные силы связи и в конечном итоге — на долговечность металла, рассчитываемую по уравнению (4.16). [c.168]

Критериальное уравнение (1.1.12) экспериментально обосновано для случаев регулярного малоциклового нагруягения. Вместе с тем проверка деформационно-кинетического критерия в условиях нестационарного малоциклового нагружения, характерного для эксплуатационных условий нагружения элементов конструкций, представляет существенный интерес. В работе [202] и других работах Каунасского политехнического института выполнена широкая программа исследований закономерностей накопления повреждений при нестационарном малоцикловом нагружении. [c.17]

Как показывают экспериментальные данные (см. рис. 1.2.4), при наличии в цикле выдержек наблюдается весьма существенное изменение напряжений и деформаций, причем накопленная деформация может превышать заданный размах в 2—3 раза и более. Расчет длительной малоцикловой прочности в соответствии с кинетическими деформационными критериями в форме уравнений (1.2.8), (1.2.9) дает для рассматриваемого случая нагружения хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных (таблица 1.2.1). На рис. 1.2.2, б показаны величины накопленного повреждения для режимов нагружения с выдержками при растяжении и сжатии, а также только при сжатии (точки 4). Характерно, что новые данные укладываются в поле рассеяния точек, соответствующих испытаниям, проведенным в условиях мягкого и жесткого нагружений без выдержек и с выдержками при постоянном напряжении (точки 2). Для расчета величины повреждения использована зависимость распо.пагаемой пластичности от времени, где ( ) — пластическая деформация при статическом разры- [c.27]

С применением этих устройств проведены исследования в области изучения кинетики накопления повреждений в поверхностных слоях микрообразцов (сечением 3x3 2X5 1X10 мм ) различных материалов, осуществлен структурный анализ при одновременной оценке изменения механических свойств. Эти работы способствовали также уточнению интерпретации структурных параметров, входящих в кинетические уравнения, описывающие [c.491]

Проблема термоцпклической прочности является комплексной проблемой, включающей в себя три основных вопроса. Первый вопрос заключается в разработке уравнений состояния, способных с удовлетворяющей инженерную практику точностью описать кинетику напряженно-деформированного состояния, процессы пластичности и ползучести при переменных нагрузках и температурах. Уравнения состояния должны включать параметры, характеризующие процесс накопления повреждений и разрушения материала. Второй вопрос заключается в выборе физически обоснованной меры повреждаемости материала, характеризующей кинетику разрушения материала на различных стадиях процесса деформирования, и разработке соответствующих кинетических уравнений, устанавливающих связь между указанной мерой и параметрами процесса. Третьим вопросом является формулировка соответствующих гипотез, связывающих кинетику процесса деформирования и накопления повреждений с типом разрушения, и критериев разрушения, связывающих параметры напряженно-деформированного состояния и меры повреждаемости для критических состояний материала. При решении указанных трех проблем должна учитываться существенная нестационарность нагрун<ения н нагрева Б условиях малоциклового термоусталостного разрушения, а формулировка соответствующих уравнений и критериев должна опираться на современные представления физики твердого тела о микро- и субмикроскопическом механизмах пластических деформаций и накопления повреждений в материале [42—64 . [c.141]

Для нроведеним расчетов циклической долговечности нри переменных нагрузках закономерности накопления усталостных повреждений yAo6Fio представлять в виде кинетических уравнений, связывающих скорости накопления усталостных повреждений от уже накопленного к данному моменту времени усталостного повреждения и от уровня амплитуд напряжений [c.17]

Разработка моделей поведения материалов с учетом накопления повреждений, введение параметров повреждаемости и кинетических уравнений были начаты в теории ползучести [142]. Обобщение этого способа на анизотропные и композиционные материалы осуществляется пзггем введения тензора повреждаемости [121], с помощью которого осредненно учитываются накопление и развитие повреждений в материале в виде мпкротрещин с учетом их ориентации. Следует заметить, что функциональные связи и параметры, определяющие такие кинетические уравнения, сильно зависят от индивидуальных свойств конкретного материала и требуют большой экспериментальной обработки. В то же время при проектировании элементов конструкций из различных изотропных однородных и композиционных материалов необходимо использовать простые феноменологические модели разрушения, B03M0HtH0, менее точные в количественном отношении, по качественно отражающие характер процесса разрушения при деформировании широкого класса материалов. [c.31]

Оценяшя рассмотренные кинетические модели в целом, необходимо отметить, что, несмотря на универсальность аналитических методов, в рамках кинетических вероятностных моделей пока не удается в полной мере преодолеть барьер, отделяющий кинетику накопления повреждений в объеме материала и кинетику развития отдельных очагов разрушения, Хотя оба эти процесса могут быть описаны единой системой уравнений, численная реализация ее на ЭВМ вызывает принципиальные трудности, что неизбежно ставит вопрос о рациональности той или иной модели с точки зрения громоздкости вычислений и информативности получаемых результатов. [c.36]

Сопоставление кривых накопления повреждений на молекулярном, надмолекулярном и макроскопическом уровнях показало, что рост повреждений развивается подобно кривым ползучести, и, начиная с некоторого момента, является самоускоренным. Это позволяет более обоснованно подойти к построению кинетических уравнений. [c.285]

Кинетическое уравнение для микропараметра поврежденности с использованием положений химической кинетики, в частности уравнения Аррениуса, описано в работе [36]. Там же сделана попытка учесть влияние на скорость накопления повреждений таких факторов, как неизо-термичность (ТфО), неоднородность поля температур (gгad Г 0) и напряжений (а,/) [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...