Разрушение и деформационно-прочностные свойства

Разрушение и деформационно-прочностные свойства [c.236]

По данным экспериментов были получены характеристики статической прочности и пластичности (табл. 10.1), а также данные по прочностным (кривые малоциклового разрушения) и деформационным свойствам материалов в условиях симметричного жесткого и мягкого режимов нагружения. [c.202]

При растяжении пенопласты обладают значительно меньшей прочностью, чем исходные полимеры. Удлинение при разрыве пенопластов, в том числе эластичных, также значительно меньше, чем исходных полимеров [1181. Деформационно-прочностные свойства пенопластов зависят от однородности ячеек пены по размерам. Более крупные ячейки служат концентраторами напряжения и их разрушение начинается раньше, чем более мелких ячеек. [c.243]

Таким образом, методы прогнозирования ресурса должны базироваться на таких критериях, которые бы учитывали временные процессы накопления повреждений в металле. В качестве параметров надежности должны быть показатели долговечности, например, время до разрушения или число циклов нагружения до разрушения. Существующие нормативные материалы по расчету прочности не позволяют получать такие важные характеристики прочностной надежности. Например, в процессе эксплуатации аппаратов вследствие деформационного старения происходит некоторое повышение прочностных свойств, т.е. временного сопротивления и предела текучести металла. Для конструктивных элементов оборудования из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, работающих при нормальных условиях эксплуатации, значение предела текучести может возрастать до 20%. Заметим, что временное сопротивление Gb является расчетной характеристикой при выполнении прочностных расчетов по действующим НТД. Из этого следует парадоксальный вывод о том, что с увеличением срока службы аппарата можно увеличивать рабочее давление, если производить оценку прочности по действующим отраслевым нормам и правилам. Другими словами, с увеличением срока службы аппарата его надежность должна увеличиваться. В действительности, наряду с увеличением прочностных свойств происходит повышение отношения предела текучести к пределу прочности К в, снижение пластичности и вязкости, которые определяют ресурс длительной прочно- [c.366]

Возвращаясь к низкотемпературной области (ГС 0,15—0,27 л) деформации, наиболее интересующей нас в связи с исследованием деформационного упрочнения и разрушения поликристаллических ОЦК-металлов, рассмотрим основные механизмы, объясняющие резкое повышение (см. рис. 2.8) прочностных свойств в этой области. [c.45]

Обнаруженная обратная зависимость прочностных свойств от скорости активного растяжения при исследовании основного металла и металла сварного шва представляет особый интерес. Проявление такой зависимости подтверждает принципиальную важность исследования физико-механических свойств материалов в процессе облучения при температурах 0,3—0,47 пл, когда определяющими считаются кратковременные, а не длительные прочностные свойства. Аномальное поведение основного металла при флюенсе 0,5 10 нейтр. см- и металла сварного шва при флюенсах 0,5 10 и 2 10 нейтр. см- связано, вероятно, с переходом от дислокационно-субструктурного механизма деформационного упрочнения в необлучаемых образцах к диффузионно-дислокационному механизму в процессе облучения. Последний обусловлен диффузионной релаксацией напряжений в деформируемых материалах и проявляется в виде обратной скоростной зависимости физико-механических свойств [4]. Проявлению действия механизма диффузионно-дислокационного упрочнения способствует миграция избыточных точечных дефектов, образующихся при облучении. Необходимым условием диффузионно-дислокационного упрочнения является также постоянство скорости деформирования, обеспечивающее равенство между внутренним сопротивлением деформированию и прилагаемой растущей нагрузкой [4]. Как показано в [5], при этом происходит перераспределение примесей в неоднородном поле внутренних напряжений и их релаксация вследствие направленной (восходящей) диффузии. Такое перераспределение, наряду с процессами микротекучести и диффузионного залечивания очагов разрушения, повышает структурную однородность решетки и лежит в основе программного упрочнения кристаллических тел [4]. Характерно, что обратная скоростная зависимость прочностных свойств [c.109]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Помимо термомеханических кривых механические свойства полимеров принято характеризовать их деформационно-прочностными характеристиками. При этом исследуют поведение полимера при приложении к нему напряжения и определяют деформацию до момента разрушения образца. Полученные результаты обычно представляют в виде кривой зависимости напряжения от деформации (рис. 5.2). [c.100]

Сопоставление расчетных кривых с экспериментальными позволяет сделать вывод о принципиальной применимости разработанного метода для прогнозирования ползучести и длительной прочности эвтектических композитов, Основные положения метода моделирования процесса ползучести на ЭВМ,по видимому, могут быть применимы к прогнозированию прочностных и деформационных свойств широкого круга волокнистых композитов при разнообразных силовых и температурных режимах нагружения. В частности, метод позволяет моделировать развитие процессов ползучести и разрушения материалов и при нестационарных температурных и силовых [c.220]

В гл. 4 была рассмотрена постановка задачи о хрупком и квазихрупком разрушении материалов в предположении о том, что деформационные и прочностные свойства материала не зависят от времени. В результате характеристика трещиностойкости материала также представляет собой постоянную материала. [c.188]

До сих пор рассмотрение прочностных свойств резин ограничивалось условиями простого нагружения — одноосным растяжением. Для разрывных прочностных характеристик пришлось ввести некоторую физическую поверхность предельных для данного вида нагружения соотношений деформационных свойств а — г — I. Любые изменения параметров, зависящих от обратимого или необратимого изменения структуры материала (тиксотропное размягчение при повторном нагружении, перестройка и разрывы физических и химических связей), вызывают изменение формы поверхности, которая определяет условия разрушения. [c.221]

В резиновых многоэлементных (многослойных) системах к резиновым элементам применимы основные закономерности деформационных и прочностных свойств, рассмотренные в гл. 3 и 4. Полимерные волокна во многом подобны резинам [69, 611, 612], и, следовательно, в резинокордных системах можно ожидать специфичных для полимерных систем [4, 69, 613, 614] явлений усталости и разрушения. [c.253]

Показано [17, 37, 38], что изменение прочностных и деформационных свойств при ориентации связано с появлением анизотропии упругих свойств полимера, т. е. с увеличением модуля упругости в направлении вытяжки и уменьшением его в перпендикулярном направлении. Однако есть работы [39, 40], в которых экспериментально установлено отсутствие анизотропии модуля для ориентированного полимера. Это дает основание авторам считать, что определяющим фактором в процессе разрушения является кооперативный разрыв межмолекулярных связей. [c.123]

Проведенное изучение деформационных и прочностных свойств метаморфических, магматических и осадочных горных пород позволяет сделать вывод о том, что для большинства горных пород при неравномерном трехосном сжатии и уровне эффективных напряжений, типичных для первых десяти километров земной коры, характерна общность механизма остаточных деформаций. Эта общность обусловлена особенностями состава и строения реальных горных пород и выражается в, неразрывной связи контролируемого изменения объема горных пород с процессами их деформации и разрушения. [c.161]

При решении задач, связанных с определением напряженного и деформированного состояний горных пород в геологических и технологических процессах, знание временных зависимостей прочностных и деформационных свойств и их учет важны, поскольку диапазон скоростей в этих реальных процессах деформации и разрушения горных пород очень широк. [c.193]

При изучении влияния всестороннего сжатия и температур на деформационные и прочностные свойства пород при вдавливаний., индентора, качественно характеризующего элементарный акт воздействия на породу вооружения долот при бурении, обнаруживаются аналогичные зависимости [33,. 140] при условии изоляции поверхности вдавливания от жидкости, создающей всестороннее сжатие. При наличии же непосредственного контакта жидкости с поверхностью, в которую производится вдавливание, характеристики разрушения дополнительно зависят от структурных свойств жидкости и породы [140]. Поэтому при проведении экспериментальных исследований, предшествующих составлению прогнозных оце- [c.200]

В этих условиях деформационные и прочностные свойства материала покрытия малоизвестны, что практически исключает возможность расчета прочности покрытия на основе метода, который предполагает знание деформационных и прочностных свойств металла во всех точках системы покрытие - основной металл. Для решения этой задачи в методике [293] используется аппарат, требующий задания по возможности минимального количества параметров. В качестве такого аппарата принята структурная модель циклически стабильного материала [31]. Существенным ее преимуществом является наличие всего лишь двух определяющих функций реологической, определяющей физические свойства подэлементов, и функции неоднородности распределения характеристик между подэлементами. Эти функции находят по результатам изотермических испытаний стандартного типа на растяжение при различных значениях температуры. Исходными данными для назначения параметров модели являются изотермические диаграммы деформирования и кривые ползучести материала в стабильных циклах. В методике использована несколько измененная структурная модель материала для исследования кинетики деформирования многослойной системы покрытие - переходная зона - основной металл. В ней приняты следующие предположения признаком разрушения лопатки считается появление трещины в покрытии покрытие в силу своей малой толщины не влияет на поле напряжений и деформаций в лопатке и по всей толщине работает в условиях жесткого нагружения при тех деформациях, которые имеет лопатка в области нанесенного покрытия используется критерий разрушения [294] [c.476]

Отмеченное непостоянство сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к необходимости осуществлять исследование прочности при малом числе циклов нагружения с непрерывным контролем и фиксацией изменения напряженного и деформированного состояния в процессе циклических нагружений. При этом методы определения механических свойств должны включать в равной степени исследование как деформационных, так и прочностных характеристик. [c.209]

Разрушение неоднородных твердых тел при их электрическом пробое связано с генерированием ударных и акустических волн, которые, распространяясь в неоднородной среде, могут создавать условия, обеспечивающие избирательную направленность разрушения. При этом избирательность разрушения может создаваться за счет отличия компонентов по прочностным, деформационным и акустическим свойствам /74/. Особенностью этих механизмов является то, что они работают во всем объеме образца, в то время как траектория канала разряда захватывает только некоторые локальные области. [c.127]

Механические свойства определяются тремя группами характеристик прочностными, деформационными и энергетическими. Из них наиболее важны для проектирования прочностные, которые характеризуют сопротивление деформациям и разрушению под действием нагрузок. [c.14]

Основные закономерности малоциклового деформирования в настоящее время уже достаточно хорошо изучены [7, 35, 43, 44, 101, 122, 123], и результаты этих исследований кратко обсуждены в гл. 1. В данном разделе рассматриваются особенности деформирования и разрушения конструкционных материалов при высоких температурах, когда проявляются температурно-временные аффекты ползучесть, релаксация и структурные изменения материала. Особое внимание уделено исследованиям при циклическом нагружении в условиях интенсивного деформационного старения, сопровождающегося сильным изменением прочностных и пластических свойств материала во времени. Причем интенсивность и характер этих изменений зависят также и от условий деформирования, и в первую очередь от формы цикла и частоты нагружения. Учет изменений пластических свойств во времени, определяющих сопротивление материала малоцикловому и длительному статическому разрушению, требует проведения сложных экспериментов в условиях, приближающихся к эксплуатационным, во многих случаях характеризующихся сильным протеканием деформационного старения. [c.166]

Проведенные исследования материала в зонах разрушения после длительного статического нагружения (40 тыс. и 100 тыс. ч) показывают, что при указанных длительностях нагружения пределы текучести, подсчитанные по структурному параметру dll в соответствии с зависимостью (5.19), существенно отклоняются от кривой линейной экстраполяции (пунктир на рис. 5.20) и на кривой изменения От наблюдается перелом при времени нагружения около 10 ч. Это обстоятельство свидетельствует о том, что при работе материала в интервале температур интенсивного деформационного старения линейная экстраполяция прочностных и пластических свойств может дать существенную погрешность. Вместе с тем видно, что при экстраполяции свойств материала на длительные времена могут быть использованы структурные параметры, формирующие прочностные и пластичные свойства материала, а в тех случаях, когда известен определяющий параметр (например, как в рассмотренном случае), он может [c.199]

Для оценки механических свойств полимеров и полимерных материалов широко используют некоторые другие методы. Одним из наиболее важных является метод определения ударной прочности — оценка сопротивления материалов разрушению при высокоскоростном нагружении. При этом измеряют энергию разрушения образцов — показатель, имеющий важное практическое значение, но трудно поддающийся теоретическому анализу и интерпретации. Наиболее распространенными методами определения ударной прочности полимеров являютсд методы, в которых используется свободно падающий груз (шар или острый наконечник [4, 5, 11]), и маятниковые методы (по Изоду [12—14] по Шарпи [12]). Высокоскоростные методы определения деформационно-прочностных свойств при растяжении [15—16] также можно рассматривать как ударные методы. Другими типами [c.22]

Понятие прочности ассоциируется с сопротивлением материала его разрушению (нарушению сплошности среды), происходящему под действием механического поля. Реакция на механическое воздействие характеризуется напряженным и деформированным состоянием, а связь этих состояний обусловлена обобщенным временныл фактором, поэтому прочностные свойства резин наиболее полно должны быть определены как предельные эцачения деформационных свойств, т. е. соотношений напряжение о — деформация е — обобщенное время Ь, при которых в заданных условиях нагружения происходит разрушение материала. Поэтому прочностные свойства резин (предельные напряжения, деформации) существенно зависят от режима деформирования, и их следует характеризовать в совокупности, указывая все механические параметры, или условия нагружения. Минимальное число характеристик — это предельные напряжение сг и деформация е при обобщенном временном факторе I, включающем как время, так и температуру. Практически необходимо определять также вид деформации, среду, состояние материала (высокоэластическое, застеклованное, хрупкое) и масштабный фактор (объем, форма, размеры). [c.182]

Теоретически предсказанные деформационные зависимости и предельные напряжения для различных слоистых композитов сравниваются с результатами испытаний этих материалов в условиях плоского напряженного состояния. Указаны преимущества и недостатки основных типов образцов и соответствующего оборудования, используемого для создания плоского напряженного состояния. При сравнении методов построения предельных поверхностей слоистых композитов особое внимание уделено областям их применения, удобству использования, требованиям к исходным параметрам и тонкостям описания этими методами прочностных свойств реальных композитов. Поскольку большинство методов ограничивается построением предельной поверхности и, следовательно, позволяет предсказать только условия, но не вид разрушения, в главе преобладает макроподход. Оказалось, что ни один из рассмотренных методов не обнаруживает хорошего соответствия с результатами экспериментов и, следовательно, не может быть рекомендован для использования при проектировании ответственных силовых конструкций из композитов, причина этого заключается, по-видимому, в малочисленности экспериментальных данных н несовершенстве существующих подходов в частности, ни один из подходов не учитывает влияние последовательности укладки слоев на напряженное состояние композита. До сих пор остается неисследованным механизм перераспределения нагрузок со слоев композита, в которых достигнуто предельное состояние, на остальные слои материала. [c.140]

Построение моделей неупругого деформирования композиционных материалов с учетом этих процессов выдвигает в качестве основных вопросы выбора критериев структурного разрушения и описа ния остаточных деформационных и прочностных свойств элементов неоднородной среды после выполнения тех или иных условий их разрушения. Важное значение при этом имеет тот факт, что элемент структуры композита может быть разрушен по различным механизмам. Например, в случгю армированного монослоя возможно растрескивание или отслоение матрицы, расщепление, разрывы или выдергивание волокон и т.д. [190]. Эти и другие механизмы изменения несущей способности структурного элемента отождествляются с той или иной схемой изменения его жесткостных свойств [220, 363]. [c.19]

Ниспадающая ветвь графика деформационной зависимости при испытаниях металлических образцов является отражением, большей ча стью, равновесного прорастания магистральной трещины [120]. В oi> дельных случаях это справедливо и для композитов [349, 361]. Вместе с тем, если прочностные и деформационные свойства элементов структуры неоднородной среды существенно отличаются, что характерно для болыш1нства композиционных материалов, то формировал ния выраженной макротрещины может не происходить. Однако развитое дискретное рассеянное разрушение слабых элементов и в этом случае приводит к спаду на диаграмме [357]. Хаотичность включений обеспечивает последовательность возникновения зон разрушения в отдаленных друг от друга частях неоднородной среды, что создает преграду для локализации деформаций и позволяет с использованием вероятностных подходов определять связи между средним напряжением и средней деформацией [125]. Определенная структурная неоднородность обеспечивает преим]гщественный вид деформации, отличный от локализованного. В частности, для тел волокнистой структуры ниспадающий участок диаграммы возникает в результате последовзг тельного обрыва неравнопрочных волокон [124]. Характер процесса разрушения неоднородных сред существенно зависит от хаотичности в расположении и степени разброса свойств элементов структуры, поэтому статистические характеристики прочности этих элементов во многом предопределяют параметры ниспадающей ветви, в частности, ее наклон, который отражает склонность материала к хрупкому разрушению. [c.26]

В главе 5 систематизированы варианты применения метода структурноимитационного моделирования на ЭВМ для решения некоторых характерных задач, возникающих при прогнозировании прочностных и деформационных свойств композиционных материалов в различных условиях и режимах нагружения. Строятся кривые ползучести и прогнозируется длительная прочность направленно кристаллизованных эвтектических композиционных материалов. Прогнозируются кривые длительной прочности углеалюминия и кривые усталости слоистых металлических композитов. Приведены примеры моделирования процессов разрушения бороалюминия и углеалюминия при наличии макронеоднороднык полей напряжений, в частности в образцах с надрезами, а также моделируются процессы накопления повреждений в условиях трехосного напряженного состояния при некоторых видах обработки давлением композиционных материалов. [c.10]

В общем случае достижению определенного уровня прочности связи или образованию интерметаллидного слоя определенной толщины сопутствует изменение (как правило, снижение) исходных прочностных свойств компонентов. Изменение прочностных свойств волокон и матрицы и уровня прочности связи между ними в зависимости от режимов технологического процесса получения композита можно предсказать на основании изучения физико-химических аспектов взаимодействия компонентов. Но предсказать итоговые прочностные и деформационные свойства получаемых материалов можно только на основании анализа микромеханизмов и макромеханизмов разрушения. [c.45]

Метод построения на ЭВМ кривых ползучести, изложенный в предыдущем разделе, применен к прогнозированию деформационных и прочностных свойств направленно кристаллизованного эвтектического композиционного материала у/ -МеС, типа СоТаС-744, микроструктурные особенности разрушения которого были описаны ранее (гл, 1, разд, 2), Уравнения состояния матрицы и свойства нитевидных армирующих кристаллов. Матрицы эвтектических композитов типа СоТаС-741, СоТаС—744 представляют собой никелевые жаропрочные сплавы с модулем упругости Ет =9,5 Ю МПа, процессы ползучести которых подробно изучены как с физической, так и с инженерной точки зрения. Среди. физических механизмов ползучести жаропрочных сплавов выделяются [c.216]

В процессе нагружения проявляются деформации мгновенноупругие, запаздывающей упругости и деформации, связанные с разрушением. В настоящее время не существует методики для оценки каждой составляющей деформации стеклопластиков, а также нет единого представления о взаимосвязи прочностных и деформационных свойств. [c.5]

Одной из наиболее важных задач механики композитных материалов является разработка феноменологических методов прогнозирования прочности по известным прочностным и деформационным свойствам их структурных элементов — волокон, полимерного связующего и поверхпости контакта между ними. В зависимостн от вида нагружения разрушение армированного пластика может начинаться в любом из этих трех элементов структуры материала. В настоящее время наименее изученным является вопрос о критических состояниях и разрушении контакта между волокнами и связующим и о влиянии прочности сцепления между компонентами на прочность армированного пластика. [c.131]

Другие методы механических испытаний предусматривают нагрев образцов по термическим циклам сварного шва или око-лошозной зоны. Следует отметить, однако, что деформации при механических испытаниях, как правило, не соответствуют внутренним деформациям при сварке реальных соединений, что отражается на достоверности результатов испытаний [15, с. 190—198]. Помимо этого, получаемые при испытаниях характеристики являются не абсолютными, а скорее интегральными из-за неравномерности распределения деформаций при испытании деформации воспринимаются не только участками образца, находящимися в заданных условиях испытания, а распределяются на некоторой ширине или длине образца в соответствии с прочностными и пластическими свойствами кристаллизующегося или нагретого металла. Определенная таким образом пластичность сплава не характеризует относительную деформационную способность какого-то отдельного участка сварного шва, а определяет возможную деформацию всего соединения в целом. По этим причинам результаты испытаний могут быть с уверенностью распространены только на те случаи сварки реальных конструкций, когда форма сварного шва и температурное поле одинаковы с теми, что были получены на образцах, а температурные границы межкристаллического разрушения и запас пластичности в ТИХ существенно не зависят от скорости деформации. Заметное влияние на результаты испытаний оказывает вид образцов пластичность образцов из основного металла, нагретых до температуры оплавления зерен, ниже пластичности кристаллизующихся образцов. [c.114]

В отличие от рассмотренных видов термической обработки термическое упрочнение низкоуглеродистой хтали приводит одновременно к существенному повышению прочностных свойств и к снижению склонности к хрупкому разрушению [207]. Это обстоятельство наряду с высокой экономической эффективностью термического упрочнения открывает широкие перспективы для массового внедрения указанного метода обработки в производство. Термическое упрочнение благоприятно влияет на склонность низкоуглеродистой стали к деформационному старению. Накопленный к настоящему времени фактический материал позволяет сделать следующие выводы [c.109]

Следует отметить обшрость [447] активационных механизмов [100, 101, 134] деформирования как необратимого (течение), так и обратимого характера (в частности — при высокоэластической деформации). Эта общность распространяется и на различного вида процессы разрушения (прочность, прочность связи, износ как функция внешнего трения), вытекая из связи деформационных и прочностных свойств. [c.302]

Наибольшее pa npo fpaнeниe при изучении деформационных и прочностных свойств горных пород в условиях неравномерного объемно-напряженного состояния получила схема продольного сжатия в условиях всестороннего давления, создаваемого жидкостью, предложенная Т. Карманом, еще в 1911 г. Основное преимущество схемы Кармана заключается в возможности изучения остаточных деформаций, предшествующих разрушению горных пород, в условиях их максимального развития. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...