Энергетические и силовые критерии хрупкого разрушения

Энергетические и силовые критерии хрупкого разрушения [c.136]

Заканчивается вторая глава расчетом ( ) скорости освобождения упругой энергии, обусловленной развитием трегцины в упругом теле, п доказательством эквивалентности энергетического и силового критериев хрупкого разрушения ( ). [c.12]

Кроме силовых критериев хрупкого разрушения типа (1.70), для описания условий разрушения тел с трещинами используются также энергетические и деформационные [22, 23] критерии. Первые из них предполагают либо определение энергии продвижения трещины на единицу длины G, вычисляемой при хрупком статистическом разрушении пластины бесконечных размеров и единичной толщины как (1.71), либо критическое напряжение через энергию, необходимую для образования свободных поверхностей в виде (1.72), (где Е — модуль нормальной упругости), либо работа А, совершаемая до начала спонтанного разрушения на единицу площади трещины F в виде (1.73). [c.22]

Возникающие в местах концентрации напряжений трещины, как правило, распространяются под действием циклических эксплуатационных нагрузок в пластически деформированных зонах. В зависимости от конструктивных форм и абсолютных размеров сечений, температуры, скорости и характера нагружения, механических свойств, уровня начальной дефектности и остаточной напряженности в конструкциях могут возникать хрупкие состояния, характеризуемые весьма низкими (до 0,1 сгт) разрушающими напряжениями. Условия образования и развития хрупких трещин при этом оказываются связанными со стадией развития трещин циклического нагружения. В вершине трещин длительного статического, циклического и хрупкого разрушения в зависимости от номинальной напряженности и размеров трещин возникают местные упругопластические деформации соответствующего уровня. Таким образом, оценка несущей способности и обоснование надежности элементов машин и конструкций должны осуществляться на основе анализа кинетики местных упругих и упругопластических деформаций, статистики эксплуатационной нагруженности, энергетических и силовых деформационных критериев разрушения. [c.78]

Для большей наглядности в настояш ей главе будем ориентироваться на двумерные задачи и рассматривать только хрупкое разрушение, т. е. считать среду идеально упругой вплоть до разрыва, основываясь на условии нормального отрыва. Такие ограничения способствуют более успешной математизации и упорядочению курса теории трещин. В то же время в критериях разрушения будем допускать большую свободу выбора, в частности, кроме основополагающего энергетического критерия Гриффитса, введем в рассмотрение силовые критерии Дж. Ирвина, Г. И. Баренблатта и В. В. Новожилова [33, 1, 17], а также деформационные критерии Леонова — Панасюка — Дагдейла [18, 30] и другие. [c.136]

Последнее соотношение выражает связь между инвариантным J-интегралом и коэффициентами интенсивности напряжений п тем самым эквивалентность энергетического критерия хрупкого разрушения и силового критерия Ирвина. [c.175]

Испытания подтверждают го, что энергетический критерий определяет необходимые условия хрупкого. разрушения. Однако для возможности реализации хрупкого разрушения необходим еще общий силовой критерий. Это вытекает из того положения, что одна и та же энергия упругой деформации. может быть получена при различной величине внешних сил и различном протекании процесса разрушения материала путем отрыва. Силовой критерий в упрощенной трактовке совпадает с энергетическим критерием для нагружения отдельных деталей без учета локальных условий неустойчивости трещины с критической концентрацией напряжения у края. В этом случае условие достижения предельного значения силы, вызывающей разрушение материала путем отрыва, приводит к тем же соотношениям, что и энергетическое условие разрушения. Однако и в этих случаях элементарные соотношения, определяющие условия хрупкого разрушения, должны быть изменены при статической нагрузке с учетом фактического состояния материала, в частности его структуры. При этом заслуживают особого внимания следующие факторы [c.301]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

В тех случаях, когда возникшие в процессе деформирования разрушения соответствуют точкам на участке кривой ОА, они рассматриваются как хрупкие. При этом макропластические деформации отсутствуют возникающие локализованные пластические деформации сосредоточиваются в узких зонах, примыкающих к поверхности разрушения. Для таких разрушений силовые, деформационные и энергетические критерия эквивалентны и. их можно свести к силовым. Если разрушения соответствуют точкам диаграмм на участке АС, то их можно [c.13]

Следует отметить, что широко распространенные энергетические и силовые критерии имеют достаточно наглядную интерпретацию в случае хрупкого разрушения, но хуже интерпретируются в случае вязкого разрушения. В связи с этим наряду с силовыми критериями развиваются деформационные критерии разрушения, которые на основе современной пзмернтельной аппаратуры могут, вообще говоря, достаточно точно экспериментально проверяться. [c.6]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

Расчеты на прочность при однократном нагружении основьшаются на использовании силовых, энергетических и деформационных критериев вязкого, квазихрупкого и хрупкого разрушений [4 -6J. При этом учитьшается сущесгвенное перераспределение напряжений и деформаций при упругопластическом состоянии, исходные механические свойства материала, особенности напряженно-деформированного состояния в зонах трещин в линейной и нелинейной постановке, характер диаграмм разрушения, связывающих размеры трещин с нагрузками. [c.126]

Наибольшее значение имеет правильная оценка предельных состояний по кригериям вязкого, хрупкого, малоциклового и многоциклового усталостных разрушений на стадиях образования и развития трещин. Рассматриваемые в гл. I силовые, энергетические и деформационные критерии вязкого, квазнхрупкого и хрупкого разрушений являются основными для расчетов на прочность и ресурса вы-соконагружеиных несущих элементов машин й конструкций.. Используя эти критерии, можно определить [c.6]

Оценка сопротивления машин и конструкций хрупкому разрушению, базирующаяся на силовых и энергетических критериях линейной механики разрушения, оказалась возможной для несущих элементов, изготавливаемых из материалов повышенной прочности и низкой пластичности (низколегированные высокопрочные закаленные и низкоотпущенные стали для авиационных и ракетных конструкций, упрочненные алюминиевые и титановые сплавы для авиационных, судовых и энергетических конструкций). В этом случае номинальные разрушающие напряжения в ослабленных сечениях не превышают предела текучести конструкционного материала, который обычно составляет 0,90-0,95 предела прочности. [c.69]

Приведенный выше анализ задачи о трещине и сформулированный на его основе критерий (1.7) относятся к так называемому силовому подходу в теории трещин [10, 186]. В случае хрупкого и квазихрупкого разрушения силовой подход равносилен энергетическому, исторически возникшему раньше в работах Гриффитса [181, 182]. Гриффитс изучал разрушение хрупких материалов и получил критерий роста трещины из следующих соображений. Деформируемое тело с трещиной при заданных нагрузках обладает определенной энергией деформации. Рост трещины сопровождается образованием новых поверхностей и, следовательно, приращением поверхностной энергии, происходящим за счет одновременного изменения (убьши) энергии деформации (поскольку предполагается, что разрушение происходит хрупко, то отсутствуют необратимые деформации и иных стоков энергии, помимо образования поверхностей трещины, нет). Пусть для образования единицы новой поверхности трещины требуется поверхностная энергия Обозначим через dU изменение энергии деформации тела при увеличении площади поверхностей трещины на 2SS. Тогда в соответствии со сказанным [c.80]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...