Измерение вязкости разрушения

Надрез с окончанием в виде усталостной трещины считается наилучшим как для оценки работы разрушения при ударном изгибе, гак и для измерения вязкости разрушения Ко я и особенно Кю и Gio. [c.137]

Излом ударного образца имеет плоское дно - хрупкий квадрат (хотя по микростроению это часто вязкий ямочный излом). Он окружен с трех сторон откосами среза — выбега трещины , когда ее пластическая зона достигнет поверхности образца. Поэтому легко измеряемая ширина откоса и есть радиус пластической зоны трещины. Это почти та же величина, которую мы ищем в конечном счете, измеряя Только здесь трещина двигалась в пластически деформированном материале, отчего может быть ниже, чем при измерении вязкости разрушения. [c.334]

Задача усложняется, если для измерения вязкости разрушения по раскрытию треш,ины или /-интегралу используют образцы малых размеров. В этом случае разрушению предшествует общая текучесть, и вероятность текучести полного сечения значительно возрастает. Указанные эффекты были изучены в работе [12J проводилось сравнение данных, полученных при испытании цилиндрических образцов с глубокими и мелкими надрезами из легированной стали, отпущенной на Со.г = 950 МН/м В образцах с глубокими надрезами деформация была стеснена, разрушение начиналось по механизму хрупкого межзеренного разрушения, и величина КРТ была низкой. В случае образцов с мелкими надрезами происходила релаксация трехосных напряжений, начальная стадия разрушения протекала по механизму вязкого разрушения и значение КРТ получалось высоким. [c.177]

В табл. 30 сопоставлены результаты измерения вязкости разрушения титановых сплавов при комнатной температуре по данным разных авторов. В этой таблице приводятся также сведения о типе образцов, для которых они были получены, и значения 2,5 (/Стс/сто.г) для относительной оценки допустимого размера трещины при данном пределе текучести. [c.252]

Если и волокна, и матрица пластичные, не ясно, можно ли при помощи какой-нибудь элементарной теории рассчитать вклады в работу разрушения композитов за счет пластических деформаций волокон и матрицы, так как при переходе обеих фаз в пластическое состояние ни та, ни другая не обеспечивают ограничения пластической деформации и границы зоны деформирования нелегко рассчитать. Некоторые работы по этому вопросу [29, 30[ проводились на системе волокна нержавеющей стали — алюминий, и было обнаружено, что вклад волокон можно удовлетворительно описывать выражением типа уравнения (27), и, если затем просуммировать этот вклад с вкладом матрицы, определенным по соображениям, аналогичным приведенным в разд. III, В, 1, можно получить хорошее согласие с экспериментально измеренной величиной вязкости разрушения. Следовательно, по крайней мере в этом случае, вклады от пластических деформаций двух фаз могут быть, по-видимому, вычислены независимо, а затем просуммированы. [c.468]

При определении вязкости разрушения в условиях плоского напряженного состояния величина смещения переводится в длину трещины по тарировочному графику. Такой метод не имеет существенных ограничений при любых испытаниях, однако уступает по своей чувствительности методу измерения разности напряжений. [c.29]

Когда изделие, которое можно представить в виде компактного образца для изучения ударной вязкости, подвергается действию растягивающих напряжений, может произойти хрупкое разрушение его в случае, если интенсивность напряжений достигает определенной величины, характерной для данного материала, а поверхность разрушения будет достаточно плоской. Интенсивность напряжений, при которой происходит разрущение образца, определяется напряжением а, приходящимся на единицу площади, и длиной трещины а, выражается в единицах fMH/M /2] и известна под названием вязкости разрушения К с)- Если уменьшить размеры образца или увеличить температуру его, материал образца будет переходить в состояние текучести, начиная от конца трещины, до того как произойдет его хрупкое разрушение, и на другой стороне появятся резко выраженные полосы сдвига. Для изучения вязкости разрушения ударно-вязких высококачественных сталей используют очень крупные образцы, но их довольно трудно получить и создать в них напряжения, достаточные для того, чтобы перенести полученные результаты на узлы реальных размеров, например, роторы турбин, сосуды высокого давления или паровой цилиндр. Некоторое приближение может быть сделано при нагружении образцов, маленьких для хрупкого разрушения, но достаточных для измерения скорости распространения трещины. Поэтому во многих случаях результаты испытаний на вязкость разрушения могут быть экстраполированы, но так как для большинства рассчитанных размеров трещин разрушение будет носить хрупкий характер, они могут быть использованы для оценки с достаточной степенью точности. [c.44]

При промежуточных температурах рост трещин ползучести в сплавах, упрочненных старением, по-видимому, всегда будет межзеренным. Нередко сообщают о пороговом напряжении К, ниже которого трещины не растут. Величины К могут быть очень низки. На рис. 9.6 применительно к сплаву 718 дано сравнение величин К, измеренных при обычном испытании на вязкость разрушения с возрастающей нагрузкой, и пороговых значений К, соответствующих испытаниям при неизменной нагрузке [16], Видно, что величина К снижается на порядок и ее пороговое значение составляет 22 МПа-м 1 [c.322]

Помимо недостаточной точности и относительной сложности измерения нагрузки, при определении вязкости разрушения с помощью ударного нагружения возникает вопрос об обоснованности использования малых образцов, применяемых на обычных копрах. Оно может быть использовано на высокопрочных материалах при 20 °С, для которых толщина 10 мм уже достаточна, чтобы получить истинное значение /Сгс [c.223]

В последние годы предпринимаются успешные попытки создания нового универсального метода оценки вязкости разрушения стали как низкой, так и высокой прочности по величине так называемого /-интеграла, представляющего собой изменение потенциальной энергии в упруго-пластическом континууме в процессе распространения трещины. При этом предварительно строят диаграмму нагрузка — податливость, которую затем перестраивают для определения /-интеграла. Имеется ряд лабораторных методик оценки /-интеграла, которые отличаются значительной трудоемкостью, существенно превосходящей трудоемкость определения К-1С- Ввиду того, что пока отсутствует единый методический подход к измерению /-интеграла, приемлемый для инженерных расчетов, подробности различных вариантов имеющихся методик оценки /-интеграла здесь не приводятся. [c.240]

Пример 1. Расчет минимального размера дефекта. Корпус ракетного двигателя можно изготовить в виде тонкостенной трубы (а) из низколегированной стали с пределом текучести 1 200 МПа и вязкостью разрушения 24 кДж-м , измеренной на листах подходящей толщины, либо (б) из мартенситностареющей стали с пределом текучести 1 800 МПа и вязкостью разрушения 24 кДж-м . [c.75]

Суммируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что ударные испытания образцов с надрезом могут быть использованы для получения сравнительных данных о вязкости номинально идентичных сталей, следовательно, они приемлемы для контрольных испытаний при оценке качества продукции. Однако полученная информация не может быть использована в целях расчета величины приложенного напряжения, необходимого для быстрого распространения трещины в конструкции, содержащей дефекты различного размера и геометрии. Поэтому проектировщик вынужден искать другие возможности количественного измерения сопротивления материала быстрому распространению трещин. Это сопротивление характеризуется вязкостью разрушения материала и обусловливает выход из строя изделий путем быстрого разрушения в той же степени, как и обычный предел текучести обусловливает выход конструкций из строя путем пластического течения. Оба параметра сильно зависят от температуры испытания, скорости деформации, геометрической конфигурации образца и микроструктуры материала. В последующих главах книги рассмотрены основы вязкости разрушения как с точки зрения макроскопической механики, так и микромеханизма распространения трещины, начиная с анализа напряжений и деформаций вокруг концентраторов напряжений, служащих зародышами разрушения. [c.17]

Для изучения влияния толщины образца на вязкость разрушения эксперименты [2] выполняли на состаренном алюминиевом сплаве (7075-7 6). Результаты [3, 4], представленные на рис. 54, показывают существенное изменение вязкости, и вызывают сомнения относительно возможности практического измерения единственного параметра, способного определять сопротивление материала быстрому разрушению. [c.109]

Для измерения КРТ в образцах с острыми трещинами датчик — лопатка оказался непригодным, поэтому были сделаны попытки использовать аппаратуру, аналогичную той, которая применяется для определения вязкости разрушения в линейно-упругой области. Эти попытки были успешными и увенчались разработкой метода измерения КРТ с помощью двухконсольного датчика (См. рис. 69), прикрепляемого к образцу. После соответствующей экспериментальной и теоретической тарировки значения КРТ могут быть непосредственно вычислены по показаниям датчика [10, И]. В процессе экспериментальной тарировки образец разгружают при некотором значении расстояния между ножами (Уд), затем его разрезают, и на металлографическом микроскопе замеряют величину б. Таким образом испытывают серию образцов и строят тарировочную кривую зависимости б от Уд. Пример такой кривой для образца, испытываемого на изгиб, показан на рис. 82, а [12]. Для малых смещений значения я велики, но по мере увеличения ид л- 2 (т. е. Уд = 26). Эта величина является нижним уровнем [c.147]

Целью испытаний с определением КРТ являлась разработка методики, позволяющей измерять значение б непосредственно по смещению ножей, прикрепленных к образцу. Только недавно стала понятна необходимость фиксирования начала роста трещины и определения значения б,-. Вследствие того что б,- дает заниженную оценку пластичности у вершины трещины по сравнению с б ,ах. все еще идет дискуссия о том, какая из двух цифр является более важной для практики. Между значениями б , полученными на образцах с усталостными трещинами, и бп,ах. измеренными на образцах с прорезями, существует десятикратная разница. Последние значения довольно успешно использовались для прогнозирования поведения конструкций в условиях эксплуатации. (Эти предсказания, однако, были основаны на экспериментальных тарировках с использованием больших плит с прорезями, и зачастую в них вкрадывались те же ошибки, что и для случаев небольших образцов с прорезями [7].) Для правильного сравнения б и б ах необходимо изучить рост вязкой трещины до достижения максимальной нагрузки. Некоторые стороны этой проблемы сходны с решением задачи разрушения образцов промежуточной толщины, испытываемых на вязкость разрушения (гл. V, раздел 6). [c.152]

В предыдущих главах были рассмотрены методы измерения таких параметров вязкости, как критическая интенсивность напряжений, У-интеграл и раскрытие трещины. Теперь обратимся к процессам локального разрушения перед концентратором напряжений для того, чтобы оценить влияние свойств материала на критические значения вязкости, преследуя тем самым двоякую цель. Во-первых, зная, как механические факторы влияют на микромеханизмы разрушения вблизи концентратора напряжений, можно судить о практическом использовании материала, имеющего то или иное значение вязкости разрушения. Во-вторых, идентифицируя структурные особенности, определяющие низкую вязкость, можно учесть их при разработке материалов с повышенным сопротивлением хрупкому разрушению. [c.166]

Экспериментальные измерения К с отожженной стали с азотом (размер зерна 60 мкм) представлены на рис. 123. Полученные значения были скорректированы с помощью эффективной трещины (см. гл. IV, раздел 6), при этом температурная зависимость вязкости разрушения изменяется незначительно. Результаты эти правомерны только для низких температур, поскольку испытания проводили на маленьких образцах. [c.213]

При создании единой модели распространения усталостной трещины встречаются две основные трудности. Во-первых, в высокопрочных сталях и алюминиевых сплавах скорости роста гораздо чувствительнее к А/С, чем в других сплавах, а, во-вторых, в отдельных случаях они чувствительны к среднему уровню напряжений при постоянном значении А/С. Результаты измерения скоростей роста трещины в некоторых легированных сталях с помощью ультразвуковых датчиков [20] представлены в табл. 8. Видно, что у некоторых сталей значения m высоки (вплоть до 10), но у них низкие значения вязкости разрушения. [c.236]

Наиболее широкое распространение в инженерной практике получили методы оценки трещиностойкости материалов, оонованные на измерении вязкости разрушения Кц, при статическом и усталостном нагружении. Такие методы базируются главным образом на решении краевых задач математической теории трещин и сводятся, в конечном итоге, к использованию аналитических зависимостей вида [c.48]

Использование концепции коэффициента интенсивности позволило получить решения целого ряда задач о телах с трещинами. Многие из этих решений приведены в справочниках [8, 9]. Теория Ирвина была также распространена и на анизотропные среды [10—12]. Включение эффектов пластичности в анализ разрушения [13, 14] привело к созданию довольно сложных и полезных теорий для однородных ква-зихрупких материалов. В 1972 г. общество ASTM официально приняло определения и методы измерения вязкости разрушения [15]. [c.223]

Мгновенное разрушение конструкций обусловлено высокими локальными напряжениями и деформациями в местах концентрации напряжений, поэтому измерение вязкости разрушения материала по любой методике должно давать точное иредставление о величине и распределении этих напряжений и деформаций, Полный математический анализ напряжений чрезвычайно сложен, за исключением геометрически простых конструкций. Цель этой и последующих глав объяснить принципы расчетов напряжений и деформаций и показать основные результаты их в доступной форме, не осложняя излишне материал математическими выкладками, что неизбежно ведет к некоторой потере строгости изложения. Читатели, которые захотят более глубоко ознакомиться с этой проблемой, должны обратиться к специальной литературе. [c.18]

Результаты, полученные Смитом и подробно анализируемые в гл. VIII, являются логической и научной базой для измерений раскрытия трещины РТ [12, 14]. Они показывают, что раскрытие трещины сильно зависит от микромеханизма вязкого разрушения и концентратора напряжений. В следующем разделе нами будет рассмотрен альтернативный метод измерения вязкости разрушения с использованием малых образцов. [c.154]

В процессе исследований контролируются количество циклов нагружения и длина усталостной трещины. Наиболее трудоемким процессом является определение порогового коэффициента интенсивности напряжений. В этом случае наибольшую нагрузку цикла Ртах понижают и находят ее значение, при котором трещина не растет на протяжении lO Aimin циклов (AZmin—минимальный, поддающийся измерению прирост трещины, мм). Для определения циклической вязкости разрушения Kf испытания проводят с увеличивающимся наибольшим коэффициентом интенсивности напряжений цикла Атах, фиксируя нэгрузку И длину трещины, соответ- ствующие началу долома образца. [c.146]

И ЭТО может обусловить увеличение поверхностной энергии [13]. Точные измерения действительной величины поверхности отсутствуют, так что вклад данного эффекта количественно не оценивал ся. Вряд ли, однако, он может быть определяющим в отношении вязкости разрушения. В металлах поле напряжений перед трещи-. ной приводит к локальному пластическому течению. Форма этой-так называемой пластической зоны изображена на рис. 14, а. В ор--тотропном материале, главная ось которого перпендикулярна тре- щине (например, в ориентированных волокнистых композитах), зона пластической деформации, соответствующая этому полю напряжений, более сжата, как показано на рис. 14,6. Олстер [30]i проверил это экспериментально, нанеся на композит бор алюми-ний до приложения нагрузки фотоупругое покрытие. Оказалось, что в этом композите волокна ведут себя вплоть до разрушения упруго, а матрица— упругопластически. Следовательно, матрица, [c.283]

Хотя результаты первых попыток исследования распространения погранияной трещины были не вполне понятны, они позволили обнаружить наиболее простой способ непосредственного экспериментального определения энергии адгезии Дальнейшее развитие этих методов могло бы дать способ независимого определения затраченной энергии и механизма диссипации в композитах. Помимо этого существуют другие оценки прочности при разрушении адгезионных слоев, основанные на измерении вязкости распространения трепщны в полимерном клее между двумя твердыми телами. Чтобы обеспечить распространение трещины по центру связующего слоя на конечном расстоянии от границы раздела, особое внимание в таких исследованиях (например, в работах [44, 53, 63]) было уделено частным видам геометрии, толщине связующего слоя, условиям отверждения и скорости распространения трещины. Ясно, что при таких условиях происходит разрушение связующего слоя, а не границы раздела, поэтому разрушение композита следует рассматривать как разрушение полимера при наложенных механических ограничениях. [c.260]

Ключевой вопрос, который постоянно обсуждается в работах, посвященных определению фрактальной размерности поверхности изломов металлов, - это установление взаимосвязи между характеристиками энергоемкости материала (ЛГ,, Ki и пр.) и измеренной тем или иным способом фрактальной размерностью [54-56, 58, 61-63, 70-73, 79]. В работах [55, 61] установлены отрицательные зависимости между ударной вязкостью исследуемых материалов и фрактальной размерностью поверхности изломов Df. Однако в [58, 71-73] показано, что корреляции между различными характеристиками вязкости разрушения (К,/,, Ki , Kq) и Df положительны. Более того, в [62, 70] указывается на отсутствие подобных однозначных корреляций. Столь противоречивые результаты вызвали дискуссию о правомерности применения МОС, ФАП и МВС к исследованию свойств самоподобия поверхности разрушения [62, 65]. Были предприняты также попытки вьшолнить теоретический и численный анализ указанных корреляционных зависимостей [63, 65, 84, 85]. [c.57]

Авторами [63] показано, что фрактальные характеристики поверхности разрушения зависят от масштаба измерений 6 (рис. 40). Так, для стали 30 rMnSiNi2A при 0,08 <5 < 0,15 мкм корреляция между вязкостью разрушения материала и Dj(b) положительна, а при 5 > 1,0 мкм - отрицательна. По мнению этих авторов, для каждого материала существует некоторый критический масштаб 5о, не зависящий от вязкости разрушения [c.57]

На рис. 4 показаны также измеренные в опыте величины вязкости разрушения для различных скоростей движения вершины трещины в образцах из стали AISI 4340, опубликованные Розакисом и др. [79]. Кружки на рисунке соответствуют экспериментальным данным, полученным на трех идентичных образцах в виде двойной консольной балки (ДКБ-образцах), подвергнутых одному и тому же режиму термообработки, нагружаемых жестким клином. Измерение динамической вязкости разрушения осуществлялось при помощи оптического теневого метода. Данные, приведенные на рис. 4, отнесены к величине начальной вязкости разрушения K i = 30 МПа-м , которая в действительности может быть несколько меньшей. Во всяком случае, данные, полученные для стали AISI 4340, говорят о том, что параметр d /eor должен быть порядка 30, и это согласуется с результатами, найденными Райсом и Соренсеном [78] в опытах с медленным движением трещины в аналогичных материалах. [c.113]

Исчерпывающее численное и экспериментальное исследование процесса быстрого роста и останова трещины описано в серии статей [17—19, 28]. В этих работах для анализа экспериментов по проблеме останова трещины в образцах с краевым -надрезом из высокопрочной стали был применен конечно-элементный подход в сочетании с идеей освобождения узлов и явных схем интегрирования по времени (по крайней мере в ра- боте [19]). Сначала для определения динамической вязкости разрушения в процессе роста трещины в вычислениях использовалось задание измеренных в опыте законов движения вершины трещины. После этого решалась обратная задача теоретически иайденная связь динамической трещиностойкости со скоростью движения трещины использовалась как известная и по ней численно определялся закон движения трещины. Оказалось, что этот закон хорошо согласуется с исходными экспериментальными данными. [c.122]

В существующих определениях ударной вязкости и вязкости разрушения материала существует некоторая нечеткость. В общем случае при ударных нагрузках материалы разрушаются хрупко, т. е. с небольшими пластическими (неуиругими) деформациями до разрушения или при их полном отсутствии. Наиболее просто при высокоскоростных испытаниях, таких как ударные испытания по Шарпи или по Изоду, измеряется энергия маятника, затрачиваемая на разрушение, или общая площадь под кривой нагрузка — время, если испытательный прибор снабжен приспособлением для записи усилий в маятнике. Хорошо известно, что маятниковые методы дают результаты, очень чувствительные к форме и размерам образца и обычно трудно коррелируемые с поведением материала в реальных условиях. В принципе, эти методы являются первой попыткой измерения стойкости материала к росту трещины, а нанесение острого надреза в образце — попыткой исключения энергии инициирования трещин из общей энергии разрушения. Надрез в образце также обусловливает разрушение по наибольшему дефекту известных размеров и исключает влияние статистически распределенных дефектов в хрупком теле. Развитие механики разрушения поставило методы оценки вязкости разрушения хрупких тел на научную основу, однако ударные маятниковые методы все еще широко используются и при соблюдении определенных условий могут давать для композиционных и гомогенных материалов результаты, сравнимые с по- [c.124]

Последние работы по оценке вязкости разрушения стеклопластиков проведены Оуэном с сотрудниками. Оуэн и Роуз [128] определили вязкость разрушения полиэфирных слоистых стеклопластиков и влияние на нее введения в связующие пластификаторов. При оценке Кс они учитывали развитие зоны локальных повреждений (псевдопластической зоны) перед вершиной трещины и делали поправку на нее для найденных экспериментальных значений Кс- Они получили значение Кс, равное примерно 10 МН/м для материалов на основе стекломата из рубленных жгутов и около 15 МН/м - з — для стеклотекстолитов и установили, что введение в связующее до 50% пластификаторов практически не влияет на величину Кс- Бимон и Филлипс [72] показали, что развитие зоны локальных повреждений перед вершиной трещины обусловлено отслаиванием волокон от матрицы. Оуэн и Бишоп [138] установили, что с точки зрения механики разрушения эту зону следует учитывать аналогично локальной зоне пластических деформаций в металлах. Они использовали измеренные значения размера этой зоны для уточнения значений Кс различных типов [c.133]

Оуэна с сотрудниками в большинстве случаев проводили испытания при растяжении на широких пластинах с надрезами. При сравнении результатов, полученных различными исследователями, возникают определенные трудности, обусловленные тем, что различные методы дают различные результаты и не известно, какой из них даст, так сказать абсолютные результаты . Например, в двух работах [109, 116] было установлено, что для материалов, содержаш,их 40% (об.) высокомодульных углеродных волокон, Кс примерно равен 40 МН/м /а при растяжении пластин с надрезом, независимо от длины надреза. С другой стороны, при испытании аналогичных материалов при четырехточечном изгибе образцов с надрезом найденные значения составляли величину около 16 МН/м 2 при отношении глубины надреза к толщине образца от 0,3 до 0,7 и значительно более низкие значения Л"е при меньших отношениях глубины надреза к толщине. Эллис и Харрис [116] сравнивали параметры вязкости разрушения, определенные различными способами, для материалов на основе эпоксидной смолы и высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Они определяли общую работу разрушения ур, работу инициирования трещины уг (площадь под кривой нагрузка — деформация до максимальной нагрузки, при которой начинается быстрый рост трещины), а также критическую скорость высвобождения упругой энергии G по методу определения податливости образца с трещиной. Все измерения проводились при низкоскоростном изгибе образцов с надрезом. По данным Кс, полученным при растяжении и изгибе, используя уравнение (2.27), они рассчитали эквивалентные значения G . Для того, чтобы сделать это, необходимо было использовать податливость С, учитывающую ортотропный характер волокнистых композиционных материалов. Зих, Пэрис и Ирвин вывели полную форму уравнения (2.27) [4], в котором С является функцией всех констант в тензоре податливости. Для ортотропных материалов с одной резко выраженной осью анизотропии, таких как однонаправленные композиционные материалы с непрерывными волокнами типа углеродных, их уравнение может быть записано в упрощенной форме [c.134]

Определение работы, поглощенной при ударном испытании, планиметрированием осциллограмм нагрузка—прогиб и непосредственное ее измерение по отклонению маятника дают близкие результаты (рис. 13.24) [19]. Однако это не доказывает, что нагрузка при осциллографиро-вании измерена достаточно точно. При хрупком разрушении, т. е. при малых значениях прогиба, даже при существенном различии в максимальной нагрузке могут быть получены близкие значения работы, поглощенной при испытании образцов. В то же время основным назначением измерения нагрузки при ударных испытаниях является определение параметра вязкости разрушения при динамическом нагружении Кр. Для определения этой характеристики необходимо существенно ограничить пластическую деформацию у вершины трещины, т. е. в [c.222]

Валлера механизм 181 Величина зерна 338 -Вероятная абсолютная погрешность 91 Виде,мана — Франца — Лоренца закон 281 Внутренние разрывы 328 Волосовины 325, 331—333 Восприимчивость определение 305 диамагнитная 305 методы измерения 310, 311 парамагнитная 306 Временное сопротивление 192, 194 Вторичная экстинкцня 140 Вульфа — Брэггов урдвненне 122 Вульфа сетка 107, 109 Вязкость разрушения определение 223, 237, 238 влияние величины. черна 241 [c.348]

П-эффект выражен наиболее резко у концентрированных систем с крупными частицами дисперсной фазы и маловязкими дисперсионными средами. При измерениях вязкости он проявляется сильнее всего на низких скоростях деформирования. В этих условиях наблюдается наиболее резкая локализация обогащенного дисперсионной средой пограничного слоя. Увеличение скорости сдвига усиливает разрушение структуры материала, что вызывает, с одной стороны, уменьшение упругости деформируемого тела, а следовательно, эффекта Вейссенберга, с другой стороны, приво-90 [c.90]

Очень важным следствием из теории А. И. Леонова является возможность расчета релаксационного спектра по кривым течения. В частности, из этой теории вытекает, что определение точки перегиба на кривой зависимости (Ig 7) позволяет легко найти максимум релаксационной функции N (s), где N — функция распределения частот релаксации (величин обратных временам релаксации), так как у = as, причем а — постоянный коэффициент. Можно легко показать, что N (s) = — (as) т) (as), где (as) — первая производная вязкости по релаксационной частоте. Точка перегиба на кривой (Ig у) отвечает условию dN/ds = 0. Также просто находится время / после начала опыта в условиях у = = onst, когда наступает интенсивное разрушение структуры материалов. Оказывается, что / = а/у. Следовательно, в согласии с опытными данными возрастание скорости деформации приводит к быстрому уменьшению времени достижения максимума на кривых т (/) при у — onst. Рассматриваемая теория позволяет определить достижение максимума функции xjxy = / (у) и многие другие важные реологические характеристики материалов. Отсюда следует, что измерение вязкости у материалов с неньютоновским поведением важно отнюдь не только для расчета процессов их течения, но имеет фундаментальное значение для характеристики их реологических свойств. [c.125]

Подход Ирвина был аналогичен подходу Орована, но он потратил больше усилий на доказательство возможности применения линейно-упругих соотношений между напряжением разрушения и длиной трещины в случае, если разрушению предшествовала пластическая деформация у вершины трещины. Его результаты были выражены через критическую величину высвобождающейся энергии деформации (или потенциальной энергии), при которой происходит нестабильное развитие трещины. Это значение G p явилось удобным параметром, включающим все дополнительные, зависящие от диссипации энергии составляющие, такие как пластическое течение, могущее в свою очередь привести к выделению тепла или акустической энергии, в дополнение к работе, требуемой для разрушения решетки. Постоянство G p и, следовательно, его использование как меры сопротивления металла разрушению оказалось зависящим от условий эксперимента, но в случаях, называемых квазихрупким разрушением , когда развитию трещины предшествует малое пластическое течение, критическое значение всегда может быть связано с напряжением разрушения методами линейной упругости. Параметр Ирвина Gj(p стал известен как вязкость разрушения материала, хотя в настоящее время этот термин закреплен за параметром интенсивности напряжений Ккр, определяемым из соотношений (257) или (258). Развитие испытательных методов механики разрушения, происшедшее со времени выхода работы Ирвина, определило воспроизводимые экспериментальные условия измерений вязкости, соответствующие условиям службы и поддающиеся [c.105]

Теория вязкости разрушения, изложенная в предыдущей главе, логически устанавливает вид экспериментов для измерения критических значений высвобождаемой энергии деформации или коэффициента интенсивности напряжений. Стандартные образцы с предварительно нанесенной трещиной нагружают до разрушения. Если разрушение макроскопически хрупко, то, исходя из нагрузок, рассчитывают вязкость разрушения с помощью стандартных таблиц податливости образцов. Эта методика включена в спецификацию Проекта Британского Стандарта № 3, метод АОИМ Е399-70 (см. гл. V, раздел 9 и последующие). Чтобы представить, какие измерения проводятся на практике и почему на размеры образцов накладываются определенные ограничения для получения достоверных результатов, целесообразно рассмотреть развитие испытаний на вязкость разрушения, начиная с первых экспериментов, выполненных Ирвином. [c.108]

Этот метод обладает несколькими недостатками. Во-первых, практически очень трудно с достаточной точностью измерить v. Во-вторых, если движение трещины начинается при Pq, то метод имеет еще больше ограничений, чем использованный в случае очевидного скачка . Это обусловлено тем, что общее смещение при Pq за счет пластической зоны и развития трещины должно лежать внутри области, ограниченной секущей с меньшим на 5% тангенсом угла наклона (эквивалентной изменению длины трещины на 0,02ао). Для скачков, наблюдающихся при постоянной или снижающейся нагрузках, внутри этой области должна происходить только та пластическая деформация, которая предшествует разрушению. Смещение за счет развития трещины, сопровождающего страгивание, может быть весьма большим. В-третьих, нет точного критерия нагрузки в интервале 0,8 Pq — Pq, при которой начинается рост трещины. Это обстоятельство должно серьезно влиять на воспроизводимость значений вязкости разрушения, измеренных по возрастающим кривым нагрузки. Из самой диаграммы можно получить предполагаемое местонахождение точки страгивания, проведя линию между 0,8Pq и Pq, показывающую влияние пластичности на смещение (для нагрузки HPq = v /k , где 0,8 < [c.136]

Разработан ряд методов измерения воспроизводимых значений вязкости разрушения в условиях плоской деформации, Ки, пользуясь которыми следует обращать особое внимание на требования, предъявляемые к размерам образцов, и на анализ диаграмм нагрузка — смещение. Даже в наименьших образцах должно соблюдаться условие, при котором все размеры образцов превышали бы по крайней мере в 50 раз радиус плоскодеформированной пластической зоны при разрушении. Что касается длины трещины, то аналогичный критерий, выраженный через податливость образца, отражен в требовании, чтобы уменьшение наклона кривой нагрузка—смещение перед нестабильностью или скачком не превышало 5%. Рекомендуемая процедура определения Ки из диаграммы с возрастающей нагрузкой представляется малоприемлемой. [c.140]

Если принять, что для всех материалов критическое напряжение разрушения достигается на расстоянии ух диаметров зерен от вершины трещины, то можно использовать эту модель для прогнозирования вязкости разрушения других сталей. Рассмотрим данные для котельной стали, представленные на рис. 74, б. К сожалению, наряду с измерениями вязкости не было проведено исследований микроструктуры. Примем, что максимальное перенапряжение достигается при ТИП. Температура в этом случае выше, чем для стали с азотом, и можно принять п = 0,2. Расчеты по экспериментальным значениям Ki (75 МН/м ) и Оу (530 МН/м ) при ТНП показывают, что расстояние, на котором достигается критическое значение напряжения, составляет около 30 мкм. Значит, размер зерна равен 15 мкм, что представляется реальным для стали соответствующего состава и принятой термической обработки. Локальное значение разрушающего напряжения оказалось равным 2600 МН/м , что значительно превышает значение 1600 МН/м , типичное для нелегированной нормализованной стали с тем же размером зерна (см. рис. 110). Распределение карбидов в котельной стали, однако, гораздо более тонкое, чем в обычной углеродистой стали, а это приводит к повышению критических напряжений. Указанный эффект наблюдал Оутс (см. рис. 109) на крупнозернистой стали с марганцем, имеющей гораздо большее сопротивление разрушению благодаря тонкому распределению карбидов. [c.215]

Всю энергию, необходимую для разрушения образцов с U, V-образным надрезом и надрезом в виде замочной скважины, а также других (ненадрезанных) образцов, т. е. для создания и распространения трещины, относят к поверхности разрушения образца. Таким образом, эта единица измерения совпадает с размерностью измерения вязкости при разрушении, т. е. Дж/см , но с физической точки зрения такая аналогия неправомерна, так как энергия возникновения, трещины может быть отнесена не к поверхности, а только к тому объему, в котором возникла пластическая деформация перед распространением трещины. Определение этого объема, однако, на практике сталкивается с очень серьезными трудностями, поэтому от него отказываются и для простоты затраченную энергию произвольно относят ко всему поперечному сечению образца [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...