Разрушение в результате распространения трещины

РАЗРУШЕНИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИНЫ [c.14]

Существенное снижение предела выносливости металлов в той или иной коррозионной среде тесно связано с точечной коррозией. Сталь представляет в этом отношении характерный пример. Коррозионные раковины, образующиеся на стали при отсутствии напряжений или при статическом напряжении под влиянием неравномерного доступа кислорода, имеют обычно форму правильных круглых углублений [2]. В процессе дальнейшей коррозии эта форма сохраняется. Однако под влиянием знакопеременной нагрузки образуются заостренные глубокие раковины, многие из которых в дальнейшем дают начало трещинам, заполненным продуктами коррозии. Впоследствии происходит разрушение в результате распространения трещин на соседние участки стали. [c.604]

Как показывает анализ сложившихся к настоящему времени представлений о закономерностях хрупкого разрушения, происходящего в результате распространения трещин скола и микро-скола, в материале протекают следующие физические процессы [c.60]

Оптимум может быть достигнут только в определенной конструкции, вероятность разрушения которой как путем общего течения, так и в результате распространения трещины одинаково мала. [c.18]

Абразивный износ хрупких материалов обусловливается хрупкими разрушениями, т. е. происходит скалывание частиц в результате распространения трещин. Существует определенная связь между износом V и микротвердостью Я материала [386]. [c.257]

Хрупкое. Происходит в результате распространения магистральной трещины после пластической деформации, сосредоточенной в области действия механизма разрушения, [c.112]

Хрупкое. Происходит в результате распространения магистральной трещины после пластической деформации, сосредоточенной в области действия механизма разрушения. Хрупкое разрушение подразделяется на идеально хрупкое и квазихрупкое (как бы хрупкое). [c.319]

Предложенные теории хрупкого и квазихрупкого разрушений основаны на результатах классической теории упругости с малыми деформациями. В 1 и 2 этой главы изложен математический аппарат, используемый в теории распространения трещин при хрупком и квазихрупком разрушениях. [c.533]

Конечная цель всех исследований закономерностей усталостного разрушения управлять процессом распространения трещин путем его моделирования, вводя обоснованный контроль в зонах распространения трещин, сопоставляя прогноз с реализуемым процессом. По результатам контроля уточняются данные моделирования и обосновывается периодичность осмотров деталей по критерию роста трещин, а также разрабатывается система воздействия на деталь с трещиной в условиях эксплуатации или при ремонте с целью уменьшения скорости роста трещины вплоть до ее полной остановки. С точки зрения организационной структуры несомненно, что полностью система управления может быть реализована при взаимодействии многих организаций и научных направлений. Вместе с тем следует выделить решение задачи, являющейся основной, связанной с представлением о том, как ведет себя металл с развивающейся усталостной трещиной при эксплуатационном нагружении. В этом направлении выполнено множество исследований, которые обобщены, например в [6-11]. Из рассмотрения в качестве характеристики процесса разрушения скорости роста трещины и коэффициента интенсивности напряжения изучены различные внешние воздействия для множества конструкционных материалов. Однако все попытки ввести единообразное описание кинетического процесса до настоящего времени не дали положительного результата. [c.21]

В волокнистых металлических композитах, за исключением композитов с направленной эвтектикой, волокно и матрица, как правило, не находятся в состоянии химического равновесия. Из всех факторов, воздействующих на усталостную прочность композита, вероятно, самым малопонятным является влияние прочности и микроструктуры на границе раздела волокна и матрицы. Увеличение прочности происходит в результате того, что посредством касательных напряжений усилия передаются через границу раздела волокна и матрицы, и высокомодульные волокна несут большую часть приложенных параллельно им нагрузок. Поверхности раздела играют и другую важную роль в сопротивлении разрушению, контролируя вид распространения трещин они могут отклонять распространяющиеся трещины и задерживать рост трещин. [c.396]

Например, в случае суперсплава с крупным зерном (поведение I типа) на воздухе наблюдается ускоренная ползучесть и разрушение образца в результате распространения одной-двух трещин, образующихся на внешней поверхности (рис. 13, а). В вакууме (рис. 13, б) разрушение происходит в результате объединения многочисленных полостей, образовавшихся в местах стыка трех зерен внутри образца. На воздухе трещины зарождались в местах пересечения границ зерен с поверхностью (где в результате окисления проис.ходило обеднение выделениями) и распространялись по границам зерен. Еще одна интересная особенность результатов, полученных на воздухе,— наличие ступенек на участках ускоренной ползучести (см. рис. 3 и 4). По-видимому, они связаны с легким образованием трещин в местах выхода межзеренных границ на поверхность (этому соответствуют резкие перепады ступенек) и последующим замедлением или даже прекращением их развития (относительно плоский участок ступеньки). Притупление трещин происходит в окисленном и лишенном фазы у поверхностном слое (рис. 14). Такое прерывистое развитие трещин продлевает продолжительность стадии ускоренной ползучести. Этот эффект имеет, по-видимому, динамический характер, поскольку при испытаниях в вакууме предварительно окисленных образцов такой ступенчатой кривой ползучести не наблюдалось, хотя скорость ползучести и была уменьшена присутствием окалины. При вакуумных испыта- [c.42]

Рассматривая далее возможность хрупкого разрушения в результате быстрого распространения трещины, находим величину Ры-ап в виде [c.80]

Инженеры-механики обязательно должны интересоваться различными видами механических разрушений, возможность которых им приходится оценивать расчетным путем. Хотя результаты микроскопического исследования поведения материалов нельзя непосредственно использовать при расчетах каких-либо отдельных элементов конструкций, качественное понимание того, как на атомистическом уровне происходит процесс разрушения вследствие взаимодействия и движения дислокаций, несомненно, полезно. Механика разрушения позволяет получать количественные оценки возможности разрушения в результате быстрого распространения трещин. Другие модели разрушения и способы его предсказания рассмотрены в последующих главах. [c.82]

Проектирование, технология изготовления и эксплуатация инженерных конструкций из стекла тесно связаны с возможностью возникновения разрушения. Процессы образования и развития трещин могут начаться при затвердевании расплава стекломассы, формировании эмалевых покрытий, механической и термической обработке, монтаже, хранении и т. п. Наиболее опасным результатом распространения трещин является полное разрушение стекол и покрытий в процессе эксплуатации. [c.5]

При разрушении по хрупкому механизму затрачивается значительно меньшая работа на процесс самого разрушения, чем при вязком. Начавшееся хрупкое разрушение является самопроизвольным процессом. Оно происходит за счет высвобождения накопленной в системе упругой энергии и поэтому для распространения трещины не требуется подвод энергии извне. При хрупком разрушении затрата энергии на образование новых поверхностей в результате раскрытия трещины меньше, чем освобождающаяся при этом накопленная упругая энергия. При вязком разрушении затрачивается значительно большая работа. Для развития вязкого разрушения необходим непрерывный внешний подвод энергии, расходуемой на пластическое деформирование металла впереди растущей трещины и преодоление возникающего при этом упрочнения. При этом работа, затрачиваемая на пластическую деформацию, значительно превышает работу собственно разрушения. [c.18]

При наличии концентрации напряжений или дефектов эти соотношения существенно изменяются, так как треш,ина возникает тем раньше, чем выше напряжение и концентрация. На рис. 27 представлены результаты испытаний на усталость образцов из стали 45 . Из этих данных следует, что отношение Л тр/iVp при высоких концентрациях в зависимости от уровня напряжений может снижаться до 0,3—0,1, т. е. основная часть процесса разрушения приходится на распространение трещины. Таким образом, наряду с рассмотрением условий сопротивления усталости элементов конструкций на стадии до образования трещины это сопротивление оценивается на стадии ее распространения. Эта стадия особенно существенна при определении ресурса для изделий по дефектоскопическому освидетельствованию их состояния в процессе службы. [c.252]

Применяя эти критерии для вычисления силы, движущей трещину, и измерения сопротивления разрушению, можно предсказать, будет ли остановлена бегущая трещина в конструкции и где именно. С другой стороны, эти критерии можно использовать для конструирования устройств для остановки трещин или оценки сопротивления разрушению по результатам измерений параметров, контролирующих явление скачок — остановка трещины в лабораторных условиях. Последнее представляется весьма существенным, так как значение Kim необязательно соответствует Ки, трещиностойкости в. начале распространения трещины. [c.44]

В модели распространение трещины трактуется как процесс образования, роста и слияния микроразрушений в пластически деформированном материале в конце трещины. В качестве входных параметров в модели используются результаты измерений на образцах, разрушенных при нагружении волной напряжений. История изменения динамических напряжений в материале рассчитывалась в предположении о двумерном характере распространения волн. [c.120]

В данной статье обсуждаются различные микропроцессы, происходящие в зоне разрушения в конце продвигающейся трещины, и описывается подход к вычислению связанных с этим энергетических затрат. Можно надеяться, что результаты могут быть полезными для прояснения смысла трещино-стойкости по отношению к распространению и остановке трещин. [c.121]

Обычная (классическая) формулировка предмета механики разрушения предполагает изучение процессов разрушения твердого тела в результате распространения магистральной трещины под действием тех или [c.624]

Разрушение по типу конус—чашечка занимает промежуточное положение между хрупким разрушением и разрушением по типам а—г. Скорость распространения трещины при разрушении по типу д, однако, значительно меньше, чем при разрушении в результате сдвига. [c.16]

Разрушение участка байпасной линии с отсекающим краном N3 между линиями нагнетания и всаса компрессора ГПА-10 до-жимной компрессорной установки Оренбургского гелиевого завода произошло в декабре 1996 г. Рабочие параметры смонтированного в 1979 г. участка ТП температура +100 °С давление 3,7 МПа (37 кгс/см ) транспортируемая среда - очищенный природный газ. Основные характеристики ТП диаметр -325 мм толщина стенки - 10 мм материал (по проекту) -сталь 10 по ГОСТ 8732-70 материал (по исполнительной документации) - сталь 20 по ГОСТ 8732-70. Разрушение байпасной линии произошло при пуске компрессора, при этом она разрушилась на отдельные фрагменты неправильной формы с линейными размерами от 180 до 1300 мм. По результатам ультразвуковой толщинометрии 18 фрагментов разрушившегося байпаса толщина стенки трубы составляла 8,8-11,1 мм. При измерениях твердости зафиксированы значения 206-215 НВ. Для определения очага разрушения фрагменты (участки) обмерены, промаркированы и из них составлена схема разрушения в соответствии с линиями разрыва. На всех представленных фрагментах изучен характер изломов и определены направления распространения разрушений. Анализ направлений распространения трещин позволил предположить, что очаг разрушения находился в сварном шве приварки байпасной линии к крану. Из этого шва были отобраны темплеты для исследования причин зарождения и развития разрушения. Установлено, что началом разрушения явился участок сварного шва длиной около 50 мм, от которого пошло лавинообразное развитие магистральных трещин с многочисленными разветвлениями и изменениями направлений. При исследовании рельефа излома в характере растрескивания по сварному шву наблюдались три зоны 1 - [c.53]

Многие детали имеют трещины, которые образуются при различных технологических процессах и во время службы деталей. Кроме того, в ряде случаев детали могут содержать острые концентраторы напряжения, так что работоспособность таких деталей будет во многом определяться, как уже отмечалось, сопротивлением материала распространению трещины. В этих условиях важно, чтобы нестабильный рост трещины начинался при как можно большей длине трещины. Иными словами, чем больше может вырастать трещина без опасности возникновения внезапного разрушения (в результате нестабильного роста трещины), тем выше работоспособность материала с трещиной. [c.94]

В пятом томе Разрушения , как и в других томах этого руководства, рассматривается в основном внезапное разрушение конструкций, возникаюш ее в результате распространения трещины в материале. Основная заслуга в разработке теоретических основ хрупкого разрушения с точки зрения механики сплошной среды принадлежит А. А. Гриффитсу, который в двух работах, опубликованных в начале 20-х годов, предложил объяснение явления хрупкого разрушения на основе анализа энергии, требуемой для распространения трещины. В 1926 г. Пэйрс впервые применил методы теории вероятности при исследовании прочности волокон, а Вейбулл в 1939 г. первым использовал эти статистические методы для изучения явлений хрупкого разрушения. [c.5]

Вид разрушения при растяжении зависит от направления действия внешней нагрузки относительно армирующих волокон и от типа укладки арматуры. Однонаправленные композиты при нагружении в направлении армирования разрушаются от разрыва армирующих волокон, что сопровождается появлением поперечных трещин разрыва и продольных трещнн сдвига и расслоением в полимерной матрице. При увеличении угла нагружения к направлению армирующих волокон вид разрушения постепенно меняется от сдвига и скалывания полимерной матрицы параллельно направлению укладки армирующих волокон до чистого поперечного отрыва в полимерной матрице при нагружении перпендикулярно армирующим волокнам. Вид разрушения композитов с симметричной перекрестной арматурой (угол укладки арматуры к направлению действия нагрузки равен в) зависит от угла укладки армирующих волокон. При углах укладки, меньших 30°, разрушение материала происходит в результате распространения трещины из-за расслоения матрицы между ар- [c.196]

Из приведенных на рис. 249 кривых видно, что при малых размерах образцов или деталей и прн больших значениях приращение энергии пругой деформации, освобождаемой с развитием трещины, уменьшается по мере увеличения длины трещины, и поэтому расход энергии на преодоление сил сцепления материала у края развивающейся трещины часто преобладает над освобождаемой энергией. Ввиду этого внезапное хрупкое разрушение обычно не встречается у стальных деталей малых размеров. В конструкциях больших размеров при малой величине отношения т) количество энергии упругой деформации, освобождаемой в результате распространения трещины, прогрессивно увеличивается, и развитие трещины чаще приводит к внезапному хрупкому разрушению. Изменение размеров образца может приводить к переходу от вязкого разрушения к хрупкому Можно сделать вывод о том, что малые деформации детали при постоянном предельном напряжении уменьшают риск возникновения внезапного хрупкого разрушения. На основании приведенной выше элементарной фор.мулы (205) получается [c.378]

Известно, что расстояние между полосами определяет перемещение трещины за один цикл. Следовательно, подрастание усталостной треш.ииы в данном случае происходит нелинейно и ускоряется перед дорывом. Результаты фрактографического анализа показывают, что усталостная трещина при малоцикловой усталости зарождается в теле зерен и характер ее распространения является внутризеренным. Следовательно, при малоцикловом нагружении конструкционной стали 15Г2АФДпс изменение характера макроразрушения связано с изменением характера микроразрушения на структурном уровне статическому разрушению соответствует внутризеренное распространение трещины, квазистатическому — смешанное, малоцикловому усталостному — внутризеренное. При этом следует отметить, что нет принципиального различия в характере разрушения стали 15Г2АФДпс при испытаниях в условиях малоцикловой и классической многоцикловой усталости в одном и другом случае при развитии усталостной трещины происходит внутризеренное разрушение [4]. [c.138]

Таким образом, испытания ДКБ-образцов, проведенные по изложенной методике, в сочетании с обработкой результатов по формулам (2.40)-(2.43) (при расчете Кщ) и данными рис. 2.36, определяющими Утр, позволили получить зависимости динамической вязкости разрушения от скорости распространения трещины Кщ — У р (рис. 2.39). Значения К,д при У р = 0, т.е. в момент ее инициации, соответствуют таковым К с, определяемым обычными методами при статическом нагружении [8]. Характер кривых подтверждает существование минимальной динамичеекой вязкоети разрушения К] , п для иепытанных малоуглеродистых сталей. При этом, как показали результаты иепыта-ний, значения К , рассчитанные по статической схеме, оказываются меньше К п, , и зависят от относительной длины остановившейся тре- [c.76]

Доулинг [44, 45] сделал первую попытку применения /-интеграла в качестве параметра нелинейной механики разрушения для исследования распространения трещины при малоцикловой усталости. Результаты его работы приведены на рис. 6.36. По оси абсцисс отложены величины циклического /-интеграла А/, при этом, рассматривая деформацию за каждый полуцикл растяжения при циклическом нагружении как независимую направленную деформацию, выразили величину / за соответствующий период как AJ. Предложены различные способы определения AJ. Доу-8 219 [c.219]

При разрушении по хрупкому механизму затрачивается значительно меньшая работа на процесс самого разрушения, чем при вязком. Начавшееся хрупкое разрушение является самопроизвольным процессом. Оно происходит за счет высвобождения накопленной в системе упругой энергии, и поэтому для распространения трещины не требуется подвод энергии извне. При хрупком разрушении затрата энергии на образование новых поверхностей в результате раскрытия трещины меньше, чем освобождающаяся при этом накопленная упругая энергия. При вязком разр Ш1ении затрачивается значительно большая работа. Для развития вязкого разрушения необходим непре- [c.605]

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжени11 и деформаций ((40) —(45) И), и задачу о распространении трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности напряжений. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с трещиной с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, причем само понятие этого коэффициента имеет физический смысл. [c.117]

Теплостойкость стали марки W3, которая в результате термической обработки обладает высоким временным сопротивлением на разрыв, в определенном интервале температур существенно больше, чем у сталей с меньшим значением временного сопротивления. На рис. 214, кроме предела текучести при растяжении стали марки W3, изображены еще пределы текучести при нагреве в зависимости от температуры испытания двух марок обработанных термическим путем на различные пределы прочности при растяжении вольфрамовых штамповых сталей для горячего деформирования, а также стали К12 и мартенситно-стареющей стали. Однако относительное сужение площади поперечного сечения образца в случае инструментальных сталей с 5— 10% W и стали W3, имеющей предел прочности при растяжении более 1200 Н/мм в интервале температур, превышающих 500° С, резко уменьшается, возникает охрупчивание при нагреве. Довольно часто можно наблюдать межкристаллитное разрушение вследствие образования вдоль границ зерен интерметаллидов, нитридов и других выделений. В сталях, полученных переплавом, этот вид охрупчивания встречается реже. Величина охрупчивания при нагреве тем больше, чем выше прочность стали и чем большей температурой закалки эта прочность была достигнута (рис. 215). Вязкость при нагреве вольфрамовых сталей в большей степени зависит от скорости охлаждения. Чем меньше скорость охлаждения или чем больше можно обнаружить в структуре стали бейнита, возникающего при температуре выше 400—420° С, тем меньше вязкость стали при нагреве. Если переохлажденный аустенит превращается при температуре ниже 360—380° С, то опасность возникновения охрупчивания при нагреве также меньше. Повышение температуры испытания (а следовательно, и инструмента) до 500° С значительно увеличивает сопротивление хрупкому разрушению и энергию распространения трещин в сталях (рис. 216), закаленных в основгюм при пониженных температурах, а также полученных электрошлако -вым переплавом. Однако при температуре нагрева, превышающей [c.270]

Таким образом, затраты энергий при создании новых поверхност-тей в результате движения трещины связаны в основном с работой пластической деформации объемов материала перед фронтом распространения трещины. Это положение представляет собс концепцию квазихрупкого разрушения ГриффитсуОрована-Ирвина. [c.62]

Нео бходимость в использовании упрощающих континуальных предположений для по- лучения математического решения в значительной степени отпадает при наличии больших ЭВМ. Сейчас возможно более реальное моделирование распространения трещины. К сожалению, большинство исследователей, использующих большие ЭВМ, для решения задач механики разрушения, склонны концентрировать внимание- на более точном учете геометрии и вносят мало Дополнительных усовершенствований в моделирование процесса разрушения. В результате недостаточно быстро возрастает наше понимание физического смысла трещиностойкости и того, каким образом она зависит от микроструктуры, скорости деформации, температуры и т. д. Проникание в эти области может быть наи-лучшим образом достигнуто благодаря разработке расчетных моделей, детально описывающих реальный процесс разрушения. [c.122]

Основоположником теории хрупкого разрушения твердых тел считают Гриффитса [99, с. 30], который впервые попытался связать сопротивление разрушению с упругой энергией, накопленной в деформируемом образце и освобождающейся при развитии трещины. По Гриффитсу распространение трещины без дополнительной работы (или самопроизвольное разрушение) возможно, если увеличение поверхностной энергии в результате развития трещины компенсируется соответствующим уменьшением упругой энергии деформации. При недостатке упругой энергии, накопленной в образце, трещина для своего развития требует [c.175]

Поля напряжений и перемещений в окрестности движущейся трещины. Исследование распределения полей напряжений и перемещений в окрестности фронта трещины имеет важное значение при формулировке критериев разрушения с использованием силового подхода Дж. Ирвина и при решении других задач механики разрушения [320, 399 и др.]. В статических задачах механики разрушения эта задача решена в работах [492, 572]. Там же показано, что напряжения и перемещения могут быть представлены в виде (1.3). Этот результат имеет место и при динамическом действии нагрузки для стационарных (нераспространяющихся) трещин [550, 551]. Если трещина распространяется, то ситуация усложняется. В этом случае напряжения и перемещения в окрестности фронта движущейся трещины зависят от скорости ее движения. Впервые эта задача в случае распространения, трещины с постоянной скоростью решена в работе [574], где, в частности, показано, что если скорость распространения фронта приближается к некоторому критическому значению, то может произойти, ветвление трещины. Задача о распространении трещины с пострянной скоростью в плоскости относится к классу стационарных смешанных задач динамической теории упругости [265, 313]. К этому же классу относятся задачи о движении штампа вдоль границы полуплоскости с постоянной скоростью, меньшей скорости распространения поперечных упругих волн. Такие задачи рассматривались в [68,i541] с помощью методов теории функций комплексного переменного. Разработанные методы можно использовать и при изучении распространения трещин, [62, 294, 530 и др.]. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...