Испытания на вязкость разрушения при плоской деформации (К1С)

Вязкость разрушения. Для критерия вязкости разрушения / i , принятого в линейной упругой механике разрушения с присущими ей ограничениями размерных соотношений образцов для испытаний в условиях плоской деформации, не могут быть получены корректные значения на вязких аустенитных материалах, если не использовать для испытаний образцы очень больших толщин. Однако такие толщины не характерны для поперечных сечений полуфабрикатов, используемых в реальных конструкциях криогенной техники. Кроме того правильный расчет таких конструкций или деталей в случае разрушения должен предусматривать пластическое их разрушение (в упругопластической области), а не катастрофическое (линейное упругое разрушение). Поэтому все характеристики разрушения были получены с помощью критерия [c.336]

Наибольшее распространение получили испытания в условиях плоской деформации, когда разрушение происходит путем отрыва и перпендикулярно к плоскости трещины. Полученное значение коэффициента интенсивности напряжений обозначают Ki и называют вязкостью разрушения при плоской деформации. Эксперименты по определению коэффициента Ki обладают хорошей воспроизводимостью, а значения Ki являются постоянными при данных температуре и скорости нагружения и не зависят от геометрии образца (толщина образца должна быть достаточной для того, чтобы выполнить условия плоской деформации, — при малой толщине разрушение происходит по типу среза, а не путем отрыва). [c.73]

Давая подробную оценку конструкции, следует помнить, что разрушающие напряжения в сосуде, изготовленном из данного материала с дефектом данных размеров, могут изменяться в зависимости от радиуса сосуда. Маловероятно, что этот эффект имеет значение для сосудов диаметров 1 м с дефектом, максимальный размер которого равен толщине стенки. Толщина стенки сосуда, по-видимому, влияет тогда, когда при данных условиях испытания вязкость разрушения материала падает с увеличением толщины образца, пока не произойдет разрушение в условиях полной плоской деформации. [c.255]

Значение Ки устанавливают с помощью испытаний на вязкость разрушения образцов с искусственно наведенной трещиной путем их статического изгиба или растяжения. Соотношение размеров образца (толщины, ширины и длины трещины) выбирают таким образом, чтобы в зоне у вершины трещины создавалось состояние плоской деформации. Нагрузку, соответствующую началу нестабильного роста трещины (скачкообразное увеличение ее длины на 2%), считают критической и по ней рассчитывают Ки- [c.546]

Весьма распространен за рубежом и в исследованиях советских ученых метод, положенный в основу проекта Британского стандарта для испытания на вязкость разрушения при плоской деформации (определение Кщ). При этом часто используется коэффициент интенсивности напряжений Кг. определяемый при разрушении путем отрыва [29, 34]. [c.30]

С тех пор накоплен большой фактический материал по использованию ранее существовавших и вновь разработанных материалов при низких температурах, а также проведены фундаментальные исследования в области механики разрушения, позволившие предложить экспериментальные методы оценки сопротивления конструкционных материалов разрушению по критическим параметрам, определяемым в условиях плоской деформации (К]с, Gu и др.) и плоского напряженного состояния (Кс, G и др.), кинетическим параметрам dl/dN, Ытр и др.) и параметрам вязкости разрушения в условиях общей текучести (/-интеграл, бе и др.). Новые методы оценки вязкости разрушения подробно рассмотрены в ряде отечественных и зарубежных работ, в которых приведены результаты испытаний многих конструкционных материалов, в том числе при низких температурах [1—8], [c.8]

Существует несколько методов получения данных по КР алюминиевых сплавов на образцах с предварительно нанесенной трещиной. Один из них включает испытания серии образцов с усталостными трещинами при постоянных нагрузках, чтобы получить ряд текущих коэффициентов интенсивности Кх в условиях плоской деформации ниже значения вязкости разрушения Кхс-Если трещины развиваются в результате КР, то уровень Кг воз растает до тех пор, пока не будет достигнуто значение Кгс и не произойдет разрушение. Пороговый уровень К кр может быть [c.169]

Существующие методы оценки вязкости разрушения связаны е определением параметра интенсивности напряжения — или параметра К— по данным статических испытаний образцов с предельно острым надрезом-трещиной, при распространении этой трещины в условиях плоской деформации. В этом слу- [c.81]

Исходя из этого, можно определять вязкость разрушения по данным испытаний на усталость [3]. При этом испытывают образец (цилиндрический или плоский) на усталость до разрушения. По поверхности излома определяют длину усталостной трещины для плоского образца или глубину усталостной трещины для круглого образца. Поверхность излома, где трещина росла в условиях плоской деформации, перпендикулярна боковой поверхности образца. [c.83]

Вязкость разрушения при плоской деформации для многих материалов также зависит от скорости нагружения. При ударном нагружении вязкость разрушения обычно называют динамической ударной вязкостью К, Для некоторых материалов, таких, например, как конструкционная сталь малой прочности, характерно непрерывное уменьшение вязкости разрушения с увеличением скорости нагружения [15] (см. рис. 15.24(a)). Хотя методы испытаний для определения значений Ки пока еще не стандартизованы, эта величина широко используется расчетчиками. Как упоминалось в гл. 8, статическая вязкость разрушения зависит от температуры. Динамическая ударная вязкость разрушения, как показано на рис. 15.24(6), также является функцией температуры возрастает с повышением температуры. [c.534]

Испытания на вязкость разрушения. Для оценки стойкости сталей против хрупкого разрушения определяют вязкость разрушения или коэффициент интенсивности напряжения в условиях плоской деформации и мгновенного роста трещины Kiz (см. раздел Методы механических испытаний ). [c.51]

ИСПЫТАНИЯ НА ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (Ки) [c.123]

Цель испытаний на вязкость разрушения при плоской деформации заключается в получении воспроизводимых значений нижнего предела вязкости материала, испытанного в достаточно толстом сечении, в котором можно пренебречь вкладом, вносимым губами среза. Кроме того, разрушение должно происходить в квази-упругих условиях, т. е. размер пластической зоны при разрушении должен быть значительно меньше, чем общее сечение образца. Еще одно требование заключается в том, что пластическая область у вершины трещины должна быть малой по сравнению с длиной трещины, так что критическое состояние трещины может быть одно- [c.123]

Ограничения, накладываемые на толщину образцов, вытекают из результатов испытаний алюминиевых сплавов, описанных в разделе 5 гл. V, а также из аналогичных данных, полученных на мар-тенситно-стареющих сталях. Толщина образца, обеспечивающая условия плоской деформации (общая нестабильность при нижнем критическом значении вязкости разрушения), определяется по формуле [c.130]

В гл. V было показано, что путем применения стандартных методов испытаний можно получать представительные значения вязкости разрушения в условиях плоской деформации. Для получения достоверных результатов при испытаниях относительно вязких материалов необходимо иметь образцы настолько больших размеров, что они могут оказаться непредставительными для реальных конструкций. Кроме того, потребитель обычно требует проведения контроля качества металла каждой партии, чтобы иметь уверенность, что весь металл удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям. Очевидно, что массовые стандартные испытания на вязкость разрушения следует использовать только для высокопрочных хрупких материалов, так как из-за слишком больших размеров образцов расходуется неоправданно много металла. Поэтому естественно возник интерес к проведению испытаний с целью определения сопротивления материалов быстрому разрушению на образцах, не требующих много металла, которые легко можно испытать в лаборатории. Измеряемый параметр должен быть количественно связан с вязкостью разрушения материала, для того чтобы можно было воспользоваться всеми преимуществами анализа напряжений, проведенного в линейно-упругой механике разрушения. [c.142]

Смысл этого результата состоит в том, что, даже когда трещина зарождается под воздействием больших сдвиговых напряжений, разрушение в целом все-таки может контролироваться величиной приложенных растягивающих напряжений. Экспериментальное подтверждение этого положения получено при испытаниях образцов с надрезом различной толщины при 77К (см. рис. 108) [24]. Перед лавинным двойникованием пластическая зона под надрезом должна достичь критического размера. В толстых образцах растягивающее напряжение под надрезом в момент образования двойников более чем достаточно для немедленного развития любых трещин, зарождающихся в карбидах за счет лавинного двойникования матрицы, с наступлением которого и совпадает окончательное разрушение. В тонких образцах напряженное состояние практически плоское, и растягивающие напряжения при двойниковании недостаточны для роста зародыша трещины. Они могут быть увеличены путем роста пластической зоны, т. е. приложенной к образцу нагрузки. Следовательно, разрушающие нагрузки тонких образцов значительно превышают нагрузки, необходимые для разрушения толстых образцов. Предсказана более сильная температурная зависимость 0/ для разрушения, вызванного двойникованием [уравнение (382)] по сравнению с разрушением, вызванным скольжением, так как Ту существенно изменяется с температурой. Разрушение, вызванное двойникованием, не имеет места при температурах выше 50 К, даже в крупнозернистой низкоуглеродистой стали, если скорости приложения нагрузок невелики и равны обычно используемым в практике стандартных испытаний на вязкость разрушения. Только если происходит ударное нагружение, то зарождение разрушения сколом при температуре окружающей среды можно связать с двойникованием. Тем не менее, двойникование часто связывают и с распространением трещин, так как перед движущейся с ускорением вершиной трещины возникают очень высокие скорости деформации. [c.185]

Картина изменения вязкости разрушения алюминиевых сплавов с температурой автором несколько упрощена. Дело в том, что с понижением температуры испытания у алюминиевых сплавов пластичность может повышаться, уменьшаться или оставаться без изменения, при этом предел текучести всегда повышается. Как правило, вязкость разрушения в условиях плоской деформации изменяется в функции температуры аналогично изменению пластичности. Более подробно этот вопрос рассматривается в книге В. Г. Кудряшова и В. И. Смолен-цева Вязкость разрушения алюминиевых сплавов . Прим. ред.) [c.217]

Вязкость разрушения. При испытаниях вязкости разрушения основного материала и сварных соединений при комнатной температуре и 77 К наблюдалось пластичное разрушение по типу отрыва без каких-либо признаков нестабильного разрушения. При проведении на диаграмме нагрузка — раскрытие трещины линии, наклон которой на 5 % меньше, чем наклон линейной части диаграммы, признаков роста трещины не обнаружено, и истинные значения критического коэффициента интенсивности напряжений Ki определить было невозможно. Оба материала настолько вязки, что просто не хватает толщины образца для того, чтобы накопленная упругая энергия могла вызвать даже незначительное увеличение роста трещины. Проведенные ранее исследования плит сплава 5083-0 и сварных соединений, выполненных с присадкой проволоки сплава 5183, [7] показали, что при испытаниях изгибом надрезанных образцов размером 203X203 мм толщины образца недостаточно для обеспечения условий плоской деформации в материале. Было установлено, что такие условия обеспечиваются на образцах толщиной 305 и шириной 610 мм. [c.114]

Определение вязкости разрушения проводили при вне-центренном растяжении на компактных образцах толщиной 12,7 мм, а скорости роста трещины усталости —на компактных образцах с боковым надрезом. Надрез на всех сварных образцах наносили по центру сварного шва в направлении ПД. Наведение предварительной усталостной трещины осуществляли при комнатной температуре и меньших нагрузках, чем в процессе последующих усталостных испытаний. Вязкость разрушения определяли методом /-интеграла [8, 9], используя методику обработки кривых сопротивления росту трещины [10]. В условиях плоской деформации вязкость разрушения Ki подсчитывали, исходя из значений Jj , по зависимости [c.240]

Браун У., Сроули Дж. Испытание высокопрочных материалов на вязкость разрушения при плоской деформации.— М. Мир, 1972.—246 с. [c.365]

Вязкость разрушения при плоской деформации К с оценивают но результатам испытания виецеитренным растяжением компактных образцов, толщина которых t = 2,5 (KidOa,2) обеспечивает наиболее стесненные условия для пластической деформации перед фронтом трещины. [c.80]

Определение ударной вязкости белых чугунов не дает надежной информации об их работоспособности при абразивном износе в со- четании с ударами. Более рациональны испытания на многократный удар, а также оценка вязкости разрушения при плоской деформации. [c.52]

Проведенное сравнение характеристик вязкости разрушения при статическом Ki , динамическом Кис и циклическом К% нагружениях показало, что исследованные материалы по соотношению этих характеристик можно разделить на две группы. Для первой группы (стали 10ГН2МФА, 15Х2НМФА, 15Г2АФДпс и др.) в условиях плоской деформации, которые достигались проведением испытаний при низких температурах, в том случае, когда разрушение происходит в результате нескольких скачков величины Kf существенно ниже, чем А/с и примерно равны Адс, К о < . К%, величины К)с могут быть существенно ниже, чем Ki и Кис [32, 33]. [c.11]

На рис. 1 приведены результаты испытаний на вязкость разрушения в виде диаграмм нагрузка — смещение. Форма полученных кривых свидетельствует о том, что ни один из сплавов не был испытан в действительности в условиях плоской деформации и при нестабильном росте усталостной трещины, на что указывает отсутствие скачков на графиках. Однако испытания образцов стали с 9 % Ni проходили в условиях, близких к плоскодеформированному состоянию, поскольку график зависимости нагрузка — смещение представляет собой почти прямую линию, а полученные значения вязкости разрушения 144- 166 МПа-м /2. В образце сплава Fe—12Ni— 0,25 Ti, обработанном по режиму 4, практически отсутствует нестабильный рост трещины усталости. Заранее выращенная в этом образце усталостная трещина продолжала устойчиво развиваться со значительной пластической деформацией до конца испытания. [c.350]

Характер разрушения при всех видах испытаний (растяжении, сжатии, изгибе, кручении) как под действием нормальных (отрыв), так и сдвиговых (срез) напряжений бывает вязким или хрупким. Различие между вязким и хрупким разрушениями заключается в величине нластич. деформации, накопленной перед разрушением. Оба вида разрушения связаны с зарождением и развитием трещин. Оценка сопротивления разрушению при обычных статич. испытаниях (предел прочности, временное сопротивление разрушению) часто недостаточна для определения пригодности материала как конструкционного, особенно при наличии надрезов, трещин п др. концентраторов напряжений. В этом случае применяют испытания на вязкость разрушения, при к-рых используют образцы с заранее созданными в них трещинами, и оценивают параметр (К), к-рый наз. коэф. интенсивности напряжений. Определяют этот коэф. для плоского (/Гд) или объё.много (КсО напряжённых состояний. [c.130]

Краффт, Салливан и Бойл изучали увеличение доли губ среза при росте трещины (см. рис. 61). Было обнаружено, что 5 зависит главным образом от абсолютного прироста трещины, поэтому возрастание нагрузки в процессе роста трещины частично обусловлено увеличением доли губ среза. К сожалению, не существует общей теории разрушений смешанного типа в промежуточной области (область В, рис. 54), поэтому / -кривые для данной геометрии образца следует определять экспериментально. Для получения достоверных значений вязкости разрушения в условиях плоской деформации необходимо разработать стандартные методы испытаний. [c.123]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...