Размеры образцов. Длина трещины

РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦОВ. ДЛИНА ТРЕЩИНЫ [c.126]

Из сравнения геометрии трещин в диске и образцах видно, что критическая глубина трещины Окр в диске достигала 12 мм, а в образцах длина трещин не превышала 3,5 мм. Если бы при этом ускорение трещины в диске отвечало третьей стадии разрушения материала по ЕКД, как это имело место в образцах, то критические размеры трещины в диске были бы в несколько раз меньше фактических. Поэтому ускорение трещины в диске могло отвечать только второй стадии разрушения материала по ЕКД, для которой показатель степени тПр = 2. [c.516]

По Ирвину, явления, происходящие у устья трещины, могут быть описаны с помощью параметра К, который представляет собой коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины, или локальное повышение растягивающих напряжений у ведущего конца трещины К = 1 ан /пс, где У — безразмерный коэффициент, зависящий от типа (размеров) образца и трещины Он — номинальное (среднее) напряжение вдали от трещины, МПа с — длина трещины, мм. Отсюда размерность К имеет вид МПа-мм / . [c.93]

Испытания на ковкость (деформируемость). Размеры образца длина 400 мм отношение высоты к ширине равно 1 3. После нагрева на температуру деформации проводят осадку до 1.5 раз. Трещины не должны появляться наличие трещин указывает на склонность к красноломкости. [c.134]

Первоначально предполагалось, что коэффициенты Кс и С с являются константами материала. Если бы это было так то по известным значениям Кс или G можно было бы довольно просто из уравнения (56) найти допустимые размеры безопасных трещин для любого действующего напряжения. В действительности эти параметры зависят от многих факторов размеров образца, длины и формы исходной трещины, ее расположения в образце, пластически деформированного объема в вершине трещины, схемы нагружения при испытаниях. [c.246]

J, Т К, J, Т — соответственно коэффициент интенсивности напряжений, /-интеграл, 7 -интеграл), посредством которых однозначно может быть определено НДС у вершины трещиноподобных дефектов как при маломасштабной текучести (размер пластической зоны мал по сравнению с линейными размерами трещины и элемента конструкции), так и при развитом пластическом течении элемента конструкции с трещиной (пластическая деформация охватывает большие объемы материала). Иными словами, при одном и том же значении параметра механики разрушения независимо от длины трещины, геометрии тела и системы приложения нагрузки НДС у вершины трещины будет одно и то же. В данном случае критическое аначение параметров, полученных при разрушении образцов с трещинами при том или ином виде нагружения, можно использовать при анализе развития разрушения в конструкции. Для этого в общем случае условие развития разрушения в конструкции (см, рис. В.1) может быть сформулировано в виде K = Kf или 1 = = Jf или т = Т, где Kf, Jf, Т — критические значения параметров механики разрушения при нагружении образца с трещиной, идентичном нагружению конструкции (статическое нагружение, циклическое, динамическое и т. д.). [c.8]

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]

При определении вязкости разрушения мы предполагаем, что материал образца в процессе нагружения остается упругим. Это предположение означает только то, что протяженность пластической области перед концом трещины мала по сравнению с длиной трещины и шириной полосы. Размер пластической области можно очень просто оценить на основе сравнения размерностей. [c.76]

Конечно, в формуле (19.5.1) должен фигурировать числовой множитель, который нельзя получить из формулы (19.4.3) для этого нужно решать соответствующую упругопластическую задачу. Необходимое условие применимости линейной механики разрушения к расчету металлических элементов состоит в том, чтобы размер d был много меньше, чем длина трещины, толщина образца и расстояния от конца трещины до свободной поверхности. Тогда можно считать, что освобождающаяся упругая энергия расходуется на работу пластического деформирования, совершаемую в малой пластической зоне перед кончиком трещины. [c.665]

Представим себе, что в краевой области плоского растянутого образца существует сквозная поперечная трещина (рис. 8.12). Длина трещины с много меньше поперечных размеров стержня. Во всем объеме образца напряжения распределены равномерно. Исключение составляет область, непосредственно примыкающая к трещине, - у края трещины возникает местный пик напряжений, а сверху и снизу (в заштрихованной области) напряжения будут уменьшенными. У поверхности трещины они, естественно, равны нулю. [c.367]

Рис. 8.10. Схема определения /-интеграла Оо,а— предел текучести оц — предел прочности образца Д1 приращение длины трещины (размер зоны вязкого разрушения).

Уравнения (5.6) и (5.7) совпадают между собой с точностью до коэффициента пропорциональности, поскольку КИН полностью определен параметрами нагружения, длиной трещины и формой образца или детали. Однако в уравнении (5.7) имеется дополнительный функционал /(я), зависимый от длины трещины. Применительно к анализу эксплуатационных разрушений Хоппер [19] предлагает использовать уравнение вида (5.6) и подчеркивает, что все условия внешнего воздействия и свойства среды, в которой распространяется усталостная трещина, полностью определяются коэффициентом пропорциональности Сг. В дальнейшем изложении, чтобы упростить написание, мы будем рассматривать управляющие параметры без поправочной функции, принимая ее равной единице. Такое упрощение правомерно для размеров трещины, когда в большей мере реализуется первое синергетическое уравнение, эквивалентное соотношению (5.5). [c.236]

Райсом [7] было предложено вводить в кинетическое уравнение константу с размерностью длины La в качестве геометрической характеристики среды, в которой реализуется процесс усталостного разрушения. Ее использование обусловлено отклонением реальной траектории трещины от прямой линии и влиянием конечных размеров образца или детали на рост трещины при приближении к наружной поверхности. Длина Lg может учитывать влияние на рост трещин, например, размеров структурных элементов материала. Учитывая влияние разной формы цикла нагружения [c.236]

Рассматриваемые соотношения в области малоцикловой усталости выполняются в той или иной мере для условия малого размера трещины, что соответствует условию a/W < 0,2, где W — размер образца в направлении роста усталостной трещины [118]. Причем более общая ситуация характеризует наилучшее описание экспериментальных данных с показателем степени при длине трещины Qa > 1. В вакууме и при введении выдержки под нагрузкой рассматриваемый показатель степени может быть несколько больше или меньше единицы [119]. [c.247]

Вместе с тем приведенная выше оценка длины трещины свидетельствует и о том, что расчетная величина порогового КИН по размеру скосов от пластической деформации получена несколько завышенной (на испытанных образцах она составила около 38 МПа м / ). Поэтому следует провести еще оценку уровня эквивалентного напряжения путем определения порогового КИН К23 через константу материала А по соотношению [c.656]

Энергия разрушения определяется либо как работа, необходимая для образования единицы новой поверхности трещины, либо как энергия, поглощенная вновь образованной поверхностью разрушения и приходящаяся на единицу площади. Для определения энергии разрушения материалов было предложено много различных форм образцов [10] с острой трещиной, которая во всех случаях наносится до испытаний. При вычислении энергии разрушения необходимо знать силу, требуемую для развития острой трещины, ее длину, модуль упругости материала, размеры образца и соответствующее уравнение, связывающее эти параметры. Необходимо также следить за тем, чтобы длина трещины и размеры образца были в интервале справедливости используемого уравнения в соответствии с деформационными свойствами исследуемого материала. Для испытаний керамик и хрупких полимеров широко используется двойная консольная балка, что обусловлено разработкой различных методов получения в материале острых трещин [61]. [c.18]

Для применения приведенной выше зависимости необходимы три условия. Во-первых, величина энергии разрушения, измеренная на образцах с относительно большими трещинами, должна предполагаться пригодной для существенно меньших трещин, которые вызывают разрушение. Как будет показано, вычисленная длина трещины обычно значительно больше микроструктурного размера материала, от которого зависит его энергия разрушения, т. е. это условие обычно удовлетворяется. Во-вторых, величина использованного модуля упругости должна представлять собой характеристику материала при разрушающем напряжении. Другими словами, должно быть учтено любое изменение измеренного модуля, например изменение вследствие образования трещин перед разрушением. В-третьих, должны быть сделаны допущения о геометрии и расположении трещины для того, чтобы определить величину безразмерной постоянной А. Для полукруглых поверхностных и внутренних круглых трещин пригодна величина А — = К хотя это и произвольный выбор [58]. Таким образом, вычисленный размер трещины является лишь оценкой однако в сравнительном плане этот размер можно использовать для определения влияния частиц на размер трещины, вызывающей начало-разрушения композитного материала. [c.35]

Приведенные результаты показывают, что для поверхностно-наклепанных деталей актуальной становится задача не столько определения момента появления усталостной трещины, сколько определение ее критической длины. Установление такой предельной длины нераспространяющейся трещины необходимо и для возможности контроля безопасности дальнейшей эксплуатации-детали. Определение размеров нераспространяющихся усталостных трещин в поверхностно-наклепанных деталях проводили на образцах из углеродистой стали в состоянии поставки (0,57 % С 0,61 % Мп 0,23 7о Si 0,019 %Р и 0,016% S Ов = 702,5 МПа о-г = 397 МПа 6 = 20,5% и г 5 = 38,4%). Образцы диаметром 24 мм имели концентраторы одинаковой глубины 6 мм с различными радиусом при вершине и углом раскрытия (табл. 35). [c.158]

Испытания на высоких уровнях напряжений образцов с выращенной заранее трещиной отличаются от испытаний исходных наклепанных образцов лишь тем, что развитие усталостной трещины в этом случае начинается сразу со второго этапа— этапа стабильного развития. При этом скорости развития трещин совпадают. Специальные измерения длин трещин в тренированных и нетренированных образцах показали, что после некоторого незначительного числа циклов нагружений размеры трещин в обоих видах образцов оказываются практически одинаковыми. Дальнейшее поведение таких образцов одинаково. Некоторое увеличение предела выносливости по разрушению, полученное в результате предварительной тренировки, обусловливается, очевидно, тем, что материал в зоне вершины трещины упрочняется. Для дальнейшего развития такой трещины [c.163]

Дальнейшие исследования по разработке новых подходов к механике разрушения направлены на установление определенной корреляции между характерными критическими размерами пластической зоны с такими параметрами, измерение которых не представляет трудностей. Такой подход особенно важен для конструкционных материалов, способных образовывать значительную пластическую зону в вершине концентратора. С этих позиций были созданы предпосылки [26, 27] для измерения критического раскрытия в вершине трещины. Практическая ценность измерения величины раскрытия трещины состоит в том, что указанная величина может быть установлена на образцах с толщинами, применяемыми на реальных элементах конструкций. В этом случае анализ напряженного состояния в условиях развитой пластической деформации дает зависимость раскрытия трещины от приложенного напряжения и длины трещины в виде [c.28]

При минимальном упругопластическом стеснении () = 1, а, /по 2 = = 0,82 и 2гс = 2г , при максимальном упругопластическом стеснении (7 =. 3 [12], ст /ао,2 = 0,47 и 2г = 2г ".Конечность зоны пластической деформации, требуемой для движения трещины в условиях упругопластического деформирования, определяет размер дискретного приращения трещины за цикл. Поскольку достижение Пц/по,2 является верхней границей автомодельного роста усталостной трещины, представляется целесообразным определение пороговой длины трещины I = отвечающей достижению Он/Но,2 = 0,82 при испытании лабораторных образцов на усталость при построении кривой усталости с целью определения предела усталости [c.198]

В экспериментах ишользовались прозрачные образцы из плексигласа. Измерения проводились в диапазоне времени до 130 мкс, т. е. до начала взаимодействия вершины трещины с волнами напряжений, отраженными от границ. Размеры образцов длина 559 мм, ширина 279 мм, толщина 4,76 мм длина трещины, созданной лезвием, 300 мм. Внутрь трещины помещались две медные пластины толщиной 0,48 мм и длиной 1,2 м. Пластины соединялись с электрической системой, которая автоматически регулировала подачу напряжения, обеспечивавшего требуемые условия нагружения. [c.122]

На рис. 4.22 приведены результаты расчета МКЭ зависимостей / i(t), L(t) и и(т) и экспериментальные данные работы [63] при нагружении ДКБ-образца (размеры 321X127X10 мм начальная длина трещины 66 мм) клином с углом раствора 20°. Свойства материала принимались следующими = 3380 МПа М, = 0,33 [63]. Трещина инициировалась из тупых пропилов при [c.251]

При наличии трещины поля напряжений у ее края очень сильно локализованы и быстро затухают, так что если зона пластической деформации у края треищны по сравнению с ее длиной и размером образца мала, то при математический трактовке процесса размером этой зоны можно пренебречь и рассматривать поведение тела, как в упругой задаче. Это позволило моделировать различные виды разрушения материала путем растяжения специального образца с предварительно созданной трещиной в условиях, обеспечивающих автомодельность напряженно-деформированного состояния локальных объемов трещины, т.е. когда напряженно-деформированное состояние у края трещины определяется ИЛИ коэффициентом интенсивности нанряжений К, (нормальный отрыв), или Кц (поперечный сдвиг), или К,ц (антиплоская деформация). Когда напряжения и деформации на фронте трещины достигают критической величины, возникает нестабильность разрушения. Это критическое состояние по [c.290]

И разрушении. Масштабный эффект заключается в изменении наблюдаемого физического поведения геометрически подобных моделей и конструкций с изменением абсолютного масштаба (масштабного фактора). При этом геометрическое подобие обоснованно рассматривается как макроскопическое подобие, для которого такие размеры, как диаметр зерна, расстояние между частицами и их размер, и другие микропараметры не учитывают. В этом и заключается сущность масштабного моделирования, так как в противном случае необходимо было бы всегда пользоваться результатами только натурных испытаний. Однако, используя моделирование, следует помнить, что масштабные эффекты при пластическом течении и разрушении проявляются в виде микропроцессов на макроуровне. Например, радиус закругления острой трещины зависит от микрострук-турных факторов. В связи с этим отношения радиуса закругления. трещины к ее длине и длины трещины к размеру образца становятся геометрически неподобными величинами. [c.434]

Распространение усталостных трещин в любом материале происходит последовательно на разных масштабных уровнях. Принято разделять масштаб реализуемых процессов роста трещины, вводя представления о коротких, малых и длинных треп1инах [1-12]. Короткие трещины изучают при постоянной циклической нагрузке образца, тогда как малые трещины, как правило, изучают в области малоцикловой усталости при постоянной деформации (рис. 3.1). Важно подчеркнуть, что различие коротких и малых трещин состоит в первую очередь в том, что они относятся к разным процессам разрушения материала. Короткие трещины развиваются от поверхности при возможно самых низких уровнях коэффициента интенсивности напряжения, тогда как малые трещины развиваются в области малоцикловой усталости при высоком уровне номинального (или эквивалентного) напряжения (рис. 3.2). Существует предельная граница для уровня номинального напряжения, ниже которой возникающие усталостные (короткие) трещины не распространяются (рис. 3.2б). Переход от коротких к длинным трещинам при увеличении уровня номинальных напряжений сопровождается постепенным уменьшением скорости роста трещин, а далее происходит вновь увеличение скорости (рис. 3.2а). При малых размерах начальные трещины могут останавливаться и не распространяться в материале. После некоторого нарушения монотонности в изменении скорости коротких трещин по мере возрастания длины трещины происходит присое- [c.130]

В работе [87] предложено использовать метод электропотенциалов для изучения роста трещин термической усталости около концентратора в трубчатых образцах. При пропускании через образец электрического тока разность потенциалов между двумя точками по обе стороны трещины будет одаозначно возрастающей функцией размеров трещины (при условии неизменности тока). Поскольку этот метод является косвенным, его основой служит тарировочная кривая, которая связывает отношение E12IEI2 с длиной трещины, где л — разность потенциалов между точками 7 и 2/а jj —ее значение для образца без трещины. Тарировочные кр,ивые можно получать на моделях из электропроводящей бумаги. [c.267]

При достижении критического размера трещины С и К (коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины) получают критические значения Окр, Ккр или Ос, Кс, Для разрушения при отрыве или при плоской деформации — Ок.-, Кхс- Существуют различные методы для регистрации критических размеров трещины или скорости распространения трещины. Так, имеются методики с применением краски для получения данных о движении трещины. Предполагается, что трещина будет окрашена до точки перехода к лавинному росту, так как при увеличении скорости трещйны чернила (краски) не успевают двигаться за трещиной. Длина трещины определяется затем по тарировочным графикам, которые строятся с помощью тарировочных образцов со щелями различной длины. [c.29]

Измерение разности электрических потенциалов между двумя точками по обе стороны трещины можно осуществлять мостом или электронными приборами [31]. С ростом длины трещины изменяется разность электрических потенциалов. Распределение электрического напряжения в образце зависит от геометрии образца, расположения токоподводящих контактов, размера трещины. При испытании необходимо изолировать образец от испытательной машины. Диаграммы изменения разности напряжений в зависимости от нагрузки можно преобразовать с помощью тарировочных графиков в диаграммы нагрузка — прирост трещины (рис. 6). Такой метод пригоден для всех типов образцов. Тарировочные графики строятся с помощью хокопроводящей бумаги. К недостаткам метода можно отнести то, что он неприменим для испытаний при низких температурах. [c.29]

В связи с трудностями определения характеристик трещиностой-кости для пластичш,1х материалов (отсутствие испытательного оборудования, большие габариты образцов, сложная методика) предложено много методов опреде.тепия трещиностойкости мета.тлов К с) - через механические характеристики и параметр структуры [2—4], по результатам испытаний на усталость при круговом изгибе [5], по критической длине трещины при испытаниях на усталость [1, 5, 7], по скрытой теплоте плавления и размерам ямок [7], по параметрам зоны вытяжки, определяемой методами количественной фрак-тографии [81, и др. В работе [4] приведен краткий обзор взаимосвязи характеристик трещиностойкости с другими характеристиками. [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...