Результаты измерений вязкости разрушения

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]

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]

Ударной вязкостью называют отношение работы ударного разрушения образца к площади его поперечного сечения в месте концентратора. Ударная вязкость измеряется в Дж/см (кгс м/см ). На рис. 2.9 показан образец с концентратором (надрезом). Размеры образца, форма концентратора и способ обработки места надреза оказывают большое влияние на результаты измерения удар- [c.32]

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]

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]

Для измерения характеристик вязкости разрушения материалов по результатам испытаний консольных цилиндрических образцов с односторонней трещиной при изгибе использовался метод измерения упругой податливости образца с трещиной [132, 210]. [c.306]

В работе [56] установлено, что результаты анализа фрактальной размерности поверхности разрушения с использованием МОС зависят от выбора объекта измерения с ростом фрактальной размерности величина ударной вязкости уменьшается нри измерении периметра и площади "озер" покрытия внутри "островов" основного металла и, наоборот, увеличивается при исследовании картины "островов" внутри "озер . Однако, согласно данным [58], при анализе картины "озер" внутри "островов" на локальных участках поверхности усталостных изломов, соответствующих припороговой стадии роста усталостной трещины, корреляция между ДАТ, , и Df положительна, что противоречит данным [56]. [c.58]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Использование другого критерия при испытании образцов Шарпи с V-образным надрезом и прочие испытания. Температура, при которой достигается соответствующий уровень энергии разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом из данной стали, меняется не только в определенном интервале, вьппе которого происходит переход материала от хрупкого к вязкому разрушению, но также и в зависимости от уровня энергии, связанного с вязким поведением материала. Некоторые авторы считают, что важнее знать зависимость температуры эксплуатации от интервала переходной температуры, чем значение энергии разрушения. Это приводит к использованию иного критерия, который в меньшей степени зависит от таких переменных величин, как прочность материала, направление нагружения и показатель вязкости разрушения. Таким критерием может быть угол изгиба образца до разрушения или значение энергии разрушения при определенной температуре, составляюш ее часть энергии, измеренной в образце с вязким характером разрушения. Для многих низкоуглеродистых и низколегированных сталей внешний вид излома изменяется в диапазоне переходной температуры от вязкого волокнистого и шелковистого до хрупкого кристаллического с характерным блеском. Эту особенность также используют для определения переходной температуры посредством оценки процента волокнистости или процента кристалличности. Например, в случае разрушения судов результаты испытаний и эксплуатационных разрушений сравнивали с использованием внешних видов изломов. Проведя анализ свыше 500 разрушений листов в судах, Ходсон и Бойд (1958 г.) сравнили их со значениями энергии разрушения и внешним видом изломов испытанных при температуре разрушения образцов Шарпи. Они установили, что следует принимать во внимание и энергию разрушения и внешний вид излома. Почти все листы, полностью пересеченные хрупкой трещиной, имели энергию разрушения образцов Шарпи с V-образным надрезом <С4,84кгс-м и >70% кристалличности в изломе. Так как большинство разрушений произошло в температурном интервале от О до 10° С, температуру испытания 0° С выбирали произвольно. Считается, что минимальный критерий энергии разрушения образцов Шарпи (4,84кгс-м с 30% волокон в изломе) должен служить признаком для отбраковки листов, обладающих недостаточным показателем вязкости разрушения. [c.220]

Метод, который дает возможность оценить различные более вязкие материалы, основывается на измерении величины критического раскрытия треш ины при испытании на изгиб образцов с надрезом натурной толш ины и вычислении показателя вязкости разрушения по результатам испытаний. Требуемые значения OD для конкретной конструкции можно получить из теории обш,ей механики разрушения. Однако этот прием еш е не так хорошо освоен, как метод линейной механики. [c.242]

Ударная вязкость является очень важной характеристикой материала. В практике применяются два метода измерения ударной вязкости, результаты которых несравнимы и которые невозможно взаимно пересчитать. Основой измерения является удар маятником по бруску и определение энергии, затраченной на его разрушение. По методу Шарпи, применяемому в странах континентальной Европы, разрушается брусок размером 10 X 15 X X 120 мм, лежаш,ий на двух опорах результат подсчитывается в кГ см1см . Для испытаний применяется как брусок с постоянным сечением, так и брусок, надрезанный при помош,и фрезы. Для [c.24]

При испытании на ударный изгиб надрезанных образцов размером 10x10x55 мм определяется ударная вязкость зон сварного соединения. Результаты испытаний оцениваются работой на разрушение [18], отнесенной к площади поперечного сечения образца в месте надреза, в том числе как а для образцов типа VI (с глубиной и шириной надреза по 2 мм и радиусом скругления 1 мм) или a 4s для образцов типа XI (с формой углового надреза глубиной 2 мм с углом раскрытия 45° и радиусом скругления 0,25 мм) с единицей измерения кгс-м/см , Дж/см или МДж/м1 [c.160]

Реологический анализ имеет своей целью получение сведений о структуре дисперсионной системы из результатов реологических измерений. На примере вискозиметрических измерений растворов резины в толуоле при различных скоростях сдвига для различных температур и концентраций показано, как применение критерия из табл. XV. 1 приводит к предположению, что для концентраций больше чем 0,3% дисперсная фаза существует в виде разрозненных молекул, иммобилизующих раствор внутримолекулярным образом, а при концентрациях выше чем 0,4% существует в виде неупорядоченных совокупностей молекул или мицелл, которые связаны совместно силами сцепления, иммобилизующими раствор межмолекулярным или межмицелльным образом. Освобождение раствора благодаря частичному разрушению агрегатов или частичному распрямлению искривленных молекул вызывает явление структурной вязкости, ярко выраженное в первом случае и находящееся под вопросом во втором. [c.273]

Для выявления склонности стали к переходу в хрупкое состояние используются сериальные испытания на ударный изгиб надрезанных образцов. В результате испытаний строится температурная зависимость ударной вязкости КС—Т. С этой целью образцы нагревают или охлаждают и сразу же после этого разрушают. Необходимая температура в ванне с образцами до —60 °С достигается применением смеси сухого льда с незамерзающей жидкостью (этиловый спирт). Для достижения температуры ниже —60 °С применяется смесь незамерзающей жидкости и жидкого азота. Измерение температуры осуществляется термометром с ценой деления не более 1 °С и точностью не менее 0,5 °С. Для того чтобы в момент разрушения гарантировать отклонение температуры исцы- [c.40]

Начальный эффективный объем, занятый пигментными частицами, будеФ больше, чем общий эффективный объем отдельных частиц из-за объема, занимаемого пигментными агрегатами и агломератами. По мере разрушения последних при диспергировании эффективный пигментный объем уменьшается, и вязкость системы падает. Кроме того, часть механической энергии рассеивается в виде тепла, и, если его не отводить, уменьшение вязкости будет прогрессировать. Общим результатом этого снижения вязкости является уменьшение диссипирования механической энергии при диспергировании, что приводит к уменьшению эффективности диспергирования. Таким образом, время достижения постоянной вязкости при диспергировании может быть использовано для оценки эффективности процесса диспергирования. Однако, нужно отметить, что изменение размеров частиц и распределения частиц по размерам может наблюдаться без значительного изменения эффективного объема и, следовательно, реологических свойств дисперсии. Для измерения этих характеристик более подходят нереологические методы [60]. [c.392]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...