Экспериментальные результаты и модели роста трещины

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И МОДЕЛИ РОСТА ТРЕЩИНЫ [c.230]

Продемонстрированные подходы к моделированию роста трещины в условиях многопараметрического нагружения элементов конструкций имеют тем более достоверный результат, чем более полный экспериментальный материал накоплен в исследованиях образцов в контролируемых условиях опыта. Сложный характер влияния многопараметрического циклического нагружения на рост трещины в конструкции не позволяет исключить какой-либо фактор при моделировании этого процесса. Уточнение моделей происходит по мере выявления усталостных трещин в элементах конструкций. Поскольку исключить появление и развитие трещин в элементах авиационных конструкций не удается, то реализовать их эксплуатацию по принципу безопасного повреждения не удается без решения еще одной задачи. Необходимо уметь управлять ростом трещин, осуществляя их временную или полную остановку, с использованием рассмотренных выше физических явлений. Поэтому перейдем к рассмотрению общих принципов управления кинетикой усталостных трещин в элементах конструкций. [c.443]

L Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов. Приведенные далее прогнозы процесса роста трещины и величин предельных напряжений основаны на довольно идеализированной модели. Тем не менее они ка- [c.210]

Численные расчеты с помощью ЭВМ показывают, что пластическая зона развивается по-разному (рис. 78). При плоской деформации пластическая зона вытянута поперек линии трещины, а при плоском напряженном состоянии она простирается вперед по направлению роста трещины. Рассмотренные экспериментальные и численные результаты подтверждают правомерность некоторых упрощенных теоретических моделей, на основании которых можно получить аналитические решения задач о разрушении элементов конструкций за пределами области применимости линейной механики разрушения. [c.121]

В свете этих экспериментальных результатов становится ясным, что нельзя создать единую универсальную теорию роста трещин в условиях коррозии под напряжением, особенно с учетом того обстоятельства, что в вершине трещины в одних случаях могут происходить процессы анодного растворения, а в других — катодного выделения водорода. Определить тот или иной процесс можно по знаку потенциала, который необходимо приложить к образцу для ускорения или замедления процесса роста трещины если это анодное растворение, и потенциал образца становится более положительным, то скорость возрастает, и наоборот. Трудность создания достоверной модели обусловливается еще и двумя другими факторами. Во-первых, pH в вершине трещины может [c.248]

По-видимому, весомые результаты для целей планирования испытаний можно ожидать от исследований в области разработки моделей надежности объектов с использованием информации о процессах износа, усталости, роста трещин, коррозии, старении и т. п. Так как получение аналитических зависимостей о комплексном влиянии внутренних, и внешних факторов на эти процессы затруднено из-за ряда причин, то целесообразно получение экспериментальных данных в условиях многофакторных испытаний. При этом важно отыскание вида и значения корреляционных связей между параметрами несущей способности объектов и действующих на них эксплуатационных факторов. [c.142]

При исследовании моделей блоков получен интересный экспериментальный факт величина деформации ползучести блока, испытавшего разрушение в результате взаимодействия с канальной трубой, превышает расчетную величину в 4 раза. Это объясняется, по-видимому, тем, что с ростом напряжений (а>50 кгс/см2) растет и коэффициент ползучести, увеличиваясь к моменту достижения предельного напряжения в несколько раз. На возможность подобного изменения коэффициента ползучести, указывалось в работе [151]. Отсюда можно сделать важный практический вывод, что облучение способствует релаксации напряжений не только при сравнительно медленных нагружениях, например при развитии внутренних радиационных напряжений, но и при быстро развивающихся процессах, приводящих к резкому росту напряжений. В последнем случае в результате облучения образуется известный резерв пластичности, обеспечивающий релаксацию напряжений. По-видимому, этот дополнительный запас пластичности приводит к тому, что, хотя образование первой трещины в блоках происходит при пластической деформации 0,45—0,65%, последующая радиальная деформация до [c.261]

Представлена краткая история и обаор модифицированной механики раз рушения Гриффитса — Ирвина. Подчеркнуто значение коэффициента интенсивности напряжений и скорости высвобождения энергии деформирования в механике разрушения изотропных и анизотропных материалов. Кратко изложена эмпирическая трактовка процесса усталостного роста трещины в изотропной среде. Затем перечислены противоречия между основными предпосылками классической теории разрушения и особенностями протекания процесса разрушения в многофазных слоистых материалах. Тем самым показана необходимость некоторого смягчения исходных предпосылок теории разрушения, которое позволило бы создать практически применимые подходы для решения задач разрушения композитов. Очень кратко, вследствие неприменимости непосредственно к решению инженерных задач, изложены основные результаты, полученные при помощи методов микромеханики, позволяющих исследовать процессы взаимодействия между трещиной, волокном и связующим в бесконечной среде. Далее огшсаны основные концепции современных макромеханических подходов для описания процесса разрушения композитов. Отмечено, что все подходы, расчеты по которым находятся в соответствии с экспериментальными данными, исключают из рассмотрения нелинейную зону или зону разрушения у кончика трещины. Более сложные теории (с учетом критического объема, плотности энергии деформирования) наилучшим образом согласуются с экспериментами на однонаправленно армированных композитах, когда трещины распространяются параллельно волокнам. Эти теории также хорошо описывают нагружение слоистых композитов под углом к направлению армирования, когда преобладающее влияние на процесс разрушения оказывает растрескивание полимерной матрицы. Расчеты по двум приближенным теориям (гипотетической трещины и критического расстояния) и комбинированному методу (модель тонкой пластической зоны) сравниваются с данными, полученными при испытании слоистых композитов с симметричной схемой армирования [ 6°]s. Приведены данные о хорошем соответствии степенной аппроксимации, применяемой для описания скорости роста трещины, результатам испытаний на усталость слоистых композитов с концентраторами напряжений. [c.221]

Допущения 1—5 были сделаны априори, а допущения 6 и 7 дополнялись в процессе соверщенствования модели при согласовании с определенными экспериментальными данными. В первой формулировке предполагалось, что поток всех частиц в электролите был нулевым при у = 6Р, поэтому ничего не было известно о реакциях в зоне верщины. Благодаря окислению титана электролит в трещине становился достаточно кислым и высокопроводи-мым, в результате чего могло быть небольщое падение потенциала в трещине. Единственным путем уменьщения проводимости и получения больщего падения потенциала в трещине (в пределах 2 В) в соответствии с областью линейной зависимости скорости роста трещины при КР от потенциала было допущение ограниченного массопереноса галоидных ионов к вершине трещины на расстоя- [c.395]

До настоящего времени не предложено единого механизма разрушения, контролируемого ростом трещины, охватывающего все возможные случаи (главным образом вследствие того, что размеры зерен и карбидных частиц обычно изменяются одновременно при используемых на практике термических обработках), но модель Смита удовлетворяет большинству экспериментальных результатов, полученных на крупнозернистых поликристаллах. Результаты, полученные Оутсом [27] (см. рис. 109) при испытании углеродистой и марганцевой сталей, имеющих одинаковые размеры зерна, но разную толщину межзеренных карбидных прослоек, подтвердили количественные предсказания модели при выбранном для 7 значении 14 Дж/м . Разрушение низкоуглеродистых сталей, содержащих крупные карбиды, может происходить при низких уровнях растягивающих напряжений. Разрушение при общей текучести происходит в условиях относительно высоких температур, потому что в этом случае предел текучести сравнительно невысок, и зарождение трещин происходит в результате скольжения. В марганцевой стали разрушение при общей текучести может происходить только при очень низких температурах, где предел текучести высок. Трещины зарождаются путем двойникования, и, следовательно, температурная зависимость локального разрушающего напряжения гораздо сильнее (см. гл. VII, раздел 12). [c.187]

Приведем некоторые результаты анализа модели распространения коротких усталостных трещин на I и П стадиях в условиях циклического кручения цилиндрических образцов из среднеуглеродистой стали [145, 337]. Поскольку микроструктурно короткая трещина рас-постраняется по сдвиговому механизму, то привлечение критерия Треска достаточно обоснованно при переходе от уравнения скорости роста трещины на стадии I при одноосном растяжении-сжатии к уравнению скорости роста микроструктурно короткой трещины при сложном напряженном состоянии. Па стадии П роста физически коротких трещин критерий Треска коррелирует с экспериментальными результатами, полученными Занг [399] для области высоких значений размаха деформаций. Использование критерия Рэнкина предпочтительно для режимов нагружения с низким уровнем размаха деформаций. Согласно уравнению (1.4.8) скорость роста трещин на стадии П зависит от длины трещины и размаха деформаций, а следовательно справедливость области использования критерия Рэнкина может быть проанализирована из пороговых условий dl/dN = О (рис. 1.17). Экспериментальные точки лежат между расчетными но-эоговыми линиями, соответствующими критериям Треска и Рэнкина. Следовательно для корректного использования уравнения (1.4.8) в ninpoKOM диапазоне размахов сдвиговых деформаций А7 необходима модификация рассмотренных критериев эквивалентных состояний через соответствующие пороговые условия. [c.43]

Предлагаемая модель основьшается на экспериментальных исследованиях [1, 2] и работе [3], в которых рассматриваются простые растягивающие нагрузки. При этом можно считать заранее известными траектории движения трещин, располагающиеся перпендикулярно приложенным силам [1] или по границам зерен в случае [2]. В статье [4] приводятся результаты численного моделирования процесса роста микротрещин. Пренебрегая взаимодействием трещин, авторы [1,4] допускают, что состояние микротрещины характеризуется следующими основными параметрами I — длина 2 - длины отростков трещины в зернах, где расположены ее концы 1, 2 — нормализованные параметры повреждаемости в концах трещины. Величины 01, 02 считаются мерами пластической деформации в соответствующих концах трещины 31 = 1 ( 32 = 1) для трещины с растущим левым (правым) концом и 31 =0(02 =0) для трещины с левым (правым) концом, только что блокированным границей зерен. Таким образом, набор параметров х = (/, 1, 12,0, Р2) удовлетворяет условиям / > 0 1, 12> О, О 01, 02 1 Естественно выделить три типа трещин с параметрами = [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...