Распространение макроскопических трещин

РАСПРОСТРАНЕНИЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ТРЕЩИН [c.105]

Уравнение (4.61) аналогично полуэмпирическим уравнениям, описывающим процесс распространения макроскопических трещин. Поскольку в основу положено уравнение (4.52), в котором роль независимого переменного выполняет время t, то уравнение (4.61) следует сравнивать с уравнениями, описывающими явление замедленного разрушения (статической усталости). Для перехода к описанию роста трещин при циклических напряжениях с экстремальными значениями s ,ax и Smm достаточно заменить уравнение (4.52) следующим [c.145]

В 1970 г. В. В, Болотиным предложена математическая модель процесса разрушения [15, 16] композитных материалов со случайной структурой. Разрушение трактуется как случайный процесс с дискретным множеством состояний и непрерывным временем. Существенным элементом теории является моделирование процесса распространения макроскопической трещины как случайного процесса. Рассматривается вопрос о выборе пространства состояний и о разумном сокращении размерности этого пространства, о связи между переходными вероятностями и функциями распределения локальной прочности. Экспериментальная проверка теории на основе стохастической модели проведена на примере изучения процесса разрушения армированных пластиков. [c.267]

Многие металлические конструкции при возникновении и распространении в них макроскопических трещин разрушаются квазихрупким образом. [c.533]

Феноменологический критерий разрушения, обсуждавшийся в предыдущем разделе, дает грубую оценку разрушения, поскольку здесь предполагается, что образование микроскопических трещин занимает большую часть жизни образца и после слияния в макроскопическую трещину разрушение происходит мгновенно. Однако в реальных конструкциях макроскопические трещины могут появляться и в процессе изготовления, и в процессе службы. Детальное рассмотрение квазистатического роста трещины может дать полезную информацию относительно снижения чувствительности материала к трещинам и для установления критических состояний трещины. Характер динамического распространения трещин, даже в изотропных материалах, изучен не так подробно, как квазистатический рост трещин, поэтому в настоящее время, по-видимому, преждевременно рассматривать применимость полученных данных к описанию разрушения композитов. Мы будем исследовать только квазистатический рост или устойчивость существующей в композите трещины. [c.214]

Известно, что излом в основном отражает ту часть жизни нагружаемых образца или детали, которая протекает с момента образования макроскопической трещины, и те свойства материала, которые проявляются при развитии разрушения, т. е. большее или меньшее сопротивление распространению трещины. Поэтому в общем случае излом характеризует лишь небольшую долю жизни образца или детали. Однако в зависимости от условий нагружения (вида нагрузки, формы и размеров образца, наличия концентраторов напряжений, характера среды, свойств материала и т. д.) относительная доля жизни образца (детали) с развивающейся трещиной резко меняется. [c.7]

С точки зрения макроскопического подхода к распространению усталостной трещины процесс повреждения характеризуется скоростью распространения усталостной трещины. Сделаны попытки выразить ее в аналитической форме с помощью свойства материала и параметров нагружения. Разные авторы считают важными различные параметры свойств материала, характеризующие сопротивле- [c.278]

В зависимости от эксплуатационных условий, качества технологии изготовления конструкций, максимально допускаемых размеров исходных дефектов при данной методике дефектоскопии долговечность конструкции будет определяться либо длительностью только стадии накопления распределенных дефектов, либо длительностью стадии распространения опасной макроскопической трещины, либо совместно длительностью обеих стадий. [c.368]

Характер роста макроскопической трещины зависит от условий нагружения и прочих факторов. Очень важно определить тип трещины и при аналитическом изучении распространения трещин, и при оценке экспериментальных данных. Классификация трещин необходима как для обоснования исходных положений, принятых при теоретическом изучении поведения трещин и анализе экспериментальных данных, так и для определения области применения полученных результатов. [c.24]

Разделение процесса усталостного разрушения на две стадии (до начала образования первой макроскопической трещины усталости и от этого момента до окончательного разрушения) также может находить отражение в расчетах на усталость. Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных изучению закономерностей развития усталостных трещин, до настоящего времени нет общих методов оценки закономерностей распространения трещин в зависимости от числа циклов в деталях сложной конфигурации при случайном нагружении. [c.283]

Перейдем к вопросу о зарождении и распространении поперечных макроскопических трещин. Общая формула (4.47) с учетом (4.85) принимает вид [c.155]

Усталостное разрушение, как правило, происходит путем распространения трещин. При этом наличие во многих деталях и узлах конструкций различного рода микродефектов (микротрещины, полости, инородные включения и т. п.) ускоряет появление усталостных трещин на разных стадиях эксплуатации. Поэтому большое значение имеет проблема оценки живучести конструкции (долговечности конструкции от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5—1 мм до окончательного разрушения), при которой выявляются факторы, наиболее сильно влияющие на ее сопротивление развитию усталостных трещин [35]. Определение живучести позволяет разрабатывать эффективные методы повышения надежности и долговечности, назначать обоснованные сроки между профилактическими осмотрами, в частности связанными с разборкой машин. Кроме того, при использовании экспериментальных методов оценки циклической трещиностойкости и выявления закономерностей распространения усталостных трещин возможна разработка критериев выбора материалов и конструктивно технологических вариантов, обеспечивающих наибольшую надежность и долговечность при наименьшей металлоемкости [35]. [c.42]

Поскольку усталостные бороздки представляют след от последовательного положения фронта трещины, особый интерес вызывает связь ширины усталостных бороздок с макроскопической скоростью роста усталостной трещины. При наличии такого совпадения становится возможным более точно определить долговечность конструкции на стадии распространения усталостной трещины. В литературе имеются противоречивые сведения о возможности совпадения скорости роста усталостной трещины, измеренной непосредственно на образце, и ширины усталостных бороздок. [c.64]

Большое число случаев хрупкого разрушения относится к сварным конструкциям. Трещины образуются обычно у дефектов сварных швов и распространяются в зоне сварочного нагрева. Эта особенность разрушения сварных конструкций связана не только с наличием макроскопических дефектов в соединениях, но также с существенным изменением структуры и свойств основного металла в зоне сварки под действием сварочного тепла и влиянием остаточных сварочных напряжений. Наиболее важными структурными факторами, определяющими сопротивление сварных соединений распространению хрупких трещин, являются размер зерна и фазовые превращения в металле шва и околошовной зоне. [c.179]

Хрупкое разрушение покрытых ртутью монокристаллов цинка сопровождается выходом макроскопических трещин, на поверхность образцов если их распространение затормаживается, появляются и приводят к разрыву образца другие трепщны (рис. 76, б). Для изучения распределения макроскопических дефектов в объеме кристалла пз нескольких покрытых ртутной пленкой и слегка деформированных образцов цинка были приготовлены шлифы в осевом сеченин. Типичная фотография такого шлифа, приведенная на рис. 76, е, показывает, что основная масса трещин развивается первоначально внутри кристалла. [c.153]

Процесс усталостного разрушения на стадии прорастания трещины в зависимости от условий и уровня нагружения отражается на форме излома. Строение поверхности излома определяется фрактографическими (макро-, микро- и субмикроскопическими) методами. Макроскопически поверхность усталостного излома имеет две основные зоны одна —образовавшаяся от циклического распространения трещины и имеющая более мелкозернистый сглаженный характер, другая — возникшая при быстро протекающем окончательном разрушении— доломе , обычно имеющая кристаллический, более крупнозернистый характер хрупкого или квазихрупкого излома. [c.112]

Эффект закрытия трещины свидетельствует о несоответствии условий деформирования материала у кончика трещины условиям внешнего воздействия (см. рис. 3.6). При простом одноосном растяжении плоской пластины в вершине трещины первоначально раскрытие возрастает едва заметно. И только после достижения напряжения раскрытия берегов трещины начинается нелинейный процесс накопления повреждений из-за пластической деформации материала. Переход к нисходящей ветви нагрузки во втором полуцикле нагружения приводит к обратному течению материала в условиях его сжатия до достижения напряжения закрытия берегов трещины. Дальнейшее снижение внешней нагрузки не сопровождается перемещением берегов трещины. Важно подчеркнуть, что внешнее воздействие в цикле нагружения на масштабном макроскопическом уровне является упругим. Диаграмма циклического растяжения всего образца, вне вершины трещины, является упругой . Именно. этим объясняется макроскопически хрупкий характер распространения длинных усталостных трещин. [c.137]

Подавляющее большинство разрушений элементов конструкций в эксплуатации, в том числе и авиационных, происходит в условиях макроскопической ориентации плоскости треш ины нормально к поверхности детали. Одновременно с этим доминирует нормальное раскрытие берегов трещины при разнообразном многопараметрическом внешнем воздействии, о чем свидетельствуют параметры рельефа излома, формируемые в направлении роста трещины. Следует подчеркнуть, что речь идет не только о подобии ориентировки трещины, но и о подобии между последовательностью реализуемых механизмов разрушения при распространении трещины в эксплуатации в случае многоосного нагружения и в лабораторном опыте, когда осуществлено одноосное циклическое растяжение образца с различной асимметрией. Указанное геометрическое и физическое подобие позволяет ввести универсальное описание процесса роста усталостных трещин по стадиям при многопараметрическом внешнем воздействии. [c.233]

Распространение трещин при усталостном нагружении тоже можно качественно объяснить движением и взаимодействием дислокаций. Некоторые аспекты явления ползучести также объясняются движением и взаимодействием дислокаций. Однако еще очень многое предстоит сделать, прежде чем будут получены количественные соотношения между характеристиками взаимодействия дислокаций и макроскопического поведения материалов. Следует также отметить, что даже качественно пока еще не все особенности макроскопического поведения удовлетворительно объясняются с помощью дислокационной модели, хотя успехи в этом направлении достигаются практически ежедневно, открывая новые сведения подобного рода. [c.60]

Не менее важное значение для исследований на макроскопическом уровне имело появление и развитие быстродействующих ЭВМ, которые дали в руки инженеров мощное средство для получения расчетных оценок долговечности и усталостной прочности. Наконец, достижения механики разрушения за последнее десятилетие способствовали дальнейшему пониманию процесса распространения трещин и создали основу для развития нового подхода к оценке воз-мо.жности разрушения, применимого и в условиях усталостною нагружения. [c.169]

Правую часть формулы (27) можно выразить через внешний макроскопический поток энергии бЛ , возникающий в результате распространения трещины в область с бесконечной [c.33]

Разрушение. Определяется процессами возникновения и распространения трещин, происходящими последовательно на атомарном, микроскопическом и макроскопическом уровнях. Таким образом, различают эти два процесса, протекающие один за другим [c.99]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Следует отметить, что в последние годы появилось очень большое число монографий по механике разрушения. Упомянем семитомный переводной труд энциклопедического характера Разрушение , монографии Морозова и Партона, Черепанова, ряд переводных сборников. Многие авторы понимают под механикой разрушения именно и только механику распространения трещины. Но в теории трещин предполагается, что материал остается упругим и не меняет своих свойств всюду, кроме окрестности конца трещины, которая или стягивается в точку в линейной механике, или рассматривается как пластическая область или область больших упругих деформаций. Такая точка зрения далеко не исчерпывает многообразия реальных процессов разрушения. При переменных нагрузках, например, уже после относительно небольшого числа циклов в материале появляются субмикроскопические трещины, которые растут и сливаются в макроскопические трещины, приводящие к видимому разрушению. Не вдаваясь в детали микроскопической картины, этот процесс можно представить как накопление поврежденности, характеризуемой некоторым параметром состояния. Кинетика изменения этого параметра должна быть включена в определяющие уравнения среды. Такая точка зрения лежит в основе того, что можно назвать механикш рассеянного разрушения. Соответствующая теория развивается применительно к усталости металлов и длительной прочности при высоких температурах. [c.653]

Макроскопическая трещина — предмет изучения собственно механики — имеет размеры, превышающие на несколько норяд-ков размер наибольшего структурного элемента, содержащего в себе достаточное количество кристаллических зерен для того, чтобы свойства его не отличались от свойства любого другого элемента тех я е размеров, который можно выделить из материала. Именно это условие позволяет решать задачу о трещине в рамках механики сплошной среды. Сформулированное условие относится к идеальной для применимости теории ситуации, в действительности это требование может быть смягчено, что приводит к известным натяжкам, но не делает теорию беспредметной. Но считая материал сплошным, однородным, упругим и пользуясь аппаратом классической линейной теории упругости, мы приходим неизбежным образом к парадоксальному выводу о том, что напряжения по мере приближения к концу трещины растут неограниченно. Этот парадокс служит расплатой за простоту, свя-заиную с распространением линейной теории упругости на область, где она заведомо неверна. [c.9]

Основная, пожалуй, задача, на которой были сосредоточены в последние годы усилия ученых-механиков, занимающихся практическими приложениями механики разрушения к оценке прочности крупногабаритных изделий,— это задача о нахождении условий равновесия или распространения большой трещины в достаточно пластичном материале. Пластическая зона впереди трещины велика настолько, что для нее можно считать справедливыми соотношения макроскопической теории пластичности, рассматривающей среду как сплошную и однородную. Для плоского напряженного состояния модель Леонова — Панасюка — Дагдейла, заменяющая пластическую зону отрезком, продолжающим трещину и не имеющим толщины, оказывается удовлетворительной. В частности, это подтверждается приводимым в этой книге анализом соответствующей упругопластической задачи, которая ре- шается численно методом конечных элементов. С увеличением числа эле-ментов пластическая зона суживается и можно предполагать, что в пределе, когда при безграничном увеличении числа элементов решение стремится к точному решению, пластическая зона действительно вырождается в отрезок. Заметим, что при рассмотрении субмикроскопических трещин на атомном уровне многие авторы принимают гипотезу о том, что нелинейность взаимодействия между атомами существенна лишь в пределах одного межатомного слоя, по аналогии с тем, как рассчитывается так называемая дислокация Пайерлса. Онять-таки, как и в линейной теории, возникает формальная аналогия, но здесь она носит уже искусственный характер, и суждения об относительной приемлемости модели в разных случаях основываются на совершенно различных соображениях степень убедительности приводимой Б защиту ее аргументации оказывается далеко неодинаковой. [c.10]

Непрерывному процессу распространения усталостной трещины соответствует развитие разрушения с формированием определенных параметров рельефа излома в виде усталостных бороздок, псевдобороздок и иных параметров рельефа излома. Все они в совокупности и каждый параметр отдельно отражают единичные акты дискретного нарушения сплошности материала. Не все параметры рельефа могут быть использованы в качестве количественной характеристики величины прироста трещины. Однако каскад событий в процессе распространения трещины таков, что в каждом цикле нагружения происходит дискретное подрастание трещины. Поэтому в среднем монотонное (непрерывное) развитие трещины на масштабном макроскопическом уровне его рассмотрения связано с дискретным, поцикловым подрастанием трещины на всех масштабных уровнях. [c.202]

Распространение усталостной трещины последовательно происходит на трех масштабных уровнях по величине ее прироста за цикл нагружения микроскопическом ((0,1-5)-10 м), мезоскопическом ((0,05-5)-10 м) и макроскопическом, (более 5-10 м) (см. главу 3). Стабильное (моделируемое) разрушение материала происходит на первых двух масштабных уровнях. На мезоскопическом масштабном уровне 0,1-10 хм углы разориентировки максимальны, однако высота рельефа минимальна. Это означает, что рассеивание энергии за счет извилистой траектории трещины на этом уровне мало. Развитие трещины на масштабном макроскопическом уровне происходит нестабильно по механизму квазистатического разрушения. При этом процесс разрушения физически и кинетически подобен разрушению при одноосном растяжении в том же температурно-скоростном интервале нагружения. [c.259]

Процесс распространения усталостной трещины характеризуют величиной скорости, достигаемой при некотором напряженном состоянии материала. Величина скорости Vj = Aai/Ati или (da/dN)i соответствует измеренному приращению трещины в горизонтальном направлении Да, за некоторый интервал времени Atj или число циклов нагружения. Согласно Мандельброту [155], реальная или макроскопическая длина фрактальной трещины в любом интервале длиной Ц = Ащ может быть охарактеризована набором элементарных приращений (см. рис. 5.6), которые в частном случае представляют собой щаги усталостных бороздок, имеющих упорядоченное дискретное формирование по закону (4.41). Соотношение между интервалом длины трещины и шагом усталостных бороздок представляется в этом случае в виде [c.261]

Из сопроводительной документации следовало, что вертолетом Ми-8МТВ-1 в предыдущий день перед разрушением лопасти в полете было осуществлено 18 полетов со средней продолжительностью 20 мин. Это означает, что число полетов по результатам измерения шага усталостных бороздок составляет 7-10. Очевидна близость длителт.-ыости и кинетики роста сквозной усталостной трещины по результатам макроскопической оценки числа сформированных блоков усталостных линий и по результатам измерений шага усталостных бороздок. Следует подчеркнуть, что эти оценки занижены по отношению к полному периоду распространения сквозной трещины в пределах одного-двух полетов. При формировании блоков усталостных линий происходило частичное торможение трещины, что выражается в снижении шага усталостных бороздок. Поскольку при переходе от несквозной трещины к сквозной величина измеренного шага мала, снижение скорости роста трещины при формировании усталостных линий на этой стадии роста могло быть таким, что некоторый период времени трещина вообще не распространялась после возникавшей перегрузки. Поэтому оцененное число циклов не охватывает всей полноты информации и закономерности продвижения и частичной остановки трещины после кратковременных перегрузок. [c.661]

Увеличение подводимой к вершине энергии с течением времени должно было бы увеличивать скорость распространения трещины до предельной теоретической скорости, равной скорости распространения поверхностных волн Рзлея. Однако в практике такие скорости разрушения не наблюдаются, так как в теоретической модели не учитываются важные физические явления, происходящие в концевой области трещины. Упругое тело содержит в себе различного рода микродефекты типа микротрещин, пустот, пор и т. д. Число и размеры этих микродефектов существенно растут в области какого-либо концентратора, если тело, содержащее зтот концентратор, находится под нагрузкой. В частности, в окрестностях вершин макроскопической трещины, где напряжения достигают весьма больших значений, микродефекты должны существенно влиять на процесс распространения трещины. Естественно, что концентрация, размеры и расположение растущих дефектов в области вершины трещины будут зависеть от напряженного состояния в этой области. В большой степени они будут зависеть от величины и направления максимального растягивающего напряжения. Исследование распределения главных напряжений по полярному углу б в области вершины растущей трещины, показывает, что главное растягивающее напряжение Oj принимает свое максимальное значение при в = 60°. Это означает, что роста концентрации микродефектов в области вериш- [c.127]

Недавно был разработан [4] аналитический подход для раздельного рассмотрения двух основных процессов растрескивания матрицы (когда они не связаны друг с другом). Подход основан на методе упругого слоя [5] и классической теории механики разрущения [6]. Критерий материала, определяющий микро-макро-переход, связанный с возникновением отдельной трещины в матрице, формируется с помоио.ю представления об эффективных дефектах материала. Предполагается, что эффективные дефекты имеют макроскопический размер и характеризуют основные свойства материала, образованного из слоев. В этом заключается целесообразный способ аналитического учета существования дефектов в реальном материале и их влияния на возникновение трещины в матрице. Кроме того, предположение о распределении эффективных дефектов дает возможность описать растрескивание матрицы в различных местах материала. Метод механики разрущения используется для выбора необходимого критерия с целью описания распространения отдельных трещин в матрице, тогда как метод упругого слоя применяется для вычисления трехмерного поля напряжений в различных слоях композита. Стохастический метод моделирования, основанный на данном подходе, представлен в работе [7] для внутрислойных трещин в матрице. [c.93]

Среди них следует отметить ультразвуковые, магнитные, электромагнитные, акустические способы слежения за возникновением и распрост янением трещин. Полученные в виде таблиц данные (число циклов — длина трещины) непосредственно задают в ЭВМ для их последующего дифференцирования или используют для построения графиков и их графического дифференцирования. В этом случае при испытании на усталость мы получаем дополнительную информацию (число циклов нагружения до появления трещины определенной глубины, число циклов нагружения образца с макроскопической трещиной, скорость распространения трещины усталости и другие пара- [c.41]

Экспериментальные данные о распространении усталостной трещиг ны, полученные методом ступенчатых нагружений, использовали для построения зависимостей длина трещины — число циклов и скорость трещины число циклов. Таким образом, и в этом случае кривые показывают, характф медленного развития макроскопической трещины от начала ее движения до весьма быстрого окончательного разрушения. Скорость роста трещины определяли не путем проведения касательной к кривой, а путем деления измфенной ширины каждого кольца на число циклов нагружения на данной ступени нагружения. Это повыщает точность экспериментальных результатов, так как известно, что проведение касательных к кривым, имеющим небольшую кривизну, осуществляется с определенными трудностями. При этом скорость роста (мм/цикл) трещины определяли как отношение приращения длины трещины А 2 а) к данному числу циклов A/V, т.е. [c.231]

Первая точка на кривой зависимости длина трещины - число циклов нагружения соответствовала первой метке, считая от надреза на изломе разрушенного образца, последняя — окончательному дояому образца. В этом случае кривая характеризует процесс медленного распространения усталостной трещины при нагружении. При этом бы ло обнаружено, что в испытуемых образцах трещина появлялась при долговечности в среднем 10—20 % от общей долговечности образца. Следовательно, в течение более 80% общей долговечности испытуемый образец имел макроскопическую трещину. Длину трещины в процессе испытаний всегда определяли в центральной зоне, для того чтобы исключить влияние изменения фронта трещины в процессе усталостного разрушения. [c.274]

Закономерностям РУТ на второй стадии (стадия Пэриса) посвящено довольно много работ [5, 4, 7, 8, 11, 19, 20, 37-41 и др.]. На рис. 4.14 представлена вторая стадия стабильного РУТ, составленная с учетом данных работ [5, 7, 8,19, 20, 22,41], а в табл. 4.2 схема процессов, происходящих на этой стадии. Скорость РУТ на этой стадии находится в диапазоне от 1 до 10 мкм/цикл. Критерии трещиностойкости ААГ, 2 и ограничивают эту стадию распространения усталостных трещин. Кроме того, многие авторы выделяют на этой стадии промежуточные критерии трещиностойкости AKls [9,41,42] и АК [7, 22]. В методических указаниях [12, 43] на этой стадии выделяют переходные значения размаха коэффициента интенсивности напряжений и АК , характеризующие участок кинетической кривой усталостного разрушения, где скорости (микроскопическая и макроскопическая) распространения усталостной трещины совпадают с ходом кривой. При коэффициентах интенсивности напряжений меньших микроскопическая скорость роста усталостных трещин практически не зависит от значений АК (рис. 4.14). В работе [44] на основе анализа экспериментальных данных сделан вывод, что различие между макро- и микроскоростью роста усталостной трещины в сталях и сплавах на второй стадии кинетической диаграммы усталостного разрушения обусловлено эффектом закрытия трещины в пределах его наличия. Критерий АК является важным параметром, характеризующим окончание стабильного роста усталостной трещины. [c.128]

Предположим, что распространение магистральной трещины происходит при достижения определе Нной (критической) степени гомогенного локального повреждения на границе зерна, при котором вероятность взаимодействия разных развивающихся форм межкристаллитных повреждений в определенном месте и во всем поперечном сечении образца максимальна. Состояние с критической степенью повреждений было названо состоянием предразрушенид [381]. Постепенное накопление локальных межкристаллитных повреждений, ведущее к состоянию предразрушения, позволяет включить процесс межкри-сталлитного повреждения в число процессов, характеризующихся порогом пер-коляции . До достижения этого порога процесс повреждения развивается независимо и относительно однородно в изолированных объемах микроскопических размеров, не превышающих размер граничной грани. Как только размеры этого объема превысят размер грани зерна, начнется взаимодействие повреждений, вследствие чего процесс повреждения расширяется до объемов макроскопических paз tepoв. Критическая степень межкристаллитного повре [c.261]

Современные модели распространения магистральной трещины, образованной при слиянии кавитационных повреждений в объеме макроскопического размера, и особенно модели роста специально введенных трещин исходят из разных представлений. В этой главе подробнее описана одна из моделей "кавитационного" роста трещин [439]. Обзор других моделей дан в работе [460]. Некоторые из этих моделей основаны только на принщтах механики разрушения. Однако во всех этих моделях предполагается, что трещина распростра няется не путем разрыва среды перед вершиной трещины, а вследствие слияния несплошностей среды с растущей трещиной. [c.273]

В разд. 15.2.6 была в общих чертах описана концепция состояния предразрушения [381, 382], т. е. Ьостояния повреждения, при достижении которого начинают активно взаимодействовать различные формы повреждений в объемах макроскопических размеров. Концепцию состояния предразрушения подтверждают многочисленные экспериментальные результаты [381, 382], особенно существование инкубационного периода, в течение которого исходная трещина не расширяется. Инкубацюнный период, как показывает металлографический анализ, представляет собой время, необходимое для достижения состояния предразрушения (разд. 15.3.2.6). Однако следует отметить, что инкубационный период уже подвергался анализу [427 - 429] и также в пред положении, что трещина расширяется не путем разрыва среды перед ее вершиной. Дальнейшему развитию представлений о распространении магистральной трещины, таким образом, могут способствовать исследования распространения спепиально введенной трещины (в образцах без надрезов, которые "ведут" трещину) вместе с результатами количественного металлографического анализа состояния повреждений [ 382, 461]. [c.273]

Указанное следствие вытекает из второго важного момента предложенной схематизации процесса хрупкого разрушения условия зарождения, страгивания и распространения трещин скола являются независимыми. Разрушение в макрообъеме в зависимости от температурно-деформационных условий нагружения может контролироваться одним из перечисленных процессов. Для случая одноосного растяжения условия зарождения, страгивания и распространения микротрещин скола можно изобразить в виде схемы (рис. 2.7), использовав параметрическое представление в координатах а — Т. Кривая 1 соответствует условию зарождения микротрещин скола, причем это условие не совпадает с условием достижения макроскопического предела текучести. Прямая 2, отвечающая напряжению а=5о, есть условие страгивания. Линия 3 определяет условия распространения микротрещин скола в изменяющейся в процессе деформирования структуре материала. Очевидно, что при условии о От параметр ap = onst, поскольку в этом случае rie сформированы [c.65]

ГО излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также завис№г от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины грещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома. [c.121]

Достаточно четко макроскопическая неоднородность изломов проявляется при длительных нагружениях в наличии зон, соответствующих постепенному развитию трещины и так называемому мгновенному долому кроме того, в стадии постепенного распространения разрушения на изломах, как правило, возникают различные макрозпаки. [c.13]

Для однократного нагружения возрастающей вплоть до временного сопротивления разрушению нагрузкой, т. е. при отсутствии преждевременного разрушения, характерным является внутризеренное распространение трещины. Вместе с тем наличие межзеренного разрушения не всегда является признаком дефектности материала. Но при межзерепном прохождении трещины вследствие большей локализации разрушения возможности для развития пластической деформации ограничиваются. Правда, такому разрушению может предшествовать значительная деформация в теле зерна, но при фрактографическом анализе это выявляется с большим трудом, например, по степени формоизменения зерна, по наличию на поверхностях границ зерен выходов полос скольжения и т. п. На макроскопические характеристики излома (его ориентированность относительно направления главных напряжений, матовость поверхности) характер прохождения трещины влияет мало. [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...