Устойчивость макроскопических трещин

УСТОЙЧИВОСТЬ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ТРЕЩИН [c.146]

До сих пор влияние дисперсных повреждений иа условие устойчивости макроскопической трещины не учитывали. Мера дисперсного [c.146]

Происходит либо разрушение вследствие потери целостности, т. е. вследствие почти одновременного образования множества трещин, либо возникает одна или несколько устойчивых макроскопических трещин при сохранении общей целостности композита. [c.151]

В некоторый момент времени плотность микроповреждений достигает некоторого критического уровня. Характер процесса качественно изменяется. Может произойти либо разрушение композита вследствие потери целостности (т. е. из-за одновременного образования множественных трещин), либо могут образоваться одна или несколько устойчивых макроскопических трещин при сохранении целостности композита. Финальное разрушение наступит в момент времени когда размер одной или нескольких [c.171]

Феноменологические характеристики прочности технических материалов разделяются по уровням рассмотрения на два основных класса — прочность материалов без макроскопических трещин и прочность материала с макроскопическими трещинами. В первом случае обычно испытываются геометрически гладкие образцы. Эти исследования приводят к построению различных поверхностей разрушения и критериев текучести. Во втором случае проверяются условия устойчивости роста трещин в образце. Подобные исследования ведут к развитию механики разрушения. [c.207]

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]

Для более тонкой идеализации, учитывающей наличие в композите макроскопических трещин, мы рассмотрели два совершенно разных подхода к оценке устойчивости трещины. На основе модификации классического общего баланса энергии показано, что затраченная энергия может быть определена аналитически или измерена экспериментально в случае весьма сложного нелинейного неупругого поведения. При таком подходе выполняется только необходимое условие разрушения и задача существенно одномерная. Этот подход, вероятно, будет эффективен для изо- [c.261]

Таким образом, из-за устойчивых следов сдвига, экструзий и интрузий, а также вследствие других механизмов, как правило,, на поверхности образца зарождается начальная макроскопическая трещина усталости. Весьма малую локальную зону, близкую к точке, в которой образуется первая трещина и откуда начинается ее развитие, называют фокусом усталостного излома [68]. На рис. 1.6 приведена схема усталостного излома шатунной шейки коленчатого вала, на которой показаны основные характерные зоны и признаки, позволяющие отличить усталостный излом от других видов излома (хрупкого, вязкого в условиях статического 10 [c.10]

Показатель р в формуле (4.48) имеет тот же смысл и принимает то же значение, что и в предыдущем анализе. Здесь он, однако, входит с множителем п , равным числу элементов в зародыше макроскопической трещины. Показатели аир связаны соотношением а/р = т. Таким образом, показатель Вейбулла в распределении времени до образования зародыша трещины в раз больше, чем аналогичный показатель в распределении времени до хрупкого разрушения. Поэтому показатель базовых зависимостей для времени до зарождения трещины в раз меньше, чем соответствующий показатель для структурных элементов, а также для образцов при хрупком разрушении. Если бы можно было провести опыты на хрупкое разрушение образцов и на образование в них устойчивых макро-140 [c.140]

Кратко рассмотрим условия роста и устойчивости поперечных макроскопических трещин. Внутреннюю дискообразную поперечную трещину рассматриваем как трехмерное образование, имеющее форму кругового цилиндра. Характерную длину трещины в направ-158 [c.158]

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]

По возможности должны быть приняты меры к тому, чтобы получить гомогенную структуру, являющуюся более устойчивой, исключить внутренние напряжения, способствующие разблагораживанию потенциала и коррозионному растрескиванию, не допустить наличия макроскопических трещин, в которых начинается щелевая коррозия, и микротрещин, которые становятся концентраторами напряжений, способствующими коррозионному растрескиванию. Коррозионное растрескивание химической аппаратуры возникает часто и по причине неправильной сборки отдельных элементов. Так, например, автор наблюдал случай, когда дорогой аппарат вышел относительно быстро из строя в результате, казалось бы, такой невинной причины, как неправильное сболчивание двух элементов. В результате неравномерного затягивания болтов создались большие напряжения в одной части аппарата, примыкающей к фланцу, и аппарат под влиянием коррозионной среды растрескался. Чтобы избежать подобных случаев, рекоькндуется усилие затяжки распределить равномерно между всеми болтами, для чего сболчивание производить с помощью моментного ключа, ограничивающего усилие. [c.433]

Развитие неустойчивых трещин при докритических постоянных и возрастающих внешних нагрузках происходит интенсивнее чем устойчивых, а при достижении критической длины (критического коэффициента интенсивности напряжений для макроскопической трещины) их развитие переходит на неустановив-шийся динамический режим. [c.147]

Переход процесса развития усталостных трещин на масштабный макроскопический зфовень характеризуют пороговыми величинами коэффициента интенсивности напряжения К23 и скорости роста трещины (da/dN)23 - 3- Этот переход, как правило, связан с потерей устойчивости образца или детали и дальнейшее нарастание скорости роста трещит1ы происходит при незначительном изменении коэффициента интенсивности напряжения. [c.133]

С другой стороны, как было подчеркнуто выше, снижение частоты (скорости деформации) нагружения материала приводит к тому, что трещина может распространяться довольно устойчиво и при переходе на макроскопический масштабный уровень. Можно предположить, что переход этот будет сопровождаться устойчивым, но быстрым нарастанием скорости роста трещины. Предельную величину скорости роста трещины или шага усталостных бороздок, которые могут характеризовать точку бифуркации — переход к окончательному разрушению материала можно определить по аналогии с тем, как это было сделано в соответствии с соотношениями (4.47). На первом этапе стабильного роста трещины (мезоуровень I) плотность энергии разрушения остается постоянной, и это соответствует постоянной величине ускорения роста трещины. На втором этапе стабильного роста трещины (мезоуровень II) происходит линейное нарастание ускорения, что определяется вторым основным уравнением синергетики. Вполне естественно предположить, что этап нестабильного роста трещины (макроуровень) описывается параболической зависимостью ускорения роста трещины от ее длины. В этом случае следует иметь в виду ускорение процесса разрушения, которое [c.223]

В выражении (5.100) учтена зависимость работы разрушения от флуктуаций в поведении материала как эволюционирующей открытой системы вдоль рассматриваемого направления. Осредненное горизонтальное направление пути эволюции самоорганизованно выбрано самой системой на уровне макроскопического масштаба. На мезоскопическом масштабном уровне реализуется способность материала рассеивать энергию разрушения в связи с изменением пространственной ориентировки направления развития трещины в результате неравномерного протекания пластической деформации вдоль фронта трещины, что находится в соответствии с синергетическим принципом самоорганизованного отбора тех направлений эволюции открытой системы, которые позволяют наиболее долго поддерживать ее устойчивость. [c.271]

Для плоских образцов внешняя картина разрушения несколько иная (рис. 1, б). Макроскопически путь трещины усталости совпадает с плоскостью действия максимальных нормальных напряжений, характер рентгенограммы от поверхности разрушения указывает на ее кристаллографические индексы 001 . (Зднако наблюдение за развитием пластической деформации на полированных гранях обра.зцов показало образование по меньшей мере двух систем устойчивых полос скольжения с последующиги развитием разрушения по ним (рис. 1, а, д). Таких ступенек на широкой грани образца можно обнаружить 150—200, т. е. микроскопически и в плоских образцах трещина следует по двум активным плоскостям скольжения 111 . Наблюдавшееся внешнее различие характера разрушения этих двух типов образцов объясняется различием их напряженных состояний (отсутствие градиента напряжений по длине цилиндрического и его наличие в плоском образце). [c.149]

Оба осложняюш,их фактора нередко выступают во взаимодействии, и тогда задачи становятся особенно трудными. Среди них следует прежде всего выделить контактные задачи о системах блоков при сложных, нетрадиционных условиях на границах взаимодействия, учитывающ,их необратимые контактные подвижки, разупрочнение и уплотнение либо разуплотнение на контактах. Подобные проблемы практически недоступны для других методов, тогда как с помощью МГЭ их можно пытаться решать, поскольку МГЭ в прямом варианте разрывных смеш,ений по самой своей структуре подходит для их решения — в ГИУ входят именно те величины, которые связываются контактными условиями. Поэтому можно ожидать прогресса в численном решении этих проблем и задач смежного класса — так называемых задач приведения , состоящих в нахождении эффективных макроскопических характеристик неоднородных сред по свойствам составляющих их элементов (блоков) и контактов. Вероятно также продвижение в задачах о плоских и пространственных системах блоков, лишь частично разделенных трещинами, в задачах о потере устойчивости при разупрочнении материала внутри блоков и при срывах сцепления на контактах — эти проблемы очень важны для горной геомеханнки и геотектоники. Вполне возможным будет развитие МГЭ и в приложениях к задачам нелинейной ползучести, распространения волн в нелинейных и неоднородных средах, при исследовании разрушения с учетом микроструктуры материала и в других областях. Для решения большинства этих проблем окажется полезным упоминавшееся объединение МГЭ и МКЭ. [c.276]

Все изложенное позволяет сделать вывод о том, что усталостному разрушению всегда предшествует локальная пластическая деформация, которая по мере накопления числа циклов приводит к разрыхлению, нарушениям сплошности, затем к возникновению микротрещин и развитию некоторых из них в макроскопические. Траектория микроскопической трещины усталости определяется ходом линий сдвигов и расположением влючений в структуре. Между однократной пластической деформацией и сдвигами при усталости имеется много общего одни и те же кристаллографические системы скольжения, качественно сходная зависимость от температуры, скорости и других факторов. В то же время усталостная деформация и разрушение, несомненно, имеют специфические особенности, которые пока не позволили свести этот вид разрушения к обычным при однократных нагружениях и установить устойчивую связь между механическими характеристиками, такими, как (То,2, Ов, и т. д., и характеристиками усталости. Важным практическим следствием из установленного раннего начала усталостного разрушения для большинства реальных условий нагружения является необходимость оценивать материалы не только по характеристикам полного разрушения, но и по начальному разрушению, обнаруживаемому иногда уже после 5—10% от общего числа циклов [5, 6]. [c.203]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...