СПОСОБЫ ОСТАНОВКИ ТРЕЩИН

В книге описан ряд способов остановки трещины. Некоторые из них недостаточно изучены и приведены без обоснований, другие подтверждены результатами, по крайней мере, лабораторных исследований. [c.7]

Применение элементов жесткости из материала с высокой вязкостью, привариваемых или приклепываемых к плоским или криволинейным листовым конструкциям, а также контроль остаточных напряжений — это способы остановки трещин, основанные на конструктивных решениях. Применение многослойных конструкций или барьерных швов также может быть эффективным способом остановки трещины, когда другими способами невозможно повысить сопротивление хрупкому разрушению. [c.7]

В следующем разделе рассмотрены некоторые способы остановки трещин. [c.37]

III. СПОСОБЫ ОСТАНОВКИ ТРЕЩИН [c.37]

Для удобства способы остановки трещины можно классифицировать, как предложено в разделе I, на две основные группы 1) использование материалов с определенными свойствами 2) применение конструктивных решений. Первая группа включает создание благоприятной микроструктуры, например, посредством [c.37]

Одним из наиболее простых способов предотвращения хрупкого разрушения является применение материала, вязкость которого после соответствующей термической обработки достаточна для предупреждения возникновения и развития трещины. Такой материал избавит от необходимости прибегать к специальным способам остановки трещин. Однако людям свойственно ошибаться, а материалы не всегда обладают нужными свойствами. Иногда не удается избежать ранних стадий хрупкого разрушения, поэтому необходимо прибегать к изысканию и применению способов и средств остановки трещин. [c.38]

Температурная зависимость к используется в методе Робертсона для определения значений Vk и других характеристик сопротивления хрупкому разрушению по критерию остановки распространяющейся трещины. По этому методу в статически растянутой напряжением Ок пластине трещина инициируется односторонним надрезом, который расклинивается ударом (рис. 3.9,а). Другим способом инициирования трещины в предварительно [c.51]

Методические рекомендации МР 71-82 [7] регламентируют способы определения параметров, характеризующих стадию остановки нестабильно распространяющейся хрупкой трещины, и включают два вида испытаний. Первое из них, проводимое на двухконсольном балочном образце в изотермических условиях, позволяет оценить стадию остановки трещины, обусловленную уменьшением жесткости напряженного состояния в вершине движущейся трещины. Условия остановки в этом случае описываются с помощью как функции температуры испытаний. Второй вид испытаний с предварительным инициированием хрупкого разрушения проводится на плоских образцах при растяжении с градиентом температур рабочей части, что дает возможность оценить условия остановки, происходящей за счет повышения трещиностойкости материала на пути трещины. В качестве критерия используется температура материала в вершине остановившейся трещины t°, а результаты испытаний записываются в виде зависимости ( /сгод) для данной толщины листа, где а — исходное номинальное напряжение. [c.18]

После обоснования необходимости изучать остановку трещин глубокому анализу подвергнут ряд фундаментальных концепций, объясняющих это явление описаны существующие способы, [c.13]

Некоторые способы представляют собой комбинацию этих двух групп. Ряд способов в настоящее время носит теоретический характер. Отдельные способы опробованы, но в связи с относительно малой изученностью существующих концепций в настоящее время еще не разработаны надежные методы остановки трещин и накопленный опыт не систематизирован в достаточной степени. [c.15]

К первой группе способов предотвращения хрупкого разрушения можно отнести создание специальных материалов. Сопротивление их хрупкому разрушению может быть настолько высоким, что проблема остановки трещин может стать второстепенной, поскольку инициирования трещины может не произойти. Эффективными оказались композитные металлы, содержащие как высокопрочную компоненту, несущую нагрузку, так и вязкую компоненту, которая обеспечивает остановку трещин. Создание в конструкциях специальных отверстий и полостей для проверки влияния второй компоненты композитного металла на его сопротивление хрупкому разрушению, а также применение нагретых зон позволяют выявить дополнительные эксплуатационные возможности материала в специфических условиях. [c.15]

В следующем разделе сделана попытка дать представление об основах явления остановки трещин, что позволит ускорить процесс широкого внедрения рекомендованных способов. [c.16]

Некоторые исследователи ставили вопрос о соответствии статического анализа реальности, и ими было выполнено несколько работ с целью выявления способов учета динамических явлений. Были созданы методики определения значений Кс и G для остановки трещины, которые обнаруживали существенные расхождения для инициирования и остановки трещины. Вопрос о том, существует ли различие в действительности или это результат [c.61]

Поскольку, как показали последние исследования, остановка трещины происходит вследствие сопротивления хрупкому разрушению, которым обладает материал, важно научиться оценивать различные материалы по их возможности останавливать трещины. Для этого в основном существует два общеизвестных способа. При первом способе предусматривается применение относительно мелких образцов и общепринятых методов измерения сопротивления хрупкому разрушению в момент остановки трещины. В настоящее время изучают несколько распространенных образцов с целью определения их способности обеспечивать измерение сопротивления хрупкому разрушению в момент остановки трещины. Как говорилось выше, некоторые из них, как, например, образцы с надрезом в центре, в основном не обеспечивают таких измерений, тогда как другие, например семейство двух консольных образцов, позволяют производить несколько замеров на одном образце. При втором способе предполагается использование крупных образцов в виде листов и позволяет определять критическую температуру. Например, испытания по Робертсону производят на листе с перепадом температур по всему листу. Лист постепенно растягивают до образования трещины в низкотемпературной зоне, которая затем распространяется перпендикулярно направлению действия растягивающих напряжений, достигая зон с более высокой температурой, где вследствие высокого сопротивления хрупкому разрушению она останавливается. Температура, при которой [c.62]

Оригинальным способом определения температуры остановки трещины следует считать определение температуры на поверхности испытываемого образца с температурным градиентом вдоль него (по Робертсону). Температуру измеряют на участке, на котором губы среза , обнаруженные на поверхности излома, только что начали расширяться. Остановленная при таком испытании трещина фактически имеет рисунок большого пальца и распространяется на длине, соответствующей интервалу температуры в образце 30—40° С. Японские специалисты часто использовали температуру в конце трещины, предпочитая ее температуре образования губ среза . [c.222]

Основным положением при выборе материалов является то, что поведение трещины при остановке, определенное при лабораторном испытании, аналогично поведению трещины в реальной конструкции, т. е. она не чувствительна к размерам деталей конструкции. При эксперименте с использованием различных испытательных машин и способов инициирования трещины в образцах разной ширины выяснилось, что температура остановки [c.222]

Большие скачки трещины можно интерпретировать на основе динамического анализа, но он затруднен динамическим обменом энергий между образцом и испытательной машиной. В данной статье описано динамически жесткое устройство для нагружения клином, которое эффективно препятствует взаимодействию образца с машиной. Это упрощает анализ и делает возможным получать величины Kim или К о непосредственно как следствие измерений перемещения точек приложения нагрузки в начале процесса скачок — остановка трещины и измерения длины скачка трещины. Значения Кю можно получить двумя способами [c.68]

Вскоре после инициирования движения трещина достигала высокой скорости и затем замедлялась до низкой скорости перед своей остановкой. Скорости на стадии быстрого распространения лежат в диапазоне от 400 до 600 м/с, на стадии медленного роста скорость трещины менее 100 м/с. На участке старт — остановка трещина растет непрерывно, без каких-либо колебаний, о которых сообщалось ранее [7]. Кроме того, время медленного роста трещины составляет заметную величину, а именно превышает 100 мкс, и зависит от способа определения длины остановившейся трещины. При остановке трещины ее фронт продвинут вперед в середине образца больше, чем по поверхности (см. рис. 8), поэтому положение последней разорванной нити решетчатого датчика всегда дает меньшую длину трещины, чем измеренная по поверхности излома. [c.84]

Рис. 8. Примеры основных способов облегчения остановки трещины. I — обычная пластина под постоянной нагрузкой без устройств для остановки трещины / — трещина 2 — основная плита 5 —запасенная кинетическая энергия. II —плита с тормозящим слоем, увеличивающим сопротивление разрушению R на пути трещины 1—основная плита 2 —тормозящий слой. III — плита с ребром жесткости, которое уменьшает скорость освобождения упругой энергии на пути трещины 1 — основная плита 2 — ребро жесткости 5 — кинетическая энергия, поступившая в конец треЩины.

В последние годы разработан усовершенствованный способ определения / is . так называемый способ остановки трещины (рис. 1.27) 125—27]. [c.35]

Описаны некоторые способы остановки трещин. Одни из них не вполне ясны и недостаточно обоснованы. Другие способы основаны по меньшей мере на результатах лабораторных исследований. Применительно к решению проблемы за счет использования свойств материала описаны метод контроля чувствительности материала к скорости нагружения метод использования биметаллов, содержапщх вязкую, останавливающую трещины компоненту способы получения губ среза метод ориентированных отверстий и др. В качестве конструктивных решений рассмотрены применение вставок и ужесточа-юпщх элементов, обладающих высоким сопротивлением хрупкому разрушению, которые привариваются или крепятся на заклепках к плоским и изогнутым листовым конструкциям, а также контроль распределения остаточных напряжений. Кроме того, для создания конструкций с высоким сопротивлением хрупкому разрушению, когда другими способами этого достигнуть не удается, рекомендованы эффективные многослойные системы и останавливающие трещину накладки. [c.12]

С конструктивной точки зрения оказались осуществимыми несколько способов остановки трещин. Хорошую работоспособность показали статически неопределимые конструкции, включающие дискретные элементы. В принципе в них допустимо полное разрушение отдельных элементов конструкции, которые содержат трещины. С наступлением такого разрушения нагрузка автоматически передается другим элементам конструкции, которые способны ее нести. Строго говоря, это не является процессом остановки трещины. Конструктивный способ предусматривает применение в конструкции вспомогательных элементов (ребер жесткоети, армирующих колец и т. д.) с целью згменьшения напряжений или снижения скорости освобождения энергии около [c.15]

Усиление описанного эффекта может быть получено благодаря выполнению группы отверстий (А. с. 1299767 СССР. Опубл. 30.03.87. Бюл. № 12). В вершине трещины и на удалении от вершины выполняют отверстия симметрично но обеим сторонам плоскости трещины (рис. 8.30). Перед вершиной трещины выполняют два отверстия на расстоянии от ее вершины не более двух диаметров отверстий. В каждое отверстие устанавливают по две полувтулки с упорными буртами таким образом, чтобы упорные бурты соседних полувтулок расположились с разных сторон элемента конструкции. Плоскости разреза всех втулок ориентируют параллельно плоскости трещины, а соседние упорные бурты у отверстий в вершине трещины и перед ней располагают по одну сторону элемента конструкции. Расположение крепежа в отверстиях полувтулок позволяет создать при его затяжке не только радиальный натяг за счет буртов у полувтулок, но и скручивающий момент в плоскостях, параллельных плоскости трещины. Возникновение скручивающего момента служит предпосылкой создания контактного взаимодействия берегов трещины. Оно будет возникать в последующем, когда после частичной остановки трещины или ее задержки она начнет снова распространяться. Контактное взаимодействие берегов трещины (по плоскости скосов от пластической деформации) приведет к рассеиванию энергии от циклической нагрузки, и трещина будет развиваться с низкой скоростью. Причем учитывается и тот факт, что положительное влияние скручивающего момента на снижение скорости роста трещины проявляется при малых углах скручивания [76]. Поэтому в рассматриваемом способе используются полувтулки с буртами, позволяющими создавать именно малые углы скрз ивания. [c.447]

Применение двух- и многослойных сталей и сплавов, обладающих взаимодополняющими физико-механическими свойствами, позволяет значительно снизить металлоемкость элементов конструкций. Проблема проектирования, создания и эксплуатации биметаллических конструкций повышенного ресурса, в частности высоконагру-женного оборудования АЭС, делает весьма актуальными экспериментальные исследования, направленные на разработку методов оценки несущей способности таких конструкций не только по интегральным характеристикам прочности, но и с учетом наличия трещиноподобных дефектов на стадиях инициации разрущения, а также распространения и остановки трещин. Развитие методов определения критериев сопротивления разрушению и их анализ необходимы для оптимизации свойств биметалла путем правильного выбора сочетания разнородных составляющих соединения, назначения технологического способа его изготовления и определения рационального соотношения толщин основного металла и плакирующего слоя. Кроме того, это необходимо при проведении расчетов на прочность и оценке ресурса биметаллических элементов конструкций, определении допускаемых размеров дефектов, выборе методов и средств дефектоскопии. [c.107]

В последнем случае принято допуш ение о суш ествовании необычного сопротивления материала хрупкому разрушению, т. е. сопротивления, которое не зависит от длины или скорости распространения треш ины, причем оно относится как к возникновению треш ины, так и к ее распространению. С учетом этих допуш ений сопротивление хрупкому разрушению в его начальной стадии, вычисленное обьшным способом с использованием уравнений типа (13), можно считать также критерием сопротивления хрупкому разрушению на стадии остановки треш ины. Используя те же зависимости, можно определить сопротивление материала хрупкому разрушению на стадии остановки трещины. [c.28]

Другим эффективным методом остановки трещины является способ, основанный на использовании известного влияния толщины изделия на сопротивление хрупкому разрушению (рис. 32). Ирвин (1960 г.), Блюм (1961 г.) и другие исследователи уточнили форл1у этой кривой. Арнольд (1960 г.) и Блюм (1961 г.) исследовали возможности использования многослойных конструкций вместо монолитных заданной толщины. Они показали, что можно применять только многослойные вставки на ответственных участках конструкции. На рис. 33 схематически показан наиболее распространенный вариант многослойной конструкции. В частности, там где монолитная конструкция определенной толщины могла бы обладать сопротивлением хрупкому разрушению, соответствующему условиям плоской деформации Gi , отдельные слои многослойной конструкции могли бы иметь толщину, соответствующую пику кривой на рис. 32. Многослойная конструкция [c.47]

Горизонтальная часть кривой (постоянное напряжение) указывает границу напряжения, ниже которой трещины не распространяются. Испытание не предназначено для изучения инициирования трещины, вызываемой острым надрезом, низкой температурой и ударным нагружением. Этот метод широко использовали для исследований, а в некоторых случаях — для контроля продукции. Основной вклад Робертсона, проводившего этого типа испытания не только на образцах небольших размеров, но также и на широких листах с подобным способом инициирования, состоял в определении фактически постоянной (в широком диапазоне изменения напряжений) температуры остановки трещины и нижнего предела напряжения. Это испытание способствовало проведению дальнейших исследований (Фили и др., 1954 г.), вслед за разрушениями упомянутого резервуара для хранения нефти в Англии, Уэллсом (1956, 1961 гг.) в Англии и Кихара (Кихара и Мацубуси, 1958, 1959 гг.) в Японии. Они использовали различные способы инициирования трещины, но установили подобные характеристики остановки трещины. [c.388]

В ряде теоретических исследований, обзор которых представлен в т. 2, с. 521-621 работы [3], показано, что скорость распространения хрупкой трещины связана с сопротивлением ее движению, а экспериментально было установлено, что при увеличении скорости распространения трещины сопротивление ее движению снижается 1129]. Показано также, что при прочих равных условиях сталь с более вьюоким значением /(, , в частности, сталь, обработанная жидким синтетическим шлаком, имеет более низкую скорость распространения хрупкой трещины, что приводит к торможению и затем к остановке трещины при более низкой температуре по фавнению со сталью с меньшим значением [130]. Таким образом, показана связь между способом производства стали, ее сопротивлением распространению динамической трещины и скоростью движения хрупкой трещины. Надо полагать, что дальнейшие исследования Т1роцесса торможения хрупкой трещины позволят найти конкретные рекоменда-ци1 для предотвращения хрупких разрушений. [c.127]

Таким образом, возникает потребность в.том, чтобы научиться за счет либо конструктивных мероприятий (создание тех или иных устройств, тормозящих трещину), либо выбора свойств материала, либо комбинирования обрих способов вызывать остановку быстро распространяющейся трещины. Отсюда следует, что необходимы новые подходы к описанию характеристик трещиностойкости материала по отношению к распространению и остановке трещин в дополнение к традиционно используемым характеристикам трещиностойкости по отношению к страгиванию трещин при статическом и динамическом нагружениях. [c.6]

Несмотря на то что при испытаниях на Кы остаются некоторые нерешенные проблемы, большинство материалов может быть удовлетворительно испытано на образцах, размеры которых показаны на рис. 1. Простейший способ подавления высокой трещиностойкости инициирования для. сталей низкой и средней прочности состоит в применении высоких скоростей нагружения. Этот способ обладает тем недостатком, что не позволяет прекратить испытание после первого скачка и остановки трещины. При использовании образцов ДКБ переменной высоты нет необходимости нейзбежно прерывать испытания для измерения Кы, но полезно зафиксировать положение фронта остановившейся трещины посредством теплового окрашивания или усталостного нагружения, что позволяет исследовать излом после испытаний. Однако и при быстром нагружении можно получить приближенную информацию о положении фронта остановившейся трещины при помощи данных об изменении податливости образца, но для этого необходимо предотвратить выпадение датчика смещения во время испытаний. [c.220]

J. При разработке последующих методов испытаний стремились устранить требование об использовании температура ного градиента и больше полагались на возможность уменЬ шения коэффициента интенсивности напряжений К с ростом трещины с тем, чтобы обеспечить остановку трещины. Возможное влияние размера образца, затрудняющее интерпретацию результатов испытаний широких плит в Японии [8], привлекло внимание к способу вычисления членов dW/ da и dT/da в уравнении (1). В результате два самых новых метода испытаний (они будут рассмотрены ниже) предусматривают применение хорошо определенных условий нагружения и возможность применения динамического анализа. [c.233]

На подовую часть труб вода попадала через трещины в хромитовом поирытии, возникавшие при поливании пода водой с целью ускоренного охлаждения жидкого шлака при остановках котла. Коррозия экранных труб прекратилась после того, как очистку топки стали производить не водяной струен, а другим способом. [c.157]

Рассмотрим способы вычисления вероятностей, входящих в формулы (7.84) и (7.85). Размеры, конфигурация и размещение обнаруженных трещин известны. Если процесс нагружения на отрезке (4, О детерминистический, то рост трещин на этом отрезке тоже процесс детерминистический. Вероятность P t Tu) равна либо единице, либо нулю. В общем случае для вычисления вероятности Pd ( 1 Tk) следует использовать переходную функцию распределения Fill, tf,) (см. 5.13 и 5.14). Если вычисленная вероятность Р ( 1 Th) к моменту следующей инспекции меньше предельно допустимого значения, то либо должны быть устранены обнаруженные трещины, либо следует принять меры для остановки их дальнейшего роста, либо заменить компоненты, содержащие опасные трещины. В перечисленных случаях вероятность Pd(t Ttt) увеличивается до единицы. [c.289]

Способ оценки температуры остановки хрупкой трещины методически не простой. Для успешного его проведения требуется мощное испытательное оборудование разрывная машина большой мощности — до 3000 кН специальные приспособления для создания переменного температурного поля по ширине образца с указанным выше градиентом быстродействующая аппаратура регистрации температуры в отдельнь1х точках испытуемого образца надежность механизма инициирования хрупкой трещины. Поэтому этот вид испытаний не получил еще, к сожалению, достаточно широкого применения в ис следовательской практике как в Советском Союзе тёк и за рубежом. Известно небольшое число работ, посвященных этому вопросу [124-126]. [c.120]

В ЦНИИЧМ на протяжении ряда лег ведутся работы по отработке и усовершенствованию метода оценки температуры остановки хруП кой трещины [127, 128]. Ниже подробно изломлены основные методические особенности указанного вида испытаний, уточнены режимы отдельных этапов и лабораторные способы их дости> <ения, а также показательность данного метода по сравнению с другими при оценке сопротивления металла хрупкому разрушению. [c.120]

Использование световых микроскопов в исследовании излома подразумевает создание маркирующего признака в виде макроусталостной линии. Целесообразно осуществлять маркирование излома путем смены механизма роста трещины и ее частичной остановки при нанесении маркирующих циклов за счет разгрузки на 50—60% в течение 1000 циклов. Такой способ приводит к увеличению длительности проведения испытаний, однако в изломе при этом наблюдают четкие усталостные линии. Измерения шага усталостных бороздок и расчеты скорости роста трещины по маркерным признакам в виде расстояния между усталостными линиями свидетельствуют об их удовлетворительной сходимости (рис. 130). Расчеты показывают, что между маркерными макроусталостными линиями количество усталостных бороздок на основной исследуемой нагрузке составляет 480—490 при 500 циклов нагружения, что свидетельствует о незначительной потере информации о росте трещины на переходных режимах нагружения. [c.290]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...