МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ НА ОСТАНОВКУ ТРЕЩИНЫ

IV. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ НА ОСТАНОВКУ ТРЕЩИНЫ [c.48]

МР 71-82. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний материалов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) на стадии остановки трещины. — М. ВНИИНМАШ, 1982. — 27 с. [c.308]

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]

Методы остановки трещины можно использовать для контроля степени распространяющегося разрушения в конструкциях с термическим снятием напряжения, напряженное состояние которых вызывается посредством механического или гидравлического нагружения судов, мостов или оборудования и ограничения величины повреждения сосуда под давлением при гидравлическом испытании. Однако в более общем случае в сосудах и конструкциях со снятыми напряжениями, в которых внутренние давления создаются под действием газа, жидкостей или газожидкостных смесей при температуре выше их точки кипения, или в конструкциях, подобных соединенному с резервуаром неограниченной емкости напорному трубопроводу, эти методы не могут быть использованы с гарантией. Для таких конструкций желательно полагаться на точно определяемый минимальный уровень вязкости разрушения различных материалов, достаточный для предотвращения инициирования неустойчивой трещины от дефекта определенного размера при соответствующем уровне напряжения. [c.241]

Концепция механики разрушения, связанная с описанием инициирования роста трещины, подтвержденная интенсивными теоретическими и экспериментальными исследованиями, понята очень хорошо. Разработаны стандартные методы испытаний, которые успешно применялись для самых разнообразных условий. Однако концепция, связанная с описанием остановки трещины, разработана значительно меньше, и еще не установлены параметры, характеризующие процесс остановки трещины, которые стали бы общепринятыми. На этот счет в настоящее время имеются две точки зрения. [c.24]

Создание более простых методов анализа и испытаний упростит применение концепции остановки трещины на практике. Имея это в виду, Ирвин [7] предложил использовать для инженерных оценок величину Кш, а не всю кривую зависимости Kid от скорости трещины. Эта замена приводит к занижению трещиностойкости и делает оценки консервативными. Она также упрощает вычисления. Одновременно значительно снижается число испытаний для определения /Сю, необходимых для надлежащей оценки материала, и может отпасть необходимость в измерениях скорости трещины. [c.45]

Теоретические работы [9—16] постепенно прояснили роль динамических факторов. В результате возникла в более явном виде динамическая ЛМР, которая учитывает кинетическую энергию, инерцию и изменение трещиностойкости со скоростью трещины. Динамическая ЛМР отчетливо фигурирует в последних попытках проанализировать явление остановки трещины в трубопроводах [17—20], корпусах ядерных реакторов [21J, лабораторных образцах [22]. Влияние пластической деформации в больших объемах на развитие динамического процесса до сих пор исследовано мало [23]. В предлагаемой статье дан обзор существующих методов анализа, методов испытаний, свойств материала и применений концепции остановки трещины. [c.223]

Существуют специальные методы для определения температур торможения движущихся трещин (при более низких температурах в ответственных конструкциях металл применять нельзя). В частности, метод Робертсона предусматривает испытание листовых образцов (рис. 5.5, а) относительно большой ширины (несколько сотен миллиметров) с натуральной толщиной металла 5. Перед разрушением образец с одной стороны подогревается, а с другой — охлаждается. Различные образцы испытывают при различных напряжениях. К образцу вначале прикладывают растягивающее напряжение а, а затем наносят удар для создания движущейся трещины. В некоторой зоне с известной температурой трещина останавливается. Простейшая обработка результатов испытания состоит в построении диаграмм, показанных на рис. 5.5, б. Точки соответствуют температуре остановки трещины. Ломаные линии делят область графика на две зоны. В левой верхней части рисунка находится область температур и уровней напряжений, где трещина распространяется. При более низких напряжениях или более [c.163]

Шнадт (1961 г.) предложил интересные методы испытания на остановку инициирования треш,ины и на остановку ее распространения. В первом случае он предложил испытания образцов с трещиной при низких скоростях нагружения. Шнадт полагал что если при испытаниях наблюдаются сдвиговые разрушения, то материал эффективен для остановки инициирования трещины. (Автор настоящей статьи считает, что это равнозначно устойчивому состоянию, о котором речь шла выше в связи с поведением некоторых мелких образцов.) Для испытаний на возможность остановки распространения трещины Шнадт предложил высокоскоростные испытания образцов с трещиной, считая, что сдвиговое разрушение в этом случае указывает на способность материала останавливать распространение трещины. Высоко- и низкоскоростные испытания можно проводить в интервале температур и скоростей. При этом самая низкая температура, при которой происходит скалывающее разрушение, принимается за критическую температуру. [c.58]

Дан краткий обзор основных определений и концепций, применяемых при анализе динамического разрушения в рамках линейной теории упругости. Отмечено, что определения силы, движущей трещину G, могут потребовать коррекции на потери энергии в областях, не расположенных у конца трещины. Прямые наблюдения полей напряжений, возникающих вокруг движущейся трещины, показали, что скорость трещины быстро увеличивается с ростом К и достигает предельной величины, сохраняющейся до тех пор, пока К не станет настолько большим, что это приведет к ветвлению трещины. Минимальное значение К для скоростной зависимости коэффициента интенсивности напряжений обозначается через Кш- Практическую ценность для оценки Kim имеют методы испытаний на Kid, тре-щиностойкость по отношению к страгиванию трещины при быстром нагружении, и Кы, трещиностойкость по моменту остановки, трещины. Неопределенности, свойственные таким оценкам, и трудности испытаний возникают в основном в области температур выше температуры нулевой пластичности, где наблюдается быстрое увеличение вязкости. Применение глубоких поверхностных надрезов для преодоления затруднений при испытаниях в области большой вязкости материалов ставит серьезные проблемы, касающиеся применимости результатов испытаний к трещинам, существующим в толстостенных конструкциях. [c.9]

Использованию понятия трещиностойкости по отношению к остановке трещины способствовал метод лабораторных испытаний на торможение трещины, разработанный Риплингом и др. [7]. ЛМР дала также аналитическую основу для оценки эффективности приспособлений для остановки трещины в корпусах судов, проведенной Каназавой и др. [8]. Вытекающие из исследований Каназавы возможный масштабный эффект и необходимость постулирования эффективной длины трещины создали предпосылки для более полного изучения явления остановки трещины. [c.223]

Такие испытания проводят на широких сварных плитах, широких пластинах с боковыми надрезами и др. Испытания проводят в условиях растягивающих напряжений с локальным или равномерным градиентом температур. Могут проводиться и изотермические испытания. Различные методы (Робертсона, ESSO, на двойное растяжение) отличаются видом образцов и концентратором напряжений, а также оценочными критериями температурой остановки трещины температурой, при которой трещина не проходит целиком сквозь сечение при напряжении 120 МПа и т. д. [c.78]

Подобные результаты были получены и на основании испытаний сосудов диаметром 1525 мм с толщиной стенки 25,4 мм из низкоуглеродистых сталей с одинаковым пределом прочности на разрыв 43—49 кгс/мм2), но отличающихся показателем вязкости разрушения (Бевитт и др., 1964 г.). Однако когда сосуды находились под давлением воды, был обнаружен переход материала из вязкого состояния в хрупкое. При температурах, превышающих температуру остановки трещины листа, рост трещины при разрушении приостанавливался через несколько десятков миллиметров. Когда в сосуд добавляли 10% воздуха, остайовки трещины не происходило, и распространение трещины продолжалось до окончательного разрушения (рис. 11). Таким образом, хотя условия инициирования сохраняются постоянными, последствия разрушения зависят от запасенной в системе энергии. Целесообразность применения метода AT рассмотрена выше. [c.227]

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 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]

Испытания по определению температуры остановки хрупкой трещины приводят к выявлению условий, в которых возможно или невозможно динамическое нестабильное развитие хрупкой трещины. Так, при испытании сталей 14ХМНДФР и 17Г1С в термически обработанном состоянии при напряжении 200 МПа температура остановки хрупкой трещины соответственно равна —20 и —15 С, в то время как по результатам испытаний на ударную вязкость при низких тем-пфатурах различий в деформационной способности этих сталей не обнаружено. Таким образом, мы считаем, что описанный метод оценки хрупкой прочности сталей должен найти широкое применение в исследовательской практике, так как он дает важную информацию о деформационной способности высокопрочных сталей и сплавов при низкотемпературном нагружении. [c.126]

По мнению авторов, метод испытаний, опирающийся на динамический расчет с использованием длины трещины в момент остановки и применение двойных образцов, уже сейчас может служить основой для разработки стандартного метода испытаний, годящегося для измерений значений К]т в области, имеющей практическое значение. В то же время Необходимы дальнейщие исследования проблем, связанных с явлением ветвления трещины и ограничением ветвления посредством использования глубоких боковых надрезов или применения других форм образцов, в которых трещина была бы менее склонна к ветвлению. [c.70]

Испытания на изгиб были проведены на образцах из инструментальной стали Pitho, подвергавшейся закалке и последующему отпуску при температурах 400 и 500Х или полному отжигу. Типичные зависимости скорости трещины от ее длины показаны на рис. 8. Чтобы вычисленные значения длины трещины соответствовали граничным условиям на конечную длину трещины (или в случае остановки трещины при известных длине и времени, или при полном разрушении при известном времени), постоянную Л нужно было определять итерационным методом для каждого образца. Этот явно [c.184]

Прежде чем начать испытания по определению Кю, вызывают продвижение начальной трещины на небольшое расстояние в клиновидную часть образца. Обычно для этого используют усталостное нагружение при уровнях К, находящихся в соответствии с рекомендациями ASTM по испытаниям на трещиностойкость металлических материалов при плоской деформации (Е 399-74). Однако, если потребуется, могут быть использованы и другие методы. Для обеспечения контроля за величиной скачка трещины при испытаниях по определению Kia желательно, чтобы трещиностойкость инициирования Kq была заметно выше, чем Kiar но не настолько, чтобы создать препятствие для остановки трещины в клино- [c.203]

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]

Рис, 11, Анализ процесса старт — остановка трещины в сосудах, испытанных на термический удар в ORNL. Сосуды имели длинную осевую поверхностную трещину глубиной И мм с внутренней поверхности, а — параметры трещиностойкости закаленной стали А508, полученные на образцах, изготовленных из испытанного сосуда TSV-1. Обозначения J — инициирование 2 — остановка (темные значки относятся к динамическому анализу, светлые —к эксперименту), б —сопоставление результатов эксперимента TSE-4 с результатами динамического анализа методом конечных разностей и с результатами статического анализа методом конечных [c.244]

В данной статье показаны возможности инженерного решения проблемы остановки трещин в конструкциях. Разра ботаны методы для измерения величин трещиностойкости, которые управляют процессом остановки трещины в толстостенных элементах конструкций. Для большого класса конструкций могут быть проанализированы пути применения этих величин трещиностойкости — как на основе динамического, так и на основе более приближенного, статического, подходов. Такие возможности существуют сейчас в основном для условий линейно-упругого деформирования, соответствующих плоской деформации. Для решения практических задач об остановке трещины при высоких напряжениях, распространение которой сопровождается большой пластической деформацией, необходимы дополнительные исследования. Они включают изучение пластического поведения материала и его взаимодействия с трещиной в течение коротких промежутков времени при высоких скоростях деформирования, типичных для быстрого роста и остановки трещины. Необходимы также методы анализа остановки трещины при смешанном разрушении и разрушений полностью путем среза. Исследования корреляций с результатами стандартных испытаний, таких, как испытания по Шарпи, испытания падающим грузом и обычные испытания для определения трещиностойкости, могут со временем облегчить задачу оценки трещиностойкости по отношению к остановке. [c.248]

В настоящее время применяются различные методы исследо-ванря развития усталостного разрушения. Известен, например, метод, предусматривающий статическое доламывание образцов на различных стадиях развития трещины. Этот метод дает возможность исследовать закономерности убывания площади поперечного сечения образца по мере роста трещины, но требует испытания большого кoличe твa образцов [4]. Получили-распространение рентгеноскопические и электронноскопические методы с применением реплик и микрофотографии. Эти методы характеризуются достаточно высокой точностью, но требуют остановки машины для каждого наблюдения, что нарушает режим испытания и снижает точность получаемых результатов. Метод микрофотографии в сочетании со стробоскопическим освещением поверхности образца дает возможность не только фиксировать на фотопленке необходимые стадии разрушения, но и осуществлять визуальные наблюдения за ростом трещины без остановки машины [14, 16, 17]. [c.183]

Трещиностойкость имеет принципиальное значение для конструкционной прочности материала, поэтому ее изучение в настоящее время являетс1я актуальной задачей. На основе последовательного изложения pesynbtaTOB известных теоретических и экспери1иентальных работ по исследованию процесса разрушения дана классификация методов механических испытаний, включающая методы исследования зарождения трещины распространения трещины торможения и остановки движущейся трещины. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...