Критерии разрушения элементов с трещинами

Соотношение (1.30) позволяет построить диаграммы разрушения тел с трещинами в координатах номинальное напряжение — длина трещины. Рассмотренные выше критерии разрушения позволяют определять предельную несущую способность материалов и конструктивных элементов. [c.24]

Использование критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) во многих случаях позволяет прогнозировать несущую способность различных конструкционных элементов в частности, результаты расчета по условию (2.1) весьма удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным при испытании образцов с концентраторами [101] в случае реализации довольно больших пластических деформаций по достижении условия oi = = S (ef), где ef — интенсивность пластической деформации. Однако применение критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) для прогнозирования условий разрушения образцов с острыми концентраторами или трещинами связано со значительными трудностями. В частности, моделирование температурной зависимости критического коэффициента интенсивности напряжений Ki T) на основе условия (2.1), как будет показано в подразделе 4.2, не позволяет адекватно описать экспериментальную кривую. Указанные обстоятельства приводят к необходимости дополнительного анализа условий хрупкого разрушения. Такой анализ на основе физических процессов, контролирующих хрупкое разрушение материала, представленный ниже, позволил дать новую формулировку необходимого условия хрупкого разрушения— условия зарождения микротрещин скола — и предложить физическую интерпретацию зависимости критического напряжения хрупкого разрушения S от пластической деформации [75, 81, 82, 127, 131]. [c.60]

Практика эксплуатации реальных деталей показывает, что из-за концентрации напряжений, неточности сборки, влияния среды и т. п. стадия разрушения, состоящая из возникновения и развития трещины, начинается задолго до исчерпания несущей способности детали. При этом прочность материала детали не реализуется. В результате постепенного роста трещины длительность процесса разрушения от начала до полного разрушения занимает 90 % времени жизни детали и более. Вот почему практически интересно не столько наличие трещины, сколько скорость ее роста в lex или иных условиях. В связи с этим основная задача механики разрушения — изучение прочности тел с трещинами, геометрии трещин, а также разработка критериев несущей способности элементов конструкций с трещинами. [c.728]

Анализ и систематизация внешних нагрузок с последующей оценкой ресурса ВС или силовых элементов конструкции двигателя имеет конечной целью наиболее точную оценку возникающего напряженного состояния для оценки возможного предельного состояния с возникшей и развившейся трещиной. Предельное состояние по критерию зарождения трещины или по критерию достижения размера трещины, при котором реализуется быстрое неуправляемое окончательное разрушение элемента конструкции, достигается при напряженном состоянии элемента конструкции, оценка которого выполняется на основе различной информации. [c.28]

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Таким образом показано, что упругопластический анализ изменения напряжений и деформаций с помощью метода конечных элементов в сочетании с правильно выбранным критерием разрушения может дать ответ на вопрос будет ли развиваться усталостная трещина определенной длины в вершине концентратора напряжений. [c.69]

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении. [c.3]

Как отмечалось в гл. 1, настоящая монография не затрагивает пока в надлежащем объеме вопросы малоцикловой живучести конструкций на стадии развития в них трещин малоциклового нагружения. Основой расчетов прочности и ресурса злементов конструкций с трещинами являются уравнения и критерии нелинейной механики циклического разрушения. Совместное рассмотрение двух стадий работы элементов конструкций — стадии до образования трещин (что является предметом настоящей монографии) и стадии их развития — должно способствовать обоснованному продлению ресурса безопасной эксплуатации и форсированию режимов работы. [c.269]

Остаточная прочность конструкций с поверхностными и угловыми трещинами. Расчет остаточной прочности толстых элементов с поверхностными и угловыми трещинами выполняется с использованием вязкости разрушения при плоской деформации Aj в качестве критерия разрушения. Оценки остаточной прочности с использованием значений Xi является, как правило, консервативными. [c.428]

При испытаниях рекомендуется использовать натурные изделия, если это возможно. Критериями аварийной ситуации предложено считать следующие разрушение конструкции, образование трещин или других дефектов (щелей, пробоин и т. д.), нарушение целостности конструкции, повышение средней температуры элемента конструкции, не подвергающегося нагреванию при испытании, выше 140 °С или повышение температуры в любой точке более, чем на 180°С по сравнению с первоначальной температурой. [c.348]

Устойчивые и неустойчивые состояния тела с трепанной. Тело с трещиной находится в состоянии механического равновесия, когда в любом элементе объема тела (как и для всего тела в целом) соблюдаются условия равновесия. Это означает, что нагрузка постоянна, нет движения элементов объема, следовательно нет распространения трещины (трещина неподвижна). Для того чтобы трещина стала распространяться, необходимо либо увеличить внешнюю нагрузку, либо (при постоянной нагрузке) снизить работу разрушения материала. С медленным ростом нагрузки трещина медленно растет. Малому приращению нагрузки соответствует малое приращение длины трещины, и, следовательно, рост нагрузки сопровождается соответствующим ростом длины трещины. Такое состояние тела с трещиной называется устойчивым (иногда квазистатическим или до-критическим) ростом трещины (или трещину называют устойчивой). Для устойчивости трещины соблюдается условие dP/dl > О, т. е. в предельном состоянии равновесия (нри соблюдении критериев разрушения) нагрузка является возрастающей функцией длины трещины. [c.112]

Исследование законов квазистатического распространения трещин и определение коэффициентов интенсивности напряжений вдоль траекторий развивающихся трещин является исходным этапом [1, 66] в расчетах на прочность и долговечность пластинчатых элементов конструкций, подверженных воздействию внешних циклических нагрузок. Тем не менее к настоящему времени известно сравнительно небольшое число работ, посвященных определению траектории развития трещины в квазихрупком упругом теле. Среди них следует отметить работы, в которых расчет траекторий осуществляется с привлечением метода конечных элементов [10, 26, 160, 165], вариационных [46, 73] и аналитических 17, 119] подходов. Развитие общих методов решения двухмерных задач теории упругости для произвольных областей с гладкими и кусочно-гладкими криволинейными разрезами, в частности метода сингулярных интегральных уравнений, позволяет эффективно решать с их помощью указанные задачи о построении статических траекторий дифференциальным (поэтапным) способом 95, 102, 103, 125], когда на каждом этапе используется локальный критерий разрушения для определения направления приращения трещины у ее вершин. [c.41]

Сформулированы деформационные и энергетические критерии усталостного разрушения металлов и выполнена их экспериментальная проверка. Проанализированы методы ускоренного определения пределов выносливости, основанные на деформационных и энергетических критериях. Рассмотрено влияние неупругих циклических деформаций на несущую способность неоднородно напряженных конструктивных элементов, в том числе при наличии концентрации напряжений. Изложены методы прогнозирования характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов с учетом влияния концентрации напряжений, сложного напряженного состояния, режима нагружения и наличия усталостных трещин. [c.2]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Технические критерии статического и усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии, применяемые обычно в расчетах на прочность / — IV теории прочности и их обобщения [6]), имеют дело только с макроскопическими напряжениями и деформациями (I рода). Последние являются усредненными величинами, определяемыми для всего поликристаллического образца в целом, В частности, критерием разрушения по первой теории прочности служит равенство максимального главного напряжения его критическому значению Рр, равному сопротивлению разрушению при простом одноосном растяжении поликристаллического образца. Действительная картина разрушения сложнее. Задолго до полного разрушения всего образца, при напряжениях, значительно меньших разрушающего, в нем появляется множество микроскопических трещин, свидетельствующих о разрушении отдельных элементов структуры. Это явление легко понять, если учесть, что макроскопические напряжения являются средними по отношению к структурным или микроскопическим напряжениям (П рода), которые могут быть как меньше, так и значительно больше макроскопических напряжений в любом данном сечении тела. Максимальные из числа микроскопических растягивающих напряжений, достигая местной (локальной) прочности материала, приводят к образованию микротрещин. В связи с этим очевидно, что расчет по обычным техническим критериям прочности противоречив, поскольку в основу его положено предположение, по которому разрушение вызывается средними (макроскопическими), а не максимальными (из числа микроскопических) напряжениями. Дело обстоит точно так же, как если бы расчет на прочность пластинки с отверстием производился по номинальным напряжениям, без учета концентрации напряжений у отверстия и независимо от формы и размеров отверстия. В структуре технических материалов (сталей, чугунов, бетона и даже стекла) роль концентраторов напряжений принадлежит особенностям микроскопической структуры (кристаллитам, неметаллическим включе-50 [c.50]

Выявление и описание масштабных эффектов - одно из важных приложений механики разрушения. Масштабные эффекты возникают, конечно, не только в тех ситуациях, в которых оправдано балочное приближение. Вводя критерий разрушения, мы неизбежно вводим и некоторый характерный для данного материала размер, который отсутствует в классических моделях упругого и упругопластического тел, например у/ . С этим размером связан масштабный эффект, учет которого необходим при постановке модельных экспериментов и при пересчете их результатов на натурные условия. Масштабный эффект может проявиться по-разному в зависимости от конфигурации и напряженного состояния тела или элемента конструкции, из которого трещина черпает энергию для своего роста. В некоторых случаях, в частности в рассмотренных выше, масштабный эффект проявляется достаточно отчетливо и легко теоретически оценивается. Перечень подобных -примеров можно продолжить. Так, радиус фронта конических трещин, возникающих под действием внутреннего давления в упругом полом шаре, оказывается пропорциональным радиусу полости в степени 4/3 [12], а в плоской задаче - квадрату радиуса. [c.19]

Естественно принять силовой критерий разрушения, т. е. полагать, что разрушение упругого материала происходит при некотором значении силы, действующей на элемент определенной (малой) площади. В данном случае это эквивалентно введению критического значения коэффициента интенсивности напряжений. Предположим, что поверхностная энергия также фиксирована. Тогда она не может превышать того значения, которое получено выше (2.15), (2.17) для и = 0 (иначе критическая сила не приводила бы к разрушению, т. е. не была бы критической). При этом избыток энергии Т(и)- 2у, неограниченно увеличивающийся с ростом скорости трещины, должен уноситься упругими волнами высокой частоты. Эти волны, после того как их интенсивность станет достаточной, могут приводить к дополнительным повреждениям материала у берегов трещины. Возможно, именно этим объясняется явление, наблюдаемое в опытах на некоторых материалах вначале, пока скорость трещины мала, ее берега оказываются гладкими, а после того, как скорость становится достаточно большой, - шероховатыми (см. рис. 5.1). При большей скорости (около половины скорости волн сдвига) может наблюдаться ветвление трещины. Этот факт обычно связывают с тем, что при такой скорости направление, на котором растягивающие напряжения максимальны, не совпадает с продолжением трещины, а составляет с ней некоторый угол [79]. [c.191]

Таким образом, инфраструктура методического обеспечения неразрушающего контроля элементов ВС, а также и сами средства контроля позволяют вводить в эксплуатацию принцип безопасного повреждения конструкций по критерию появления и возникновения, например, усталостных трещин. Однако решение проблемы перехода к эксплуатации по безопасному повреждению не может быть связано только с совершенствованием инфраструктуры средств и методов контроля. Важнейшее значение при введении контроля имеет обоснованность его периодичности. Она может быть оценена с достаточной точностью на основе методов анализа закономерностей распространения усталостных трещин, как на основании испытания образцов, так и на основе изучения поверхностей разрушения (изломов) элементов конструкций, в которых уже был реализован частично или полностью процесс распространения усталостной трещины в эксплуатации. Перенесение данных о закономерностях роста трещины, выявленных в лабораторном опыте, на элементы конструкций связано с использованием критериев подобия или соответствия закономерностей роста трещины в образце и детали при различных условиях нагружения. [c.72]

Настоящая глава 4 посвящена критериям механики разрушения элементов с трещиной. В главе 5 рассматриваются вопросы определения НДС применительно к концентраторам напряжений нетрещиноподобного типа. [c.46]

Под составной конструкцией понимается такая конструкция, в которой передача растягивающей силы осуществляется несколькими силовыми элементами, параллельно включенными в силовую схему н соединенными между собой в продольном направлении заклепками, болтами или клеем. Последовательность разрушения элементов составной конструкции определяется размерами трещин в силовых элементах и распределением напряжений в них. Так как продольные стыковочные швы не обеспечивают сплошность среды между составными элементами (за исключением непрерывных сварных швов), то элементы с трещинами разрушаются в соответствии с критерия-ми механики разрушения (Л , Xi ), а элементы без трещин разрушаются при напряжениях, равных Ofloo. [c.424]

Этот критерий предложен для случаев, когда при разрушенйи материала или конструктивных элементов с трещиной номинальные разрушающие напряжения могут превышать предел текучести материала, т. е. когда применение линейной механики разрушения неправомерно. [c.21]

Следует отметить, что процесс развития разрушения (рост трещины) можно представить как непрерывное зарождение макроразрушения (разрушения в объеме структурного элемента) в высокоградиентных полях напряжений и деформаций, возникающих у растущей трещины. Тогда ответственными за развитие разрушения являются по сути все те же локальные критерии разрушения (см. рис. В.1). Таким образом, если не рассматривать тело с трещиной как специфический объект исследований (чем традиционно занимается механика разрушения), а рассматривать трещину как концентратор напряжений, тО анализ развития разрушения в конструкции принципиально не будет отличаться от анализа разрушения в теле без трещины с использованием локальных критериев разрушения. Единственное отличие расчета зарождения разрушения в теле без трещины от расчета развития трещины в элементе конструкции заключается в методе определения НДС в первом случае НДС определяется непосредственно из решения краевой задачи, ва втором — на основании параметров механики разрушения. Очевидно, что это отличие не является принципиальным и связано с менее трудоемким способом расчета НДС у вершины трещины через параметры механики разрушения. В общем случае НДС у вершины трещины можно определить с помощью решения краевой задачи, например МКЭ. [c.8]

Для соответствующих предельных состояний (хрупкого и квазихрупкого) по данным о критических напряжениях ак для образцов с надрезом (кривая 2) производят вычисление критических напряжений для элемента конструкции. В области А при вычислениях в качестве критерия разрушения используют критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ки или раскрытия трещины бк- Определение для температуры Т = — Тэ величин Стк при известном Ki проводится по уравнениям (2.9) линейной механики разрушения (ЛМР) и температурным зависимостям Ki типа (3.4). В области Б (нелинейная механика разрушения — НЛМР) в качестве критерия разрушения используют критическое напряжение Стк, зависящее от температуры Т [по уравнению (3.6)], размеров сечения [по уравнению (3.7)] и размеров трещины [по уравнению (3.8)]. Величины КгеП [c.66]

В учебном пособи отрахмтся современные концепции механики хрупкого разрушения, включая ранее не опубликованные результаты, полученные в исследованиях авторов. Приводятся критерии линейной и нелинейной механики развития трещин, позволяющие установить докритическое и критическое состояние элементов конструкций с трещинами. Изложены современные аффективные методы определения параметров разрушения и трещинсстойкости материалов. [c.2]

За параметр повреждаемости и критерий разрушения твердого тела принимается плотность внутренней энергии и, накопленной в деформируемом элементе тела. В соответствии с термодинамической теорией тело считается разрушенным, если хотя бы в одном макрообъеме, ответственном за разрушение, плотность внутренней энергии достигает предельной (критической) величины u . Этому моменту соответствуют образование в теле трещины критического размера и резкая локализация процесса в устье трещины и ее развитие (движение) по механизму Гриффитса. Условие разрушения записывается в виде [c.88]

Ю " —10 мы/цикл (для стали). Достижение величины АКа определяет резкое изменение ускорения роста трещины вследствие возрастания интенсивности деформации в пластической зоне у вершины трещины [61. Это значение соответствует началу смены доминирующего механизма разрушения на другой конкурирующий механизм или изменение долей конкурирующих механизмов, чему соответствует иногда изменение параметров микрорельефа действующего механизма разрушения. Значение АКа лежит на участке Пэриса диаграммы, разделяя тем самым область II на две ПА, соответствующую сравнительно медленному подрастанию трещины (с небольшим ускорением), и ИВ, соответствующую ускоренному развитию трещины, с резко возросшим ускорением (рис. 3). Во многих случаях в расчеты на долговечность работы материала с трещиной следует брать не величину циклической вязкости разрушения Kf , характеризующую катастрофическую ситуацию, а критерий Ка, обеспечивающий определенный запас долговечности, что предотвращает ускоренный опасный рост трещины. Использование критерия Ка при проектировании элементов конструкции полностью отвечает принципу безопасной повреждаемости, новому принципу конструирования [7]. Как отмечает С. И. Кишкина, согласно этому принципу допущение трещины определенной длины уменьшает коэффициент запаса при конструировании, повышая весовую эффективность конструкции, однако возникновение трещины усталости не должно приводить к аварийной ситуации. [c.254]

Задача об определении сопротивления малоцикловому разрушению при температурах более высоких, чем указанные, когда циклические пластические деформации сочетаются с деформациями ползучести, существенно усложняется. В настояш,ее время осуществляются интенсивные экспериментальные исследования уравнений состояния и критериев разрушения при длительном цикличес-ком нагружении в условиях однородных напрян енных состояний при жестком и мягком нагружении. Результаты этих исследований освещены в трудах конференций в Киото (1971), Каунасе (1971), Будапеште (1971), Филадельфии (1973) [1, 3, 6, 7], а также конференций в Лондоне (1963, 1967, 1971), Сан-Франциско (1969), Брайтоне Х1969), Дельфте (1970) и др. Однако несмотря на большой объем экспериментальных работ, пока не удалось разработать общепринятые предложения по кривым длительного циклического деформирования и разрушения это не позволяет перейти к расчетной оценке напряженных и деформированных состояний в элементах конструкций для определения их прочности и долговечности на стадии образования трещин и тем более на стадии их развития. [c.100]

Усложнение геометрии исследуемых элементов конструкций по мере снижения их материалоемкости, нелинейное поведение материалов в зонах конструктивной неоднородности, в вершинах исходных технологических дефектов (трещин, пор, включений, подрезов и т. д.), особенно при длительных статических и циклических нагрузках в условиях повышенных температур, ведут наряду с применением традиционных в практике проектирования аналитических методов к существенному развитию и совершенствованию численных методов и самих критериев прочности и разрушения, ориентированных на использование ЭВМ [1]. При этом вместе с нормативными подходами д.ля оценки ма.лоцикловой прочности и долговечности по условным упругим напряжениям (равным произведению местных упругих или упругопластических деформаций на модуль упругости при соответствующей температуре [2]) разрабатываются уточненные методы расчетов, основанные на деформационных критериях разрушения поцикловой кинетики местных упругопластических деформаций и учитывающие температурно-временные эффекты, частоту нагружения, форму циклов [3—7]. [c.253]

Методы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости в условиях упругопластического деформирования требуют схематизации накопленного опыта испытаний. В этой области значительное развитие и наиболее широкое практическое приложение среди критериев нелинейной механики разрушения получили раскрытие трещины [11-13], коэффициент интенсивности деформаций в упругопластической области [14], энергетический З-интеграл [15-17] и предел трещиностойкости 1 [18-19], позволяющие анализировать закономерности разрушения, напряженно-деформированное состояние в вершине трещины на стадии ее инициации при значительных пластических деформациях и общей текучести материала, а также проводить оценку предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.20]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Дональдсон [67], используя модель расслоения выпучиванием Уиткома [66], исследовал влияние вязкости материала на условия начала расслоения в слоистых композитах под действием сжатия. Уитком вывел выражения для G и G,, как функций приложенной нат>узки, длины трещины, ширины слоистого композита, осевой и изгибной жесткостей расслоенного композита и параметров, определяемых из решения методом конечных элементов по модели расслоения выпучиванием. При выводе таких выражений был применен метод смыкания трещины [60]. Параметры, использованные при решении задачи, включали виртуальное расстояние смыкания трещины Да, решения для сил и деформаций в вершине трещины при единичной нагрузке. Решения для четырех классов слоистых композитов для единичных сил и перемещений представлены Уит-комом в виде таблиц. В работе [67] аналитические выражения для G, и G,,, полученные Уитком ом, использованы в сочетании с итерационной процедурой для определения критических нагрузок, связанных с распространением трещины. Итерационная процедура включала выбор величин такой критической нагрузки, при которой искомые величины G и G,, одновременно удовлетворяли рассматриваемому критерию разрушения смешанного типа. [c.290]

У ряда конструкционных сталей при низких температурах f резко снижается ударная вязкость аз, что приводит к хладноломкости (рис. 40). На хладноломкость стальных деталей помимо температуры охлаждения влияют химический состав и структура стали, наличие концентраторов напряжений, скорость приложения внешней нагрузки, технология производства стали и другие факторы. Процесс хрупкого разрушения начинается с зарождения трещины, которая распространяется с различной скоростью, что приводит к разрушению элемента. По критерию хладноломкости наиболее опасны углеродистые кипящие стали марок БСтЗ, БСтЗкп и др. Низкие температуры снижают надежность также многих неметаллических деталей [22]. [c.119]

Е.М. Морозовым [24, 25] сформулирован энергетический критерий предельного равновесия тел с трещинами применительно к упругопластическим материалам и предложен инженерный метод расчета на прочность элементов конструкций при наличии в них трещин в случае квазихрупких разрушений, основанный на понятии предела трёщиностойкости материала. [c.55]

Ланкфорд [281] размф малой трещины связал со структурной чувствительностью, когда размер структурного элемента материала близок или равен размеру зоны циклической пластической деформации. Это позволило к малым трещинам относить такие для которых размер области пластической деформации превышает 5 % длины трещины, он меньше критического размера микроструктуры (обычно это размф зерна). Предложенная модель связывает размф трещины с параметрами структуры материала и позволяет предположить, что по-видимому, существует предельная характерная длина трещины, ниже которой используемые в механике разрушения критерии неприменимы для малых трещин при номинально упругом напряжении. Другими словами, нарушение подобия, которое приводит к неприменимости континуального метода, происходит тогда, когда размер [c.182]

Обычно принято считать, что соотношения линейной механики разрушения справедливы вплоть до напряжения в нетто-сечении, составляющего 0,8 От предела текучести материала при одноосном растяжении. Однако, как показал анализ контуров пластических зон с использованием метода конечных элементов [34], пределы применимости подходов линейной механики разрушения сильно зависят от степени стеснения пластической деформации и поэтому определение критических значений Кь отвечающих достижению предельного состояния при упругопластическом поведении материала с трещиной, требует учета степени стеснения пластической деформации. Это возможно при использовании критериев подобия локального разрушения с определением пороговых или критических значений /(,, отвечающих реализации различных микромеханизмов разрушения на стадии локального и глобального разрушения. Важным является выделение следующих параметров на стадии нестабильности разрушения Клс критическое значение,/(i при переходе к нестабильности разрушения, определяемого микросколом. Kf соответствует переходу к ручьистому микрорельефу разрушения и реализуется при динамическом [c.45]

Различают силовые, деформационные, энергетические критерии разрушения. К силовым критериям относят критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Кс, Ки, к де-с]. фмационным — критическое раскрытие трещин и коэффициент интенсивности деформации Ксг, к энергетическим — удельная энергия продвижения трещины на единицу поверхности 1 пскрытия Ос, Охс- В качестве основных рекомендуются К и Кг - При определении К или бд целесообразно использовать образцы с толщиной, равной толщине элемента конструкции. Коррективность определения К зависит от размеров образцов. [c.104]

В элементах конструкций, изготовленных из упругих и упругопластических материалов, трещины создают высокую местную концентрацию напряжений и деформаций в зонах, при.пегающих к вершине. Исследование напряженного и деформированного состояния в зонах трещин имеет существенное значение для анализа критериев разрушения. В общем случае величины напряжений и деформаций в зонах трещин зависят от формы и размеров элементов конструкций, вида напряженного состояния, а также от конфигурации и размеров трещин. А Трещины в элементах конструкций из упругих материалов рас-. сматривают как предельные источники концентрации напряжений — в виде надрезов с бесконечно малыми радиусами закругления в вершине. При этом выражение для местных напряжений [c.191]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...