Начальная стадия развития трещины

Для определения начальной стадии развития трещин, поражений коррозией, внутренних дефектов материала деталей и неисправностей агрегатов широко используют физические методы дефектоскопии магнитный, люминесцентный, ультразвуковой, электроиндукционный, рентгеновский, просвечивание гамма-лучами и др. [c.115]

Рассчитывались три типа интегралов по дальнему контуру, определяемых уравнениями (5.2) — (5.4) [41]. На рис. 7 приведены изменения величины этих интегралов на начальной стадии развития трещины при С = О.бС . Как уже пояснялось ранее,, метод, основанный на использовании сингулярного элемента (см. модель А на рис. 4), который применен в данном случае, непосредственно обеспечивает точные значения коэффициентов интенсивности напряжений (т. е. ai). Значения коэффициентов интенсивности напряжений использовались для определения /i, 7i и /[ при помощи соотношений (5.6), (5.8) и (5.10). Сплошными линиями изображены значения J, J и J, рассчитанные на основании непосредственно определенных значений К с помощью формул (5.6), (5.8) и (5.10), в то же время треугольниками, квадратиками и кружками обозначены значения [c.298]

Следует подробнее остановиться на механизме разрушения в приповерхностном слое. Возможны два механизма разрушения при сжатии один из них связан с распространением трещин сдвига и отрыва, другой — с потерей устойчивости и локальными неоднородностями материала. В рассматриваемой задаче на начальной стадии развития трещин, по-видимому, реализуется первый механизм, а на заключительной стадии — механизм потери устойчивости, так как температурные напряжения сосредоточены [c.483]

НАЧАЛЬНАЯ СТАДИЯ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ [c.79]

Ввиду того что инкубационный период и начальная стадия развития трещины для рассматриваемого случая были изучены в 8, 9, остановимся на исследовании основного этапа развития трещины, основываясь на уравнении (10.1). [c.86]

Оценка долговечности на стадии развития трещины малоциклового нагружения проводится с использованием уравнения (47) для скорости развития трещины. При этом в качестве исходных используются данные о значениях коэффициентов интенсивности напряжений (в упругой области), начальных размерах дефектов 1 , а также данные о значениях местной разрушающей деформации ёу в вершине трещины, определяемых но уравнению (42). В силу сложности интегрирования уравнения (47) в расчетах можно использовать соответствующие значения скорости роста трещины по уравнению (47) для различных I и по величинам dl/dN и I определять числа циклов Np для развития трещины от до L Если и для стадии развития трещины ввести в рассмотрение запас по долговечности [c.119]

Сопоставление сопротивления усталости сварных соединений монолитного и многослойного металла осуществлялось на образцах (рис. 2) со стыковым швом, выполненным ручной сваркой (сталь марки Ст. 3 сп). При испытании образцов учитывались основные факторы, определяющие сопротивление усталости сварных соединений реальных конструкций. Так, концентрация напряжений, создаваемая формой соединения, соответствовала реальным конструкциям. Образцы имели сечение достаточное для того, чтобы остаточные напряжения в них достигали максимальных значений. Образцы испытывались при осевом нагружении по описанной выше методике. Усталостные трещины в монолитных образцах зарождались на поверхности пластин — по линии сплавления шва с основным металлом. Очаги зарождения усталостных трещин в многослойных образцах чаще всего располагались между слоями тонколистового металла в зонах стыковых швов. Критерием разрушения монолитных образцов при испытаниях служила начальная стадия развития усталостных трещин, соответствующая глубине 4 мм. [c.259]

На рис. 2 при том же увеличении изображены дальнейшая стадия приработки поверхности и дальнейшие стадии развития питтинга. Стрелкой с обозначено направление скольжения, так же как и на рис. 1. Стрелками а, б, в обозначены места шелушения, более развитые, чем на рис. 1. В этой стадии приработки сняты и затянуты неглубокие царапины, подобные царапине / на предыдущем рисунке,, более глубокие 2 сужены и развиваются в трещины (стрелка 3), которые в сочетании с местами шелушения образуют кратер питтинга, подобный обозначенному на рис. 2 стрелкой г, и далее развиваются в более крупный. На рис. 3 при ув. 4б0 так же представлена самая начальная стадия развития питтинга. На этом рисунке отчетливо видно постепенное развитие трещин как в ширину, так и в глубину. Все трещины строго ориентированы по направлению царапин от шлифовки (пунктирными стрелками показаны направления шлифовки). [c.239]

Возникающие в местах концентрации напряжений трещины, как правило, распространяются под действием циклических эксплуатационных нагрузок в пластически деформированных зонах. В зависимости от конструктивных форм и абсолютных размеров сечений, температуры, скорости и характера нагружения, механических свойств, уровня начальной дефектности и остаточной напряженности в конструкциях могут возникать хрупкие состояния, характеризуемые весьма низкими (до 0,1 сгт) разрушающими напряжениями. Условия образования и развития хрупких трещин при этом оказываются связанными со стадией развития трещин циклического нагружения. В вершине трещин длительного статического, циклического и хрупкого разрушения в зависимости от номинальной напряженности и размеров трещин возникают местные упругопластические деформации соответствующего уровня. Таким образом, оценка несущей способности и обоснование надежности элементов машин и конструкций должны осуществляться на основе анализа кинетики местных упругих и упругопластических деформаций, статистики эксплуатационной нагруженности, энергетических и силовых деформационных критериев разрушения. [c.78]

Припороговая стадия развития усталостных трещин в металлических поликристаллах охватывает по глубине несколько зерен и характеризуется в основном сдвиговым характером распространения усталостной трещины (II тип раскрытия трещины) при участии отрыва (тип I). На рис. 4.8 представлен сдвиговый характер усталостного разрушения на начальной стадии распространения трещины в молибденовом сплаве ЦМ-10 [18]. Эта стадия усталости чувствительна к структурному состоянию материала, условиям испытания, среде и определяет такие критические (пороговые) характеристики, как предел вьшосливости Оц и размах порогового коэффициента [c.120]

При осмотре котлов особое внимание следует обращать на заклепочные швы и места вальцовки труб, где возможно образование межкристаллитных трещин, возникающих главным образом в пределах водяного пространства. Обычно такие трещины начинают образовываться на соприкасающихся поверхностях листов у заклепок. Поэтому в начальной стадии развития их можно выявить лишь с помощью ультразвуковой или магнитной дефектоскопии. [c.7]

Так зарождаются околошовные трещины всех видов — продольные (отрывы и отколы) и поперечные (собственно околошовные и переходящие в шов). Направление дальнейшего развития зародившейся трещины зависит от способности металла того или иного участка сварного соединения противостоять ее развитию, а также от конкретного сочетания продольных и поперечных напряжений и, в частности, от величины перепада напряжений на границе шов— околошовная зона. При этом, как правило, начальная стадия развития холодных трещин связана с границами крупных зерен. [c.248]

Диаграммы предельных напряжений для основных видов сварных соединений с максимальными остаточными напряжениями показаны на рис. 1. Они построены по данным усталостных испытаний сварных образцов сечением 200 х 30 мм. При таком сечении образцов остаточные напряжения проявляют свое влияние в полной мере. База испытаний составляла 10 циклов. Критерием разрушения служила начальная стадия развития усталостной трещины. Верхние части кривых 1—6 отсечены допускаемым уровнем напряжений по условиям статического нагружения. В рассматриваемых границах линии предельных напряжений сварных соединений наклонены под углом 45° к оси абсцисс. Это указывает на то, что предельные амплитуды сго практически не зависят от среднего напряжения [c.115]

Отметим, что кинетика раскрытия микро- и макротрещин различна развитие микротрещин происходит на фоне знакопеременной, общей для всего структурного элемента пластической деформации (пластическая деформация не локализована только у вершины трещины). При этом микротрещины захлопываются на начальной стадии цикла сжатия [240]. Следовательно, начиная со второго полуцикла, максимальное раскрытие трещины будет определяться деформацией растягивающих полу- [c.140]

Представление о соотношении между периодом развития трещины и долговечностью материала в разных областях много- и малоцикловой усталости может быть получено при более детальном рассмотрении кривой усталостного разрушения материалов по стадиям накопления повреждений и роста трещин [27]. В ходе циклического нагружения при постоянном уровне переменного напряжения в материале протекает первоначально процесс накопления необратимой повреждаемости, и при достижении некоторого критического уровня плотности дефектов происходит возникновение начальной поверхности трещины или зоны очага [c.55]

Используя вышеприведенные обоснования того, что некоторые профили усталостных бороздок характерны для финальной части стабильного роста трещины, а также другие признаки процессов деформации разрушения материала с разной интенсивностью, можно провести предварительную селекцию профилей бороздок (механизмов разрушения материала) и отнести к начальной или конечной фазе развития трещины на II стадии. Это вполне обосновано в том случае, когда точного профиля бороздки нет, а есть только морщинистая поверхность [135, 142], отвечающая процессу затупления вершины трещины. Вместе с тем, хотя пластическое затупление типично для нагружения материала при положительной асимметрии цикла, оно не наблюдается в слз ае циклов с высокой отрицательной асимметрией, когда минимальное напряжение цикла отрицательно по знаку и является сжимающим [140]. Переход от пульсирующего цикла нагружения к асимметричному циклу со сжимающим напряжением не меняет треугольной формы профиля бороздки с гладкой поверхностью, но сама величина шага возрастает при указанном переходе. Причем наиболее значительное возрастание имеет именно та часть профиля бороздки, которая обращена к предыдущей бороздке, сформированной при пульсирующем цикле нагружения. Такая ситуация при формировании усталостных бороздок может быть объяснена только в том случае, если принять во внимание возможность формирования части профиля усталостных бороздок на нисходящей ветви нагрузки (в полу-цикле разгрузки материала). [c.165]

На немонотонный, скачкообразный процесс подрастания усталостной трещины за цикл нагружения на величину менее параметра кристаллической решетки указывают прямые эксперименты [73-77]. Регистрируемая на поверхности образца СРТ может сохраняться неизменной применительно к начальной стадии разрушения (стадия I), соответствующей процессу формирования псевдо-бороздчатого рельефа излома, так же как и величина шага усталостных бороздок применительно ко II стадии роста трещин. Все это дает основание проводить единое теоретическое описание процесса непрерывного и одновременно дискретного развития усталостной трещины. [c.202]

При сопоставлении длительности всего периода роста трещины для всех исследованных дефлекторов показано, что повышение чувствительности контроля, когда трещина может быть обнаружена на ранней стадии ее развития вблизи очага разрушения, приводит к необходимости существенного увеличения времени между соседними осмотрами (см. рис. 10.4г). Максимальная продолжительность роста трещины составила около 300 полетов ВС, а минимальная продолжительность — около 170 полетов. При введении в эксплуатацию ультразвукового контроля, который может обеспечить обнаружение усталостной трещины на начальной стадии ее развития у очага в зоне непосредственного контакта деталей по замковому соединению, можно было рекомендовать увеличение периода времени между двумя соседними осмотрами до 150-200 ч (80-100 полетов). В этом случае сохранялась идея возможного, однократного пропуска трещины при контроле с сохранением высокой вероятности ее выявления при следующем контроле без разрушения дефлектора. [c.541]

Метод В. С. Ивановой основан на гипотезе энергетического подобия усталостного разрушения и плавления металлов. После прохождения начальной стадии накопления упругих искажений кристаллической решетки эти искажения достигают критической величины и начинают появляться субмикроскопические трещины. Последние при своем развитии становятся микротрещинами и макротрещинами, обусловливающими окончательное разрушение металла. [c.83]

В поверхностно-упрочненном материале при усталостном разрушении на воздухе часто наблюдается образование подповерхностных очагов. При испытании упрочненных материалов в коррозионной среде в общем случае не наблюдается снижения долговечности по отношению к сухой усталости. Объясняют это тем, что в начальный момент разрушения, когда фактор среды сказывается наиболее сильно, параллельно идут два процесса зарождение и рост трещин при чисто усталостном механизме с образованием подповерхностного очага и зарождение на поверхности трещин коррозионного происхождения [76]. Совместное участие среды и механического фактора наблюдается лишь после соединения этих трещин, т. е. в такой стадии повреждения материала, когда основное влияние на развитие трещины оказывает механический фактор. [c.131]

Оценку материалов целесообразно производить по всем стадиям развития трещины, так как контрастность характеристик и даже расположение в ряд материалов могут быть различными на разных стадиях развития трещины. Так, если в листах и сплава АК4-1 с зерном 17 и 25 мкм в стадии равномерно ускоренного развития трещины имеет место некоторое преимущество материал с крупным зерном (табл. 10), то на последних стадиях этого нет. Для сплава Д16Т1 наблюдается обратная зависимость. Если для сплавов В95 и ВАД23 при практически одинаковом уровне прочности ((Тв = 0,55 ГН/м , сто,2=0,48, Ств=0,56, (То,2=0,52 ГН/м ) в начальной стадии развития трещин коэффициенты интенсивности напряжений близки, то на последующих стадиях преимущество сплава В95 очевидно. [c.108]

Проведенный сравнительный анализ результатов расчета остаточного ресурса, выполненного по предлагаемой и традиционной методике, использующей модель Пэриса - Эрдогана, показал, что точность его определения возросла на 20-25% за счет учета начальной стадии развития трещины. [c.19]

Зависимость кинетической энергии Т от текущей длины трещины <а(при у — onst) при различных значениях представлена на рис. 133. Из анализа этого рисунка следует, что при распространении трещины кинетическая энергия системы образец — удлинитель плавно увеличивается, достигая максимума при а = 0,95. С увеличением критической длины трещины максимальное значение Т уменьшается и составляет 15—18 % G bh при = 0,3. Для начальной стадии развития трещины кинетическая энергия пренебрел имо мала по сравнению с энергией разрушения, причем с увеличением длина участка, на котором наблюдается этот эффект, возрастает. Таким образом, кинетической энергией можно пренебречь, если старт трещины происходит при относительно больших значениях а , а также при скачках трещины небольшой длины. [c.218]

На рис. 75, а показано развитие трещин в стали 12Х18Н9Т после испытания в течение 6 ч. Трещины образовались в местах стыка нескольких зерен. В начальной стадии развития трещины были мало заметны и почти не отличались от границ зерен. Их возникновение можно отнести за счет неоднородного пластического течения зерен. Дальнейшее развитие трещин шло в основном за счет расклинивающего действия ударов жидкости. [c.117]

Рассмотрим условия, опреде.пяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины и до критической /с, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как известно, имеет определенный допуск на размер не-обиаружпваемых дефектов). К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов иитеисивиости напряжений (Кс или Я/с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций я елательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [c.272]

Термоусталостные трещины в поверхностном слое металла характеризуются глубиной а и половиной длины Ь по внешней поверхности. В начальной стадии развития, когда глубина трещин, не превышает 0,1 мм, глубина а намного меньше половинной длины - Ь. По мере углубления трещин отношение а/Ь стремится к 0,5 [190]. По данным [193], отношение а/Ь в пятне охлаждения стали 12Х1МФ при стационарной температуре металла 500°С и при А м=250—280 К изменяется в пределах от 0,1 до 0,9. [c.241]

В. Ф. Щербинин проанализировал фазовый состав продуктов коррозии, образовавшихся при механическом повреждении защитной оксидной пленки в нейтральном 3 %-ном растворе Ыа01. Оказалось, что продукты коррозии состоят на 50 % из чистого гидрида титана. Таким образом, и на поверхности излома коррозионного растрескивания, по всей вероятности, находятся гидриды титана, придающие ей темный цвет. О появлении гидридов может свидетельствовать и характер развития трещины при статическом и циклическом нагружениях. Измерение электрохимического потенциала при коррозионном растрескивании сплава ВТ5-1 показало, что трещина распространяется скачками и по мере ее углубления и интенсификации процесса коррозионного растрескивания частота скачков потенциала увеличивается. О прерывистом характере развития трещин при коррозионном растрескивании свидетельствует и анализ акустического спектра образца при разрушении. Если в самой начальной стадии роста трещин сигналы акустической эмиссии не регистрируются, то по мере удлинения трещины появляется скачкообразно нарастающее количество сигналов акустических импульсов. [c.64]

Рассмотренная теория прочности, исходящая из уравнения (1.48), описывает по существу конечную стадию разрушения, на которой в теле уже возникли трещины, способные привести к хрупкому разрушению. Не менее важными являются, однако, и начальные стадии развития процесса разрушения, на которых происходит зарождение и рост трещин до критических размеров Этот процесс протекает более или менее постепенно и для своего завершения требует определенного времени т. Это время, необходимое для развития процесса разрушения от момента нагрунГения тела до момента его разрыва, называется временной прочностью или долговечностью материала. [c.57]

Заметим, что влияние масштабного фактора на стадии диссеминированных повреждений коррозионной усталости следует учитывать не через объем или площадь сечения, а через площадь поверхности конструкции, омываемой агрессивной средой. В стадии развития магистральной трещины эффект размеров (и формы) детали учитывается косвенно при определении коэффициента интенсивности напряжений. При этом стадия развития трещины от некоторого начального до критического размера может оказаться при больших размерах деталей более продолжительной, чем при меньших размерах деталей. [c.172]

Хотя барабаны-сепараторы и не работают в таких критических условиях, как корпуса, при использовании их в парогенераторах с многократной циркуляцией возникают проблемы, связанные с большими размерами их, толстыми стенками и очень большим числом патрубков. Современные барабаны-сепараторы созданы на основе конструкций, в которых широко использовалось завальцо-вывание труб в стенки. Некоторые барабаны-сепараторы в процессе эксплуатации катастрофически разрушались из-за возникновения трещин по причине концентрации в щелях гидроокиси натрия, которая способствовала развитию трещин до критических размеров. Проведение ежегодного неразрушающего контроля позволило определить начальную стадию зарождения трещин. Однако разрушений барабанов-сепараторов атомных электростанций отмечено не было, а развальцовка была заменена сваркой. Большое преимущество было получено благодаря использованию листов таких [c.172]

Рис. 1.134. Сталь ОЗХ17Н15МЗ после 100 ч испытания в воде, содержащей 20 мг/л С1 (с добавкой Fe lj), при 360 С и 20 МПа. Начальная стадия развития коррозионной трещины по границам зерен. ТО закалка с 1050 "С, 30 мин в воде. После ТО — холодная прокатка с обжатием 15 %. Растягивающее напряжение ка поверхности U-образного образца 400 МПа, Шлиф поперечный. Травление анодное в 50 %-ной HNOj в течение 1—2 с. X 500

Рассмотрим условия, определяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины /о до критической h, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала 1[0 классической кривой Вёлера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условнях усталости должна дать механика разрушеппя. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как [c.142]

Описанные выше закономерности развития усталостных трещин необходимо учитывать при разработке методов оценки живучести элементов, т. е. долговечности на стадии развития трещины от начального ее появления (длиной 0,2—0,5 мм) до критического значения, при котором происходит внезапное разрушение. Сложный характер диаграммы усталостного разрушения в координатах v — ЛК, зависимость скорости V от уровня Ал, асимметрии цикла, от перегрузок и характера изменения нагрузок во вре мени, от окружающей среды, температуры, абсолютных размеров и формы детали, свойств материала и других факторов, приводят к большим трудностям при попытках разработать универсальные методы оценки живучести. [c.205]

У края развивающейся трещины образуется узкая зона пластически деформированного материала, которая во второй стадии развития трещины, когда стороны ее достаточно удалены одна от другой, сохраняет практически постоянные размеры, определяемые типом материала и условиями нагружения. Точный расчет сил сцепления в этой зоне представляет значительные трудности. Однако во всяко.м случае напряжение в металле у края трещины в начальный период быстрого развития трещины является практически постоянным по величине. Удельная энергия напряженного состояния в рассматрнваелюй зоне материала в окрестности трещины может превышать в 100 раз значите, вытекающее из теории абсолютно хрупкого. матернала, что объясняется влиянием пластической деформации, величина которой достигает нескольких процентов. Местная пластически деформированная зона у фронта трещины постепенно образует тонкий пластически деформированный слой металла, наблюдаемый на поверхности разрушения после излома. [c.311]

Процесс разрушения подразделяется на начальную стадию нли стадию образования трещин, определяемую прежде всего местным напряженным состоянием и состоянием материала в зоне концентрации напряжения, н стадией развития трещины до полного разрушения детали. Для этой последней стадии в основном характерно влияние накопленной потенциальной энергии деформации и изменения внешних сил по времени в процессе распространения трещнн. [c.351]

Коррозионное растрескивание напряженного металла развивается последовательно в несколько стадий начальная — от. момента действия агрессивной среды до возникновения разрушений в виде первичных трещин, и последующие стадии, при которых трещины развиваются так иитеиенвио, что наступает мгновенное ра фушенис металла. На рис. 78 показана в качестве примера одна из последних стадий развития понерхиостиых трещин в око-лошовной сварной зоне, у котороГ остаточные напряжения не были сняты. [c.108]

Фрактографической особенностью изломов элементов конструкций, возникающих при хрупком разрушении, является наличие более гладких поверхностей, отражающих начальное развитие трещин на первой стадии и более шероховатых — на второй стадии протекающего долома. На второй стадии на поверхности излома возникает рельеф в форме системы выступов, расположенных елкой, который называют шевронным . На рис. 1.12 представлены хрупкие изломы по резьбе болта М 20 из стали ЗОХГСА и кольца шарикоподшипника диаметром 60 мм из стали ШХ15. [c.20]

Первая стадия равномерно ускоренного развития трещины при практически постоянном и малом значении ускорения соответствует начальному участку излома, расположенному перпендикулярно действию максимальных растягивающих напряжений. На этом участке наблюдается лишь микрорисунок характерный для разрушения от действия повторных нагрузок. В пределах этого участка имеются тонкие усталостные микрополоски — плотно прилегающие одна к другой регулярные линии на поверхностях небольших плато (рис. 75, а). При очень тонких усталостных полосках или недостаточном разрешении рисунок излома имеет вид рябизны (рис. 75, б). [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...