Пластическая деформация у вершины трещины

Рис. 4.8. Схема деформирования и распределение параметра D в зоне пластической деформации у вершины трещины (Де — интенсивность размаха.

Критический коэффициент интенсивности напряжений Ki - силовая характеристика трещиностойкости для модели трещины типа I при предельном стеснении пластических деформаций у вершины трещины. [c.132]

Механический смысл понятия предела трещиностойкости можно еще пояснить следующим образом. Пусть имеется критическая диаграмма р — I, отвечающая случаю отсутствия пластических деформаций у вершины трещины (т. е. концепция коэффициента интенсивности справедлива). Однако эта диаграмма является теоретической и не совпадает с реальной рс — I из-за развития пластической зоны у вершины трещины, причем всегда р> Рс при данной длине I, так как в силу пластической релаксации напряжений несущая способность образца надает (сравнительно со случаем идеальной упругости, когда такого падения напряжения нет). Тогда можно записать, что [c.281]

Для построения кинетической диаграммы ограничимся деформационным критерием разрушения. Предположим, что акт локального разрушения произойдет тогда, когда на границе области интенсивной пластической деформации у вершины трещины ж = = Хс хс Ь) будет достигнуто некоторое критическое значение концентрации С г. Это значение определяется величиной деформации впереди вершины трещины [c.334]

Пластическое раскрытие вершины трещины бс как мера локальной пластической деформации у вершины трещины и критерий разрушения в нелинейной механике разрушения [c.482]

Ф — тепловая энергия, генерируемая внутренним трением в пределах зоны пластической деформации у вершины трещины [c.197]

D и S отражают шероховатость формируемой поверхности разрушения только в направлении роста трещины при условии сочетания механизмов поперечного сдвига и отрыва Рассматриваемый угол наклона траектории трещины к горизонтали (5.68) может меняться в широких пределах и не связан однозначно с направлением наиболее интенсивного скольжения в пределах зоны пластической деформации у вершины трещины. С возрастанием шероховатости рельефа величина эквивалентного КИН Kf, уменьшается, а следовательно, СРТ также падает. Этот факт был экспериментально подтвержден в анализе припорогового роста усталостных трещин [140, 141], хотя по-прежнему речь идет о траектории трещины на поверхности образца. [c.256]

При экспериментальном построении вторичных кривых усталости следует учитывать, что чем выше перегрузка, тем большими могут оказаться вторичные пределы выносливости. Это связано с пластической деформацией при первых циклах перегрузки, которая проходит у вершины трещины и снижает скорость роста усталостных трещин. При малой величине перегрузки пластическая деформация у вершины трещины незначительна. Поэтому вторичные пределы выносливости монотонно понижаются по мере увеличения наработки и отношения глубины трещины к диаметру образца i[16, 34]. [c.37]

В работе [4] приводятся данные (рис. 2) о зависимости размера зоны пластической деформации у вершины трещины, содержащей полосы скольжения, от скорости трещины. При большой полосе разброса экспериментальных данных прослеживается, однако, что с понижением скорости роста от 5 10 мм/цикл размер зоны становится независимым от скорости роста. Следовательно, скорость 5 10 мм/цикл и соответствующее ей значение являются [c.253]

Пластическая деформация у вершины трещины. Линейную теорию упругости применяют также и к материалу в сечении нетто с учетом поправки на пластическую деформацию у вершины трещины [12]. Полагают, что пластичный материал у вершины трещины не несет возрастающей внешней нагрузки. Тогда можно предположить, что трещина как бы несколько увеличивается. Вводят поправку на длину Гу, равную радиусу зоны пластической деформации [c.15]

Заключение. Смещение при раскрытии трещины и /-интеграл являются характеристиками процесса разрушения, который описывается как в рамках линейной упругости, так и в случае пластической деформации у вершины трещины. [c.20]

Пластическое течение сопровождается перераспределением напряжений и образованием у вершины реальной трещины пластической зоны размером примерно 2гу. Вследствие пластической деформации у вершины трещины она притупляется , как показано на рис. 3.30, и напряжения в окружающей упругой среде концентри- [c.68]

Были предложены также и другие модели задержки, основанные на исследовании образования и затухания поля остаточных напряжений у вершины трещины [72] или на использовании того обстоятельства, что после возникновения в материале пластической деформации у вершины трещины для ее дальнейшего роста требуется предварительно приложить нагрузку, стремящуюся раскрыть тре- [c.293]

При наличии небольшой зоны пластической деформации у вершины трещины в образце (что имеет место при хрупком разрушении материалов в условиях плоского деформированного состояния) закон распределения напряжений внутри этой зоны не является асимптотическим. При циклическом нагружении это тем более верно ввиду возникающих остаточных напряжений сжатия в пластически деформируемой зоне у вершины трещины при снятии нагрузки, которые приводят к изменению закона распределения напряжений и уменьшают действующие напряжения при последующих циклах нагрузки. [c.212]

Вязкость разрушения тесно связана с показателями прочности материалов и Ов. Увеличение прочности сопровождается снижением пластичности и вязкости разрушения. Это объясняется тем, что у высокопрочных материалов мала энергия, поглощаемая при разрушении, уровень которой определяется величиной пластической деформации у вершины трещины. Для высокопрочных материалов эффект увеличения прочности существенно перекрывается сни- жением пластичности, в ре- [c.74]

В достаточно крупных деталях, содержащих большие концентраторы напряжений, стадия II роста трещины может происходить при напряжениях, значительно ниже обычного предела текучести, что позволяет пользоваться приближениями линейной упругой механики разрушения. При обычных усталостных испытаниях гладких образцов, амплитуда переменной пластической деформации Дбр является главным фактором, определяющим число циклов до разрушения. Для квазилинейного упругого поведения, при котором размер пластической зоны, связанной с растущей трещиной, гораздо меньше, чем длина трещины или ширина живого сечения, можно ожидать, что степень пластической деформации у вершины трещины будет пропорциональна размеру пластической зоны или РТ. Эти параметры в условиях пло- [c.225]

Здесь не учитываются обратные пластические деформации у вершины трещины, влияние которых будет обсуждено в разделе 6 пока же достаточно указать, что переменным параметром, соответствующим Asp при испытании гладких образцов, является А/С, определяемый просто как разность между максимальной и минимальной интенсивностями напряжений в течение каждого цикла [c.226]

При однократном нагружении в зависимости от величины пластической деформации у вершины трещины различают хрупкое и вязкое разрушение. [c.22]

Хрупким называют такой вид разрушения твердого тела (элемента или всей конструкции), при распространении трещины в котором размер зоны пластической деформации у вершины трещины пренебрежимо мал по сравнению с размером трещины или поперечником твердого тела (элемента конструкции), вязким - когда размер зоны пластической деформации у вершины распространяющейся трещины сравним с величиной трещины или поперечным размером твердого тела. [c.22]

Согласно предложенной в [48] - модели, пластическая зона в окрестности трещины длиной I (рис. 3.25, а) моделируется трещиной отрыва, на берегах которой действуют нормальные напряжения а . Эти напряжения отображают усредненное напряженно-деформиро-ванное состояние зоны пластической деформации у вершины трещины (рис. 3.25, б). Область действия нормальных напряжений совпадает с размером (длиной) пластической зоны I. Для упрочняющихся материалов уровень определяется по его диаграмме упруго-пластического растяжения (рис. 3.25, в). При этом истинная диаграмма растяжения по линии 1 заменяется модельной кривой 2. Эта кривая ограничивает ту же площадь упруго-пластического деформирования, что и истинная. Этим условием энергия разрушения реального материала и модельного твердого тела не изменяется. [c.109]

В квазихрупких и пластичных металлических материалах у вершины трещины образуется зона пластической деформации (рис. 4.2) и поэтому важно знать в каких условиях напряженного состояния (плоское напряженное состояние или плоская деформация) распространяется усталостная трещина. Отношение размера зоны пластической деформации у вершины трещины к толщине пластины (образца) является существенным фактором, определяющим напряженно-деформированное состояние. Если размер зоны пластической деформации Гу имеет тот же порядок, что и толщина пластины В, т.е., если отношение Гу/В стремится к единице, то образуется плоское напряженное состояние. В условиях плоской деформации это отношение должно быть существенно меньше единицы. Поведение материала при разрушении сколом является типичным для условий плоской деформации, если Гу/В порядка 0,0025. [c.114]

Отношение размера зоны пластической деформации у вершины трещины к толщине пластины (образца) является существенным фактором, онреде-ляюгцим напряженно-деформированное состояние у вернгины трещины. В условиях циклического деформирования зона пластической деформации состоит из трех областей статической зоны пластической деформации, которая определяется максимальной величиной коэффициента интенсивности напряжений Ктах размахом коэффициента интенсивности напряжений ДК зоной непосредственного процесса разрушения (рис. 32). [c.52]

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжений и деформаций (см. 2), и задачу о раснростраиеппи трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности напряжений. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с трещиной с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, причем само попятио этого коэффициента имеет физический смысл. [c.55]

Роль окружающей среды в протекании процесса пластической деформации у вершины трещины проявляется через концентрацию водорода, которая возрастает в непосредственной близости к этой вершине. Это наиболее близкая к реальной ситуации схема повреждения материала, которая используется для описания влияния агрессивной среды на ускорение процесса разрушения. В соответствии с соотношением (2.23) критическое раскрытие трещины уменьшается при увеличении интенсивности воздействия среды в момент перехода к нестабильному разрушению. Вместе с тем распространение усталостной трещины в коррозионной среде сопровождается ее ветвлением как по телу зерна, так и по границам зерен или иным структурным элементам [94]. Предельное состояние наступает одновременно но нескольким локальным вершинам трещины в каждом сечении вдоль всего ее фронта. В этой ситуации предельное состояние достигается при существенно иной интенсивности напряженного состояния материала, чем без ветвления мезотрещин вдоль макровершины трещины. [c.115]

II Максимальное напряжение цикла max. кгс/мм Глубина усталостной трещины по фрактографни излома Ig, мм Протяженность зоны пластической деформации у вершины трещины Гу мм Циклический коэффициент вязкости разрушения К 1с кгс/ммЗ/2 [c.112]

Один из современных подходов к объяснению эффекта прекращения роста усталостной трещины при уменьшении амплитуды цикла напряжений основан на явлении так называемого закрытия трещины. Он состоит в следующем. Изменение скорости роста трещины, связанное с изменением амплитуды напряжений, зависит от амплитуды коэффициента интенсивности напряжений ЛК. Однако величина АК, определенная по полному размаху напряжений, не является действительной, определяющей рост трещины, поскольку трещина не остается открытой на протяжении всего цикла нагружения [20]. Возникновение зоны пластической деформации у вершины трещины при максимальном растягивающем напряжении знакопостоянного цикла ведет к образованию остаточных напряжений сжатия, которые при разгрузке могут закрыть трещину [14]. При знакопеременном цикле напряжений трещина закрывается при действии сжимающих напряжений цикла, однако и в этом случае эффект возникновения зоны пластической деформации у вершины трещины приводит к более раннему ее закрытию. Истинная скорость распространения усталостной трещины зависит от так называемого эффективного размаха коэффициента интенсивности напряжений АКпф, определяемого по части цикла нагружения, в которой трещина находится в открытом состоянии. [c.31]

У вершины трещины сразу же после ее возникновения у основания надреза образуется область упругопластнче-ского напряженного состояния. Однако в качестве допущения можно принять, что из-за упрочнения и перераспределения напряжений вследствие пластической деформации у вершины трещины в процессе последующего нагружения реализуется упругое напряженное состояние. В связи с тем, что подсчитать концентрацию напряжения у вершины реальной усталостной трещины очень трудно даже при упругом напряженном состоянии, вместо усталостной трещины удобнее рассматривать полуэллиптический надрез в полубесконечной пластине (надрез-трещина). Глубину такого надреза-трещины принимаем равной глубине трещины h, а радиус равным ро (рис. 27, а). [c.59]

Вязкость разрушения. Разрушение наступает, когда поле напряжения у вершины трещины достигает критической величины, т. е. К становится равным Кс — вязкости разрушения материала. Подобно пределу текучести величина Кс является механическим свойством материала, которое зависит от температуры, скорости нагружения и структуры. Однако Кс также зависит и от степени развития пластической деформации у вершины трещины. Если область пластической деформации мала по сравнению с размерами образца и длиной трещины, Кс имеет минимальное значение и рассматиравается как константа Kj — вязкость разрушения в условиях плоской деформации. [c.14]

На протяженность области пластической деформации у вершины трещины влияют размеры образца, особенно толщина. При увеличении толщины Оу возрастает от Сто,2 до до К 3 (То,2 [13]. Максимум Оу отвечает условию, когда величина пластической зоны составляет % толщины. Таким образом, размер этой зоны для данного материала, вычисленный по уравнению (9), может меняться с толщиной в 3 раза. Это обусловливает сильную зависимость Кс от толщины (рис. 2). Точке перегиба кривой на рис. 2 отвечает толщина B= Ki Joq Y, так что максимальная вязкость разрушения отвечает условию [c.15]

Fe—21Сг—6Ni—9Мп имеет место мартенситное превращение. Мартенсит был обнаружен при металлографическом анализе и с помощью магнитометра в зоне пластической деформации у вершины трещины. При 295 К мартенсит образуется в очень небольшом количестве. При 76 и 4 К мартенситное превращение, по-видимому, происходит до продвижения трещины, так что трещина при этих температурах распространяется по частично превращенному аусте-ниту. [c.43]

Силовые критерии получили распространеш е при хрупком и ква-зихрупком разрушении материалов с трещинами, когда номинальные разрун1ающие напряжения не превышают примерно 0,6 предела текучести материала и де юрмирование перед разрушением происходит упруго или при незначительных размерах зон пластической деформации у вершины трещины. Силовые критерии позволяют при обеспечении определенных условий по характеристикам, полученным при испытаниях образцов, определять предельную несущую способность тел с трещинами, имеющих различные размеры и < юрму, что важно для практики. [c.19]

Ki является характеристикой материала только в тех случаях, когда зона пластической деформации у вершины трещины при разрушении материала мала по сравнению с длиной трещины и толщиной образца. При малой пластической зоне поперечная де( х)рмация у вершины трещины отсутствует (е = 0) и сохраняется подобие тензоров напряжений в окрестности вершины трещины при разруи1ении тел с трещинами различных форм и размеров. Это дает возможность, определив по результатам испытаний образцов характеристику сопротивления хрупкому разрушению материала, сделать расчетную оценку предельной несущей способности конструктивного элемента с тре- [c.20]

Интересные результаты были получены в работе [277], в которой в качестве параметра, определяющего скорость роста усталостных трещин, был принят эффективный коэффициент интенсивности напряжений /Сэф. рассчитанный с учетом трехмерности напряженно-деформированного состояния в вершине трещины и эффекта закрытия усталостной трещины. Однако величина /Сэф является параметром линейной механики разрушения и применима только при наличии ограниченной по размерам зоны пластической деформации у вершины трещины, что соответствует второму участку диаграммы роста усталостных трещин. Влияние же размеров образцов на скорость роста усталостных трещин наиболее существенно на первом и третьем участках диаграммы. Третий участок диаграммы соответствует высоким значениям коэффициентов интенсивности напряжений, когда для многих сплавов средней и низкой прочности характерно появление у вершины зон пластических деформаций значительных размеров. Поэтому для описания кинетики роста усталостных трещин в образцах различных размеров в высокоамплитудной области требуется применение параметров нелинейной механики разрушения. При этом необходимо выбрать такой из них, который бы в условиях упругопластического нагружения отображал реальное напряженно-деформированное состояние в вершине трещины. [c.184]

Определение работы, поглощенной при ударном испытании, планиметрированием осциллограмм нагрузка—прогиб и непосредственное ее измерение по отклонению маятника дают близкие результаты (рис. 13.24) [19]. Однако это не доказывает, что нагрузка при осциллографиро-вании измерена достаточно точно. При хрупком разрушении, т. е. при малых значениях прогиба, даже при существенном различии в максимальной нагрузке могут быть получены близкие значения работы, поглощенной при испытании образцов. В то же время основным назначением измерения нагрузки при ударных испытаниях является определение параметра вязкости разрушения при динамическом нагружении Кр. Для определения этой характеристики необходимо существенно ограничить пластическую деформацию у вершины трещины, т. е. в [c.222]

Значение К с зависит от степени пластической деформации у вершины трещины (ее затуплении) и характеризует сопротивление развитию вязкой трещины. По этой причине критерий К с называют вязкостью разрушения. Чем значение К с больше, тем выше сопротивление материала вязкому разрушению и его надежность. Кроме качественной характеристики надежности, К с дополняет параметры сго 2 и Е при [c.227]

Подход Ирвина был аналогичен подходу Орована, но он потратил больше усилий на доказательство возможности применения линейно-упругих соотношений между напряжением разрушения и длиной трещины в случае, если разрушению предшествовала пластическая деформация у вершины трещины. Его результаты были выражены через критическую величину высвобождающейся энергии деформации (или потенциальной энергии), при которой происходит нестабильное развитие трещины. Это значение G p явилось удобным параметром, включающим все дополнительные, зависящие от диссипации энергии составляющие, такие как пластическое течение, могущее в свою очередь привести к выделению тепла или акустической энергии, в дополнение к работе, требуемой для разрушения решетки. Постоянство G p и, следовательно, его использование как меры сопротивления металла разрушению оказалось зависящим от условий эксперимента, но в случаях, называемых квазихрупким разрушением , когда развитию трещины предшествует малое пластическое течение, критическое значение всегда может быть связано с напряжением разрушения методами линейной упругости. Параметр Ирвина Gj(p стал известен как вязкость разрушения материала, хотя в настоящее время этот термин закреплен за параметром интенсивности напряжений Ккр, определяемым из соотношений (257) или (258). Развитие испытательных методов механики разрушения, происшедшее со времени выхода работы Ирвина, определило воспроизводимые экспериментальные условия измерений вязкости, соответствующие условиям службы и поддающиеся [c.105]

Таким фактором является интенсивная пластическая деформация у вершины трещины, где, в том числе в условиях плоской деформации, развивается ячеистая или субзереная структура [29, 163]. Образование подобной структуры у вершины усталостной трещины - процесс в достаточной степени общий для многих материалов особенно с высокой энергией дефектов упаковки [29]. [c.253]

B.В. Панасюком с сотр. [50] йбсуждается задача о тонкой бесконечной пластине, ослабленной равноплечей крестообразной трещиной, растягиваемой приложенными на бесконечности усилиями, перпендикулярными к линии трещины. О.Ю. Краморенко и О.В. Куликовской [51] показано распределение пластических деформаций у вершины трещины при разных номинальных напряжениях дискретным методом делительных сеток, который удобен для исследования локализованных пластических деформаций, в частности в тонколистовых конструкциях. В работе [52] рассматривается растяжение пластины [c.57]

Недостаточность использования только одного коэффициента интенсивности напряжений для описания закономерности измёнения скорости распространения усталостной трещины, на наш взгляд, мо5кет быть объяснена тем, что этот параметр не полнрстьк) учитывает пластическую деформацию у вершины трещины при усталости. [c.306]

Рост усталостной трещины связывается с чередованием процессов затупления вершины трещины и ее заострения. Во время затупления достигается максимальная растягивающая нагрузка, и вершина трещины принимает форму полукруга, а пластическая деформация, развивающаяся у вершины трещины, инициирует распространение трещины в направлении максимальных сдвигающих напряжений. После наступления заострения, в результате потери устойчивости формы трещины и достижения максимальной сжимающей нагрузки происходит образование новых поверхностей трещины. Замечено, что процесс затупжни я и последующего заострения вершины трещины не всёт связатГ З.Щ ] грУ Скорее всего, он со "степенью деформации. Предпосылкой этому типу распространения трещины служат большие пластические деформации у вершины трещины. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...