Нагружение и его результаты — деформирование и разрушение

Отмеченные ограничения возникают в результате стремления расширить области применения основных положений линейной механики разрушения на условия упругопластического деформирования и разрушения. Однако возможности такого перехода связаны с уровнем номинальной нагруженности рассчитываемых элементов и влиянием эксплуатационных факторов (температура, скорость нагружения и Т.Д.). Очевидно, что в этих условиях необходим анализ закономерностей, характеристик и критериев упругопластического деформирования и разрушения. Важным аспектом данного анализа является оценка влияния эффектов объемности напряженного состояния на определяемые характеристики трещиностойкости и его учет в уравнениях предельного состояния. Предварительные результаты, полученные в этом направлении, привели к необходимости использовать в расчетных соотношениях эффективный предел текучести в условиях, отличных от линейного однородного напряженного состояния. Наиболее успешно такой подход реализован в отношении деформационного (коэффициент интенсивности деформаций К[(,(,) и энергетического (Л-интеграл) критериев упругопластического разрушения [14, 30-32]. [c.22]

В лабораторных условиях рассматривается поведение материала с развивающейся усталостной трещиной при однопараметрическом воздействии, когда остальные факторы остаются неизменными во времени или дискретно меняются при переходе от одного образца к другому. Изучение каждого из факторов воздействия на материал отдельно друг от друга не позволяет проводить интегральную оценку его поведения в реальных условиях эксплуатации, которые соответствуют многопараметрическому или многофакторному воздействию. Поэтому возникает необходимость введения коэффициентов запаса, которые должны учитывать усугубление ситуации в развитии разрушения при эксплуатационном нагружении по отношению к лабораторному опыту. Но и в этом случае введение самих коэффициентов запаса должно быть обосновано с единых позиций, которые учитывают энергетические затраты на формирование свободной поверхности и деформирование материала перед вершиной трещины. Вся эта информация может быть восстановлена после реализованного разрушения в результате анализа поверхности излома. [c.19]

Первый режим характеризуется заданной скоростью возрастания нагружающей силы, а второй — заданной скоростью деформирования испытуемого образца. В обоих случаях в элементах испытательной машины (колоннах, траверсах, рамах) вследствие их упругой деформации накапливается потенциальная энергия, которая при достижении материалом образца предела текучести приводит к нарушению режима испытаний и быстрому его разрушению. Это снижает достоверность испытаний и тем больше, чем больше деформации элементов машины, т. е. чем больше запас потенциальной энергии, накопленной в машине при нагружении испытуемого образца. Поэтому при прочих равных условиях результаты испытания на более жесткой машине ближе к действительным, чем на податливой. [c.35]

Для изучения особенностей этого процесса в условиях термоциклического нагружения были проведены исследования характера накопления локальных макродеформаций в зоне термоусталостного разрушения и формоизменения образцов [15] (часть образцов для контрастности была из наклепанной аустенитной стали). Результаты механического и оптического методов измерений были статистически обработаны. Как видно из рис. 29, термоциклическое деформирование характеризуется односторонним накоплением локальной пластической деформации, приводящей к изменению формы образца в его средней части. Характер [c.76]

В пятой главе описаны слоистые упругие трансверсально изотропные пластинки, имеющие симметричное относительно срединной плоскости строение пакета слоев. Выбор срединной плоскости в качестве плоскости приведения позволил отделить уравнения плоской задачи теории упругости от уравнений изгиба пластинки, которые и явились предметом исследования. Найден широкий класс решений этих уравнений, что позволило, в частности, решить задачу изгиба круговой пластинки, несущей поперечную нагрузку. В качестве примера рассмотрена задача осесимметричного деформирования круговой пластинки. Выполненное исследование, включающее в себя вычисление разрушающей, интенсивности нагрузки, определение механизма возникновения разрушения и определение зоны его инициирования, выявило принципиальную необходимость учета влияния поперечных сдвиговых деформаций на расчетные характеристики напряженно-деформированного состояния для пластин с существенно различными жесткостями слоев. Решена задача устойчивости пластинки, нагруженной силами, действующими в ее плоскости. Составлены общие уравнения устойчивости и подробно исследован тот случай, когда тензор докритических усилий круговой. Для этого случая найден широкий класс решений уравнений устойчивости. В качестве примера дано решение задачи устойчивости круговой пластинки, нагруженной равномерно распределенным по контуру сжимающим радиальным усилием. Эта же задача решена еще и на основе других неклассических уравнений, приведенных в третьей главе, а также на основе уравнений трехмерной теории устойчивости. Выполнен параметрический анализ полученных решений, что позволило указать границы применимости рассматриваемых уточненных теорий, оценить характер и степень влияния поперечных сдвиговых деформаций и обжатия нормали на критические интенсивности сжимающего усилия. Полученные результаты приводят к выводу о пригодности разработанных в настоящей моно- [c.13]

Для большинства ГТУ ресурс определяется состоянием его элементов в процессе эксплуатации (ресурс по состоянию). Поэтому работа по увеличению ресурса элементов ГТУ является работой по увеличению ресурса по состоянию ГТУ в целом. Если бы на стадии проектирования конструктор располагал исчерпывающей ин( юрмацией об условиях эксплуатации всех деталей, о свойствах материалов деталей в этих условиях, а также о закономерностях деформирования и разрушения материалов при произвольных программах нагружения, то, используя совершенные расчетные методики определения кинетики на-пряженно-де< рмированного состояния деталей за весь срок службы, соответствующие алгоритмы и программы расчета на ЭВМ, он мог бы вопросы прочности и надежности деталей ГТУ решать главным образом на стадии проектирования. В результате этого время доводки и испытаний опытных образцов ГТУ можно было бы значительно сократить. [c.5]

Метод акустической эмиссии (АЭ) относится к диагностике и направлен на выяснение состояния объектов путем определения и анализа шумов, сопровождающих процесс образования и роста трещины в контролируемых объектах. Он базируется на регистрации акустических волн, возникающих в металле и сварных соединениях при нагружении в результате образования пластических деформаций, движения дислокаций, появления микро- и макротрещин. В основу метода положено явление излучения (эмиссии) упругих волн твердым телом при локальных динамических перестройках его структуры при его деформировании и локальном разрушении (пластическая деформация, скачкообразное развитие т )ещин). Метод применяется для выявления состояния предразруше-ния тяжело нагруженных конструкций сосудов высокого [c.254]

Экспериментальное определение прочности по моменту разрыва образцов целенаправленно стали проводить в XIX веке в связи с ростом технического прогресса, выражавшемся, прежде всего, в развитии сети железных дорог и стрелкового оружия. Однако предельные значения величин, отражаюш,их свойства прочности приходятся на момент разрушения, которое в то время полагалось именно моментом, т. е. точкой на диаграмме деформирования. Понимание того, что разрушение это процесс, текуш,ий во времени, пришло не сразу и не сразу была осознана необходимость его изучения, ссылаясь на то, что этот процесс нельзя допускать и что для этого суш,ествует система коэффициентов запаса прочности. Строение излома, особенно после работ Веллера, изучавшего явление усталости, явно указывало на протяженность разрушения во времени [73, 261]. Этому также способствовало изучение Вальнером фрактографических признаков на поверхности излома хрупкого разрушения. Однако разглядывание поверхности излома еш,е не создавало науки о разрушении, поскольку отсутствовали механические и физические обоснования этого явления и методология его исследования. В 1907 году появилось решение К. Вигхардта плоской задачи в действительных переменных о нагружении упругой плоскости с острым угловым вырезом [386. Были получены асимптотические формулы для напряженно-деформированного состояния в окрестности конца выреза и, естественно, у автора возник вопрос о суш,ности сингулярности решения и о его физической трактовке. Практически результат этого обсуждения вылился в критерий разрушения, устраняюш,ий появляюш,уюся беско- [c.8]

В экспериментах на одноосное растяжение образца такого состояния в его рабочей части можно достичь только специальным образом, контролируя нагрузку (снижая действующее напряжение до нуля) на заключительной стадии деформирования. При других способах нагружения, а также при работе материала в реальных конструкциях, разрушение происходит при ненулевых напряжениях, и критическое значение поврежденности т/ зависит от действующих напряжений, физикомеханических характеристик материала и ряда других факторов. Экспериментальные исследования свидетельствуют, что в зависимости от свойств материала и режимов нагружения а>/ может принимать значения 0,2 < со/ < 0,8. Кроме того, материал может быть разрушен в упругой области после некоторой истории деформирования в пластической области, в результате которой была накоплена повреж-денность со < ш/. [c.383]

У1етод создания перенапряжения при температурах пластичности с целью уменьшения влияния дефектов даже в хрупкой зоне является наименее изученным. Для этого случая имеется мало экспериментальных данных. Такие данные необходимо получить при испытаниях конструкций на снятие напряжений или простых надрезанных образцов, не имеющих сварных швов. Имеюш,иеся данные дают возможность предположить, что напряжение разрушения такого предварительно напряженного образца в условиях, когда разрушение протекает на низком уровне напряжений (например, при температурах хрупкого состояния), по меньшей мере равно, а обычно выше напряжения разрушения такой предварительно не напряженной конструкции в аналогичных условиях. Обычно напряжение разрушения так же высоко, как и предварительно создаваемое напряжение, но, по-видимому, только не в случае создания высоких предварительных напряжений. Если в конструкции суш,ествуют значительные дефекты, которые в условиях перенапряжения являются субкритическими, размеры дефекта могут несколько увеличиться. По-видимому, снижение эффекта перенапряжения под действием больших или только субкритических нагрузок является результатом такой значительной локальной текучести в вершине дефекта, что при разгрузке происходят знакопеременная текучесть, и полезные сжи-маюш,ие остаточные напряжения полностью не проявляются. В таких случаях при последуюш,ем нагружении в вершине трещины может происходить повторная текучесть, и если материал был охрупчен (например, путем деформационного старения или горячего деформирования), то может произойти разрушение. Поэтому, по-видимому (в отличие от случая механического снятия напряжений), необходимо ограничить перенапряжение, умеренно увеличив его по сравнению с эксплуатационными напряжениями (например, на 20%). Тогда, вероятно, способ механического снятия напряжений будет эффективным. [c.251]

Особенно интенсивно эти эффекты проявляются в области малоцикловой усталости. Пластически деформированный объем в вершине трещины работает именно в этих условиях и снижает в результате циклического воздействия свое сопротивление разрушению. Таким образом, хрупкое разрушение пластически деформируемого циклическим нагружением объема металла в вершине трещины присходит при нагрузках ниже, чем при монотонном пластическом деформировании его. Трещина, пройдя поврежденный циклическим воздействием объем, попадает в неповрежденный материал вне зоны пластической области, подвергнутой циклическим деформациям, у которого сопротивление хрупкому разрушению выше. Затем описанный процесс повторяется до нового скачка трещины. При хрупком разрушении пластически деформированной циклической нагрузкой области в вершине трещины происходит резкое увеличение скорости деформации и трещина может затормозится в неповрежденном циклической пластической деформацией объеме только при условии, что коэффициент интенсивности напряжений будет ниже динамического критического коэффициента интенсивности напряжериш. [c.326]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...