Концентраторы напряжений и начало их зарождения

Можно привести следующую схему механизма хрупкого разрушения конструкции при наличии в ней остаточных напряжений. В конструкции всегда имеются резкие изменения сечения и различного рода дефекты, что создает местное повышение напряжений и объемное напряженное состояние. В случае эксплуатации конструкции при низкой температуре металл на участках с резкими концентраторами напряжений может переходить в хрупкое состояние. Однако для того, чтобы в этих местах могла при статической нагрузке зародиться трещина, необходимы средние напряжения выше предела текучести металла. Рабочие напряжения в конструкциях, как правило, всегда бывают ниже предела текучести. Поэтому при статических условиях нагружения нет оснований ожидать зарождения развивающейся трещины. Если же в районе расположения резкого концентратора напряжений имеются значительные растягивающие остаточные напряжения, то достаточно небольшого импульса, чтобы появилась и начала распространяться хрупкая трещина. [c.221]

Коррозионная усталость, особенно на начальной стадии зарождения поверхностных повреждений металла, изучается прежде всего с позиций физической химии [11, 29, 66], но по мере развития поверхностных раковин и трещин, проявляющих себя как концентраторы напряжений, вступают в силу закономерности механики разрушения. При этом характер процесса повреждений существенно зависит от химического состава и термообработки металла, типа агрессивной среды и таких факторов, как частота циклического нагружения и температура. Интенсивное изучение явления коррозионной усталости началось сравнительно недавно и в возрастающем потоке публикуемых исследований встречаются еще расхождения по отдельным конкретным вопросам. [c.24]

Теория прочности предполагает задание модели и критерия (или критериев) начала зарождения трещины, ее роста ). Причем в качестве критерия используются величина или комбинации величин, измеряемых экспериментально. В критерий могут входить и параметры концентратора напряжений, например его характерный размер, которые сравниваются с соответствующими им расчетными. Если задача рассматривается в рамках механики деформируемого твердого тела, то момент начала роста имеющейся в теле трещины определяется превышением соответствующей критериальной величины. Поэтому необходимо знать в числе других граничных условий и форму граничной поверхности трещины либо в ненагруженном состоянии тела (в терминах нелинейной теории упругости — начальном), либо в момент выполнения критерия — конечном. Это необходимо для определения напряженно-деформируемого состояния тела, параметры которого входят в расчетную часть критерия. [c.257]

Концентраторы напряжений и начало их зарождения [c.249]

Известны многочисленные примеры хрупкого разрушения во время службы различных конструкций и деталей машин. Описаны аварии судов, мостов, турбогенераторов, сосудов высокого давления и газопроводов [1—8], ущерб от которых весьма велик. В этой книге рассмотрены только основные особенности, объединяющие эти разрушения. В первую очередь это присутствие значительных концентраторов напряжений в крупных деталях и система нагружения, не позволяющая релаксировать приложенным напряжениям в момент начала роста образовавшейся трещины. Хрупкие разрушения стальных конструкций происходят главным образом при низких температурах, особенно, если элементы конструкции имеют толстые сечения, но разрушаться хрупко (в инженерном смысле этого слова) могут даже конструкции из элементов очень тонких сечений, выполненных из стали и алюминиевых сплавов, например, разрушение обшивки фюзеляжа самолета Комета (обнаружены большие усталостные трещины). Во всех случаях охрупчивающие дефекты, возникающие при производстве материала, ухудшают ситуацию. Разрушение какого-либо образца может произойти хрупко (т. е. до наступления общего течения), если он содержит концентратор напряжений, локализующий область образования трещины. Поэтому нас будут интересовать главным образом механизм зарождения разрушения перед фронтом существующей трещины или другого концентратора напряжений и связь этого механизма с системой приложенных напряжений. Перед детальным изучением этих вопросов в последующих главах и до перехода к механике разрушения полезно уделить внимание традиционным старым методам определения сопротивления быстрому разрушению, чтобы выяснить их ограниченность. [c.15]

К началу цикла нагружения материал в области предразрушения перед фронтом треш,ины находится в предельном структурном состоянии, которое создается предшествуюш,ей многократной интенсивной пластической деформацией. Такому состоянию соответствует идеальная (свободная от решеточных дислокаций) двухуровневая слоистая субмикрокристаллическая структура, слои которой, состояш,ие из равноосных бездефектных фрагментов, разделяются протяженными ножевыми границами (большеугловыми границами разориентации деформационного происхождения), расположенными вдоль оси х максимальной главной деформации у вершины треш,ины параллельно ее фронту. Ножевые границы являются внутренними концентраторами напряжений, причем максимумы напряжений располагаются вблизи от ножевых границ в теле фрагментов (такое распределение деформаций вблизи границ зерен деформационного происхождения установлено в [30]). Этот предварительно напряженный материал подвергается в цикле нагружения прираш,ению напряжений вплоть до появления очага хрупкого разрушения. В качестве математической модели такого материала (в интервале времени от начала цикла нагружения до зарождения первичного разрушения) рассмотрим однородную и изотропную по упругим свойствам среду со стационарными полями внутренних напряжений вдоль ножевых границ. [c.51]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...