Модели хрупких материалов

Модель отрыва, несмотря на свою чрезвычайную простоту, не противоречит данным экспериментов над образцами хрупких материалов. [c.140]

В инженерной практике напряжение отрыва обычно отождествляется с сопротивлением разрыва стержневого образца, о котором было указано в разделе 6.1. Строго говоря, это справедливо лишь в случае хрупких материалов, разрушающихся без заметных пластических деформаций. В случае материалов с выраженными пластическими свойствами приравнять величины и ао.,р, как правило, нельзя. Дело в том, что разрущение при растяж ении образцов таких материалов может соответствовать другой модели разрушения — модели среза (см. ниже). Кроме того, имеется возможность разрушения смешанного характера. К экспериментальному определению величины высокопластичных материалов мы вернемся ниже. [c.141]

Таким образом, модель Гриффитса представляется качественно правдоподобной. Можно было бы пойти и дальше и попытаться дать количественную оценку коэффициента А для различных напряженных состояний и различных форм возникающих трещин. Это неоднократно делали, и результаты числовых подсчетов, проведенных для хрупких материалов типа стекла, оказались вполне соответствующими реальности. Вместе с тем, однако, оказалось, что механизм разрушения выглядит значительно сложнее, чем в рассмотренной схеме. [c.369]

Приведенные крайне идеализированные модели служат для иллюстрации некоторых следствий статистического распределения прочности в хрупких материалах. В качестве сравнения в табл. III [c.101]

Динамическая модель. В последнее время для обработки хрупких материалов, таких, как стекло, кремний, алмаз, твердые сплавы и другие, широко применяются ультразвуковые станки. На рис. 1 приведена схема ультразвукового резания. Обработка заготовки 1 производится вибрирующим инструментом 2, под торец которого поступает суспензия абразивного порошка 3. Под ударами зерен абразива происходит скалывание мелких частиц обрабатываемого материала. Исследования процесса [4] показали, что съем материала производится лишь в случае прямого удара инструмента по абразивной частичке, лежащей на обрабатываемой поверхности. [c.128]

Механизм разрущения феррита в общем хорошо описывается моделью, разработанной для металлов. Однако при обработке хрупких материалов, каким является феррит, необходимо учитывать возможность механического выбивания дна отверстия под действием импульса отдачи истекающих паров. Профиль отверстия определяется условиями фокусировки и близок к цилиндрическому при расположении фокального пятна на передней поверхности образца. [c.151]

Теоретические коэффициенты концентрации определяются методами теории упругости, а также экспериментально — путем просвечивания прозрачных моделей поляризованным светом или испытанием на прочность моделей из однородных хрупких материалов (гипс). Теоретические коэффициенты концентрации, определяемые методами, основанными на предположении о совершенной однородности и идеальной упругости материала, не отражают собой природы последнего. [c.385]

В том случае, когда сталь или сплав склонны к хрупкости, они очень чувствительны к концентраторам. Резко проявляется масштабный эффект. Исследования показали [106, 107, 122, 167], что разрушение конструкций из хрупких материалов происходит при средних напряжениях, часто значительно меньших, чем предел текучести. Особенно резко возрастает склонность металла детали к хрупким разрушениям при повышении прочностных характеристик. Так, например, исследования моделей дисков показали, что при всех прочих равных условиях уменьшение размеров поперечного сечения диска в 1,8 раза приводит к увеличению конструктивной (фактической) прочности в 1,6 раза. [c.13]

Известные в литературе модели хрупкого разрушения тел с трещинами не учитывают изменение реологических свойств материалов в пластически деформируемой зоне у вершины трещины при циклическом нагружении образцов и динамический характер распространения трещины при ее нестабильном развитии и поэтому не позволяют прогнозировать влияние режимов циклического нагружения на характеристики вязкости разрушения и закономерности перехода от усталостного к хрупкому разрушению конструкционных сплавов. Это не позволяет обосновать расчеты предельной несущей способности и долговечности тел с трещинами при циклическом нагружении с учетом стадии их нестабильного развития и ответить на практически важные вопросы в каких случаях циклически нагружаемая конструкция с трещиной разрушится при нагрузках меньших, чем нагрузка, которую она может выдержать при статическом нагружении при каких условиях полное разрушение конструкции произойдет при первом скачке трещины, а при каких — после определенного числа скачков. [c.210]

Рассмотрим теорию адгезионной прочности разных хрупких материалов на плоской модели, аналогичной модели Гриффитса. [c.29]

Прочность большинства хрупких тел определяется дефектами типа трещин, размеры которых велики сравнительно с межатомным расстоянием. Такие дефекты в десятки и сотни раз снижают прочность материала по сравнению с теоретическим значением для идеально-периодической структуры. Постановка задачи, учитывающая атомную структуру материала в явном виде, настолько усложняет решение, что почти всегда приходится отказываться от нее и прибегать к модели сплошного деформируемого тела. Для хрупких материалов такой моделью является модель линейно-упругого тела при малых деформациях. [c.51]

Параллельно с этими теоретическими исследованиями продолжалось экспериментальное изучение концентрации напряжений. Для определения максимальных напряжений, вызванных отверстиями, галтелями и выточками, были проведены испытания с использованием моделей, выполненных из хрупких материалов, таких, как стекло 2) или алебастр ). Предполагалось, что в случае материалов, следующих до разрушения закону Гука, уменьшение предела прочности образца от концентрации напряжений, по сравнению с гладким образцом, будет давать эффект концентрации напряжения. Эксперименты не подтвердили этого предположения, однако испытания моделей из хрупкого материала дают значительно меньший эффект концентрации напряжения, чем это предсказывается теорией. [c.671]

Для определения статического разрушения хрупких материалов применяют простейшую модель (условие) [c.185]

Так как разрушения пр и длительной статической нагрузке имеют хрупкий характер, то эквивалентное напряжение может быть принято таким же, как и в моделях разрушения хрупких материалов . [c.187]

ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ХРУПКИМИ ВОЛОКНАМИ [c.145]

МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ ЗАРОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН В СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ И ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ХРУПКИМИ КОМПОНЕНТАМИ И ПОРИСТЫМИ ГРАНИЦАМИ МЕЖДУ НИМИ [c.233]

Устройства пятой группы являются наиболее эффективными и перспективными. Они могут применяться как при проектировании новых моделей станков и станочных линий, так и при модернизации действующего парка станков, предназначенных для обработки хрупких материалов. Однако широкое внедрение таких устройств тормозилось, так как не были изучены некоторые закономерности и особенности, относящиеся к обработке хрупких материалов резанием и к пневматическим приемникам, взаимосвязанным с режущим инструментом. [c.76]

Испытание моделей, изготовленных из хрупких материалов, дает возможность путем их изучения после разрушения установить не только место возникновения наибольших напряжений, но и в ряде случаев (правда, приближенно) оценить их численное значение. К числу основных методов экспериментального исследования напряжений нужно также отнести и метод лаковых покрытий. При применении этого метода поверхность испытуемой детали покрывается тонким слоем лака, на поверхности которого при нагружении детали образуются трещины. Изучение формы и размеров образовавшихся трещин дает возможность судить о характере распределения и величине напряжений, действующих в детали. [c.32]

Измерения и анализ волновых профилей ударного сжатия различных керамических материалов предпринимались в серии работ выполненных в конце 80-х и начале 90-х годов. В частности, измеренные [54 — 56] профили массовой скорости и рассчитанные на их основе диаграммы деформирования в цикле ударного сжатия и разгрузки высококачественных керамик карбида кремния, диборида титана, карбида бора и двуокиси циркония демонстрируют весь спектр возможной реакции хрупких материалов. Диаграмма деформирования карбида кремния, например, имеет вид, типичный для упруго-пластических материалов. С другой стороны, ударное сжатие керамического карбида бора явно сопряжено с растрескиванием и, как следствие, с уменьшением сопротивления сдвигу и дилатансией, которая отчетливо проявляется в тенденции к появлению избыточного объема вещества с приближением к окончанию его разгрузки после ударного сжатия. Поведение диборида титана имеет некоторый промежуточный характер. По-видимому, зарождение трещин в этом материале происходит при напряжениях ниже предела упругости, однако в целом диаграмма деформирования вполне соответствует модели упруго-пластического тела. [c.107]

Подобная модель, развиваемая в [31], предполагает наличие микротрещин произвольной ориентации в исходном хрупком материале, возможность пластического деформирования при напряжениях выше предела текучести, а также деградацию прочности и модулей упругости в результате растрескивания как при растяжении, так и при сжатии. [c.144]

Модели первого типа применяются, если процессы продвижения вершины трещины и формирования сил сцепления взаимосвязаны и определяются одним физическим механизмом, например, при учете узких зон пластичности или областей нарушенных межчастичных связей в однофазных, хрупких материалах. В качестве критерия разрушения в таких случаях используется обычно условие критического раскрытия трещины на краю концевой области (или условие критической деформации) [1, 3]. [c.223]

Ультразвуковой прошивной станок модели 4772 Троицкого станкостроительного завода, разработанный ЭНИМСом, предназначен для обработки твердых и хрупких материалов (стекла, керамики, кварца, германия, твердых сплавов и др.). На станке можно обрабатывать твердосплавные деталн штампов — матрицы и пуансоны. [c.434]

ОДНОГО И ТОГО же материала можно говорить не о постоянной характеристике, а о ее статистическом распределении. Если модуль упругости и предел текучести меняются в узких пределах и расчет по средним значениям достаточно достоверен, то прочность хрупких материалов и их структурных составляющих должна рассматриваться как случайная величина и отвлечься от ее статистического характера принципиально невозможно. Именно статистическая теория позволяет объяснить и оценить количественно так называемый масштабный эффект прочность большого изделия всегда оказывается меньше, чем прочность малой его модели (после пропорционального перерасчета, конечно). Изложение современных статистических теорий прочности заняло бы слишком много места, однако некоторые сведения нам представлялось необходимым сообщить. Эти сведения особенно существенны для понимания природы прочности современных композитных материалов, состоящих из полимерной или металлической матрицы, армированной угольным, борным илп иным высокопрочным волокном. Разброс свойств армирующих волокон довольно велик и для нопимания того, в какой мере эти свойства могут быть реализованы в композите, необходимо некоторое представление о статистической природе его прочности. Именно поэтому изложение элементов статистической теории будет дано ниже, в гл. 20. [c.654]

Модели статического разрушения хрупких материалов. Хругг-кио материалы отличаются малым удлинением при ра.чры / (й<37о) и малой ударпо вязкостью (а,. <30 Н/мм ). Разрушепие хрупких матерпалои происходит путем отрыва без значительных [c.448]

Более общие модели статического разрушения. При иостроеиип моделей разрушения пласти гпых и хрупких материалов учитывались возможности разрушения путем среза или путем отрыва. Первый вид разрушения характерен для пластичных материалов, второй — для хрупких. Разделение материалов па пластичные и хрупкие по опытам на иростое растяжение не является исчерпывающим. При всестороннем растяжении пластичный материал ведет себя как [c.449]

Возможно, что свойства чрезвычайно важных компонент композита могут быть почти полностью скрыты в макроповедении материала, если не анализировать его с достаточной тщательностью. Например, наличие малой объемной доли кобальта как пластичного связующего в цементированном карбиде вольфрама позволяет реализовать в этом композите прочность, равную прочности самих частиц карбида вольфрама. Этот эффект объясняется значительным сглаживанием пиков микронапряжений [2]. Пластичность же не проявляется из-за того, что слои кобальта среднестатистически тонкие и их пластические деформации стеснены. Существенная (с точки зрения прочностных свойств) роль пластичности практически никак не проявляется в диаграммах нагрузка — перемещение и о(е) рассматриваемого материала. Эти зависимости при трехточечном изгибе балки и растяжении близки к линейным вплоть до разрущения. Отсюда, а также по характеру разрущения можно сделать вывод, что цементированный карбид кремния является однородным идеально упругим хрупким материалом. Только более подробный анализ позволяет выявить основную роль больщой, но скрытой пластичности кобальта и односторонность однородной упругохрупкой модели. [c.13]

Малоциклоеая усталость. Чтобы рассчитать долговечность материала в условиях малоцикловой усталости конструктору деталей турбины нужна модель поведения материала, связывающая какие-то легко наблюдаемые условия с количеством рабочих циклов, не приводящих к отказу детали. Результаты расчетов по первой из таких моделей, разработанной с позиций физики твердого тела, при сопоставлении с результатами испытаний оказались чрезвычайно обнадеживающими. Чтобы улучшить согласие, ввели представление об изначально присутствующих микротрещинах, а свойства материала выразили через энергию единицы поверхности трещины. Эта концепция была распространена Гриффитсом [Ю] на разрушение вообще, хотя родилась она при экспериментировании на хрупких материалах. Этот фундамент механики разрушения был заложен в 1920 г., однако вплоть до недавнего времени большинство оценок усталостной долговечности для каждого конкретного материала основывали на эмпирической зависимости между величиной циклической нагрузки и числом циклов до разрушения. [c.68]

В каждом реальном материале представлены все указанные факторы, однако весьма часто доминирует одна из этих причин. В металлах и их сплавах, во многих полимерах доминирующим является пластическое течение в низкомодульных материалах типа резин и в некоторых полимерах — фактор высокоэластических (конечных) деформаций в хрупких материалах типа стекла, плавленного кварца и др.— атомная природа тела (непри- менимэ модель сплошной среды). Следует отметить также при- [c.102]

Пример. Влияние диффузии вещества на длительную прочность. Экспериментально установлено влияние различных физико-химических процессов на длительную прочность материалов, В частности, существенное влияние на длительную прочность металлов оказывает жидкометаллическая среда. Процесс взаимодействия такой среды и конструктивного элемента сложен. Однако в этом процессе наибольшее влияние приписывается диффузии некоторых элементов. Описанная задача имеет бол ьшое практическое значение в проблеме длительной прочности энергетических установок с жидкометаллическими теплоносителями. Ее решение в рамках модели хрупкого разрушения рассмотрено Л. М, Качановым [29], а в рамках модели вязкого разрушения на основе энтропийного критерия длительной прочности — Д. А. Ки,йЛбаевым и А. И. Чудновским [88], (31 ]. [c.222]

Глава 4 посвящена непосредственно разработке структурных моделей композиционных материалов, алгоритмизации микро механизмов разрушения и имитационному моделированию на ЭВМ процессов разрушения. Приведены алгоритмы построения линейных, плоских, объемных и ква-зиобъемных структурных моделей композитов с хрупкими волокнами, позволяющие имитировать на ЭВМ различные микромеханизмы разрушения и их взаимодействие, а также воспроизводить качественно различные виды макроразрушения. Исследованы особенности развития процессов разрушения в бороалюминии и углеалюминии в зависимости от объемных долей компонентов, статистического распределения прочности волокон и неравномерности их укладки, а также от степени физико-хи- [c.9]

Шнековые транспортеры для удаления стружки (стальной и из хрупких материалов) из зоны резания последнее время находят все более широкое применение. Такими устройствами оборудованы, например, токарно-револьверный автомат модели 1140 Ленинградского завода станков-автоматов, вертикально-многорезцовый полуавтомат модели 1П737 ЭНИМС и ряд других станков и автоматических станочных линий. При наличии ограждения зоны резания шнековые устройства обеспечивают удаление значительной части стружек и крупных пылевых частиц. [c.44]

Шнековые транспортеры для удаления стружки (стальной и хрупких материалов) из зоны резания последнее время находят все более широкое применение. Такими устройствалш оборудованы, например, токарно-револьверный автомат модели 1140 Ленинградского завода станков-автоматов вертикально-многорезцовый полуавтомат модели 1П737 ЭНИМС и ряд других станков и автоматических станочных линий. [c.48]

Установлено также, что при ударе длина боковых трещин пропорциональна длине медианных. Использование этого факта позволяет построить модели поверхностного растрескивания хрупких материалов при соударении. Образующиеся при ударе радиальные трещины также значительно больше возникающих при статическом нагружении с эквивалентным размером площадки контакта радиальных трещин. Тем не менее, при построении приближенных динамических моделей можно использовать некоторые положения статических методов решения. Например, А. Рафф и С. Видерхорн [16] предположили, что размер трещины связан с величиной нагрузки так же, как и при статическом нагружении, и получили соотношение [c.634]

В работах Л. Г. Седракяна (1958 и сл.) предложена статистическая теория деформирования и разрушения хрупких материалов, позволяющая выявить некоторые особенности сопротивления деформированию реальных конструкционных материалов типа чугуна, бетона, горных пород и др. В основе теории лежит схема идеально неоднородного материала, причем реальные характеристики деформирования зависят от одной произвольной функции (функция распределения неоднородности материала по данному признаку неоднородности) и постоянной материала (коэффициент трения), которые определяются из опыта. Эта модель позволяет объяснить постепенный характер процесса разрушения, усталостную и долговременную прочность, увеличение объема материала при его преимущественном сжатии, наличие нисходящей ветви диаграммы сжатия — растяжения и др. [c.408]

Примечание. Станки моделей 4770 и 4772 предназначены для обработки твердых и хрупких материалов. Они применяются при резании полупроводниковых материалов (германия и кремния), прорезании круглых и фасонных отверстий в кварце, стекле, керамике, ферритах и им под бныу материалах, при изготовлении и ремонте матриц, пресс-форм и волок малых размеров, а тякже для гравирования. [c.75]

Вообще говоря, течение, деформирование и разрушение, твер-ДЫХ Тс Л ДОЛЖНО быть пред.метом некоторой статистики. Однако имеется различие в статистическом описании пластического течения и хрупкого разрушения. Течение характеризуется некоторыми осредненными значениями деформаций и скоростей деформаций. Поэтому феноменологический подход, основанный на концепции сплошной среды, позволяет удовлетворительно описать пластическое деформирование. Иначе обстоит дело с хрупким разрушением. Модель сплошной среды применима, пока речь идет об отыскании поля напряжений до момента, предшествующего разрушению. Но эта модель оказывается недостаточной, чтобы судить о прочности. Если сопротивление пластичных материалов описывается удовлетворительно средними значениями локальных сопротивлений, то сопротивление хрупких материалов характеризуется крайними членами вариационного ряда локальных сопротивлений. [c.36]

В следящей системе, предложенной фирмой Pratt and Whitney , копировальный палец перемещается вдоль поверхности копира-модели с определенным зазором, создавая электрическую дугу. Всякое изменение величины зазора вызывает изменение напряжения в цепи, которое и является командным импульсом для управления. Это дает возможность изготовлять копиры из мягких или хрупких материалов. В виде эксперимента удавалось использовать в качестве копира даже мыльные пузыри. Копировальные устройства с электрической дугой в противоположность контактным системам [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...