Скорость распространения трещины отрыва

Рис. 4.23. Начальные кривые и соответствующие каустики при относительных скоростях распространения трещины v/ i = О, 0,2, 0 4, 0,6 и для отношения коэффициентов интенсивности напряжений отрыва и сдвига = A jj/A j = О, 0,4, 1,0, построенные при - я < di < тг

После возникновения трещины в процессе ее распространения можно выделить две стадии 1) растрескивание в плоскости скольжения со скоростью несколько ангстрем за цикл. Эта стадия продолжается до тех пор, пока трещина не достигнет границ зерна. Если трещина возникает от острых концентраторов, то эта стадия может отсутствовать 2) трещина распространяется под прямым углом к направлению главного растягивающего напряжения. Скорость распространения трещины на этой стадии увеличивается до несколь ких микрон за цикл. Трещины распространяются с помощью двух основных механизмов пластического затупления вершины трещины или отрыва. [c.90]

В некоторых образцах (большинство из них разрушалось но образуюш ей) имелись участки, где разрушение происходило по плоскостям, перпендикулярным направлению максимальных нормальных напряжений. Этот переход от разрушения сдвигом к разрушению отрывом, очевидно, связан со спецификой условий нагружения образцов. В литературе [309] уже высказывалось мнение о том, что процесс образования и тип поверхности разрушения в значительной степени определяются количеством энергии, накопленной рабочей средой в образце. Сразу после образования первой течи через трещину от сдвига в период начальной стадии процесса разрушения потенциальная энергия газовой рабочей среды переходит в кинетическую и при определенных ее значениях разрушение путем сдвига переходит в разрушение путем отрыва, т. е. вид разрушения — сдвигом или отрывом — определяется скоростью распространения трещины. [c.371]

Важным условием является подвод энергии к зоне разрушения путем отрыва при быстром развитии трещины. Скорость развития трещины может колебаться. В конце процесса разрушения скорость распространения трещины V уменьшается, и увеличивается, особенно в поверхностном слое металла. [c.321]

Наиболее важным приложением механики разрушения к однофазным материалам, по-видимому, является предсказание усталостного разрушения. В этом случае начальная длина трещины может быть меньше критической, но в процессе циклического нагружения увеличивается настолько, что дальнейший рост трещины становится неустойчивым. Несмотря на широкое применение методов механики разрушения к изотропным однородным материалам, большинство работ рассматривает деформации нормального отрыва (трещина I рода) и использует эмпирический подход, задавая связь между AKi и скоростью роста трещины в виде степенного закона. Одна из распространенных форм этой связи имеет вид [c.232]

Поскольку скорость трещины влияет на степень релаксации напряжений, она определяет и меру влияния приложенных к конструкции нагрузок на распространение разрушения. Релаксация напряжений более затруднена при больших скоростях трещин, и сохранение высоких уровней напряжений, следовательно, более вероятно, если трещина будет распространяться по механизму отрыва. Вид нагружения также играет большую роль в процессе релаксации. При не жесткой нагружающей системе напряжения не (будут релаксировать независимо от скорости трещины, тогда как при жесткой системе нагружения, а такие условия достигаются во многих испытаниях лабораторных образцов, напряжения могут легко релаксировать во время распространения трещины. [c.135]

Для промежуточных между этими крайними случаями ситуаций релаксация напряжений происходит тем легче, чем меньше скорости трещины, и, следовательно, разрушение отрывом так опасно на практике потому, что оно сопровождается высокой скоростью движения трещины. Это способствует сохранению приложенных напряжений на высоком уровне, создавая условия для продолжения процесса распространения трещины. Эти рассуждения ясно показывают, что последовательный подход к минимизации риска катастрофического разрушения заключается в том, чтобы исключить возможность разрушения отрывом. Это не будет автоматически исключать катастрофическое разрушение, так как протяженное разрушение сдвигом может иметь место, если условия нагружения достаточны для этого тем не менее это есть шаг в правильном направлении. [c.135]

Важной характеристикой является зависимость между скоростью продвижения края трещины и расстоянием от точки начала разрушения путем отрыва. Эта зависимость показана в общем виде на рис. 190, на котором представлено изменение отношения скорости развития трещины к максимальной скорости распространения упругих волн в теле (скорость звука) в зависимости от отношения расстояния от точки возникновения трещины х к критической длине трещины, характеризующей сопротивление материала распространению трещин при постоянной внешней нагрузке (или постоянной энергии деформации). [c.274]

Хрупкое разрушение происходит путем отрыва, причем скорость распространения хрупкой трещины может, как показывают опыты, достигать очень большой величины (до 1800 м сек). Скорость распространения хрупкой трещины настолько велика, что на нее не успевают влиять внешние силы. Поэтому полагают, что энергия, необходимая для образования новой поверхности трещины, определяется накопленной в металле упругой энергией. [c.477]

Наибольшее распространение получили испытания в условиях плоской деформации, когда разрушение происходит путем отрыва и перпендикулярно к плоскости трещины. Полученное значение коэффициента интенсивности напряжений обозначают Ki и называют вязкостью разрушения при плоской деформации. Эксперименты по определению коэффициента Ki обладают хорошей воспроизводимостью, а значения Ki являются постоянными при данных температуре и скорости нагружения и не зависят от геометрии образца (толщина образца должна быть достаточной для того, чтобы выполнить условия плоской деформации, — при малой толщине разрушение происходит по типу среза, а не путем отрыва). [c.73]

Вид отрыва, кроме того, может зависеть от образования под действием внешнего усилия трещин и скорости их распространения. В начальной медленной стадии происходит разрушение по границе раздела адгезив — субстрат. Это разрушение является типично адгезионным и характерно д.чя системы полиэтилен — металл [29]. [c.41]

Продольное резание существенно отличается от торцового. Элемент стружки при нем образуется путем отрыва стружки от обрабатываемой детали. Такой отрыв происходит в момент, когда напряжения растяжения в плоскости резания, вызванные при начальном внедрении резца в древесину, достигают предела прочности древесины поперек волокон. Этот предел мал, поэтому сопротивление древесины действию вертикальных к поверхности резания сил (см. рис. 7.10, а) также мало. При отрыве перед резцом образуется. опережающая трещина. Скорость ее распространения, как уже указывалось, всегда больше скорости резца в древесине. Это объясняется тем, что на образование трещины расходуется потенциальная энергия упруго деформированной древесины в период, предшествующий образованию трещины. Преобразование потенциальной энергии происходит тем с большей скоростью, чем значительней скорость образования в древесине поля с упругой потенциальной энергией. [c.76]

Скорость распространения трещины отрыва. М. Гринфилд и Д. Хад-сон ) измеряли скорость, с которой трещина отрыва распространяется в растянутом образце из поликристаллической стали. На одной из сторон плоского образца был сделан мельчайший пропил в виде выточки, от которого внутрь стержня распространялась трещина отрыва. Скорость продвижения ее фронта измерялась путем регистрации моментов времени, соответствующих разрыву тончайших, проводивших электрический ток проволочек, ракхещенных на пути распространения трещины. Оказалось, что трещина отрыва перемещается в стали со скоростью 1 ООО.м/се =1 км сек, что составляет примерно скорости распространения упругой волны сдвига в том же материале. В противоположность высоким скоростям развития трещин отрыва, образование трещин сдвига, как показывают непосредственные визуальные наблюдения, требует сравнительно большего времени эти трещины можно наблюдать на широких растянутых стальных пластинках, причем время их образования, исчисляемое [c.216]

При достижении критического размера трещины С и К (коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины) получают критические значения Окр, Ккр или Ос, Кс, Для разрушения при отрыве или при плоской деформации — Ок.-, Кхс- Существуют различные методы для регистрации критических размеров трещины или скорости распространения трещины. Так, имеются методики с применением краски для получения данных о движении трещины. Предполагается, что трещина будет окрашена до точки перехода к лавинному росту, так как при увеличении скорости трещйны чернила (краски) не успевают двигаться за трещиной. Длина трещины определяется затем по тарировочным графикам, которые строятся с помощью тарировочных образцов со щелями различной длины. [c.29]

О < i < Сд (сн, как и раньше,— скорость волн Рэлея) для трещин нормального отрыва и поперечного сдвпга G > О, а в интервале r< v < С2 поток энергии G < 0. Поскольку эффективная поверхностная энергия положительна, то распространение трещин со скоростью, большей скорости волн Рэлея Сп, невозможно. Для трещин продольного сдвига энергетический анализ показывает, что скорость распространения не может превышать С2. Отметим, что па практике скорость распространения трещины ограничивается не скоростью волн Рэлея, а меньшей величиной, колеблющейся для различных материалов от 0,2 до 0,5 от скорости волн сдвига. [c.162]

A I, Кц, - коэффициенты интенсивности напряжений нормального отрыва, поперечного и продольного сдвига соответственно Kf., Kif. - вяэкость раэрушения (критический коэффициент интенсивности напряжений) в статическом приближении К ) - вязкость разрушения в динамическом приближении / -длина (полудлина) трещины V — скорость распространения трещины j = /i, Ji — J-интеграл G — скорость освобождения энергии G — критическая скорость освобождения энергии Т — кинетическая энергия и — полная энергия деформации W — плотность энергии деформации 27 — удельная поверхностная энергия раэрушеция Г - граница тела [c.9]

Трещина за каждый цикл нагружения получает незначитель-Бое приращение, так что ее распространение можно считать ква-зистатическим, пренебрегая динамическими эффектами. Как показывают расчеты, коэффициент интенсивности напряжений Ки у вершины трещины вдоль ее траектории развития практически равен нулю. Поэтому при определении живучести можно использовать зависимость скорости распространения трещины от коэффициентов интенсивности напряжений, установленной экспериментальным путем на опытных образцах с трещиной при разрушении нормальным отрывом, когда /Сы=0. Зависимость, связывающая скорость роста трещины и наибольший коэффициент интенсивности напряжений Ki цикла /Стах или его размах А/С=(1—ЮКтах лри постоянном коэффициенте асимметрии цикла Я = Кт1п/Ктах и всех других условиях испытаний, дается диаграммой усталостного разрушения (см. рис. 12, где изображена схема типичной диаграммы усталостного разрушения в логарифмических координатах Igv—Ig/ max). По диаграмме усталостного разрушения устанавливают следующие основные характеристики циклической трещиностойкости материала [89] [c.42]

При испытаниях на разрыв полых цилиндров из кристаллического материала, именно из среднеуглеродистой стали, при сложном напряженном состоянии Е. Дэви ) произвел некоторые наблюдения, из которых удалось установить, что характер разрушения зависит от величины той энергии, которая накопляется жидкостью (маслом), используемой для передачи давления на образец. Полые цилиндры с закрытыми или открытыми торцами были подвергнуты внутреннему гидростатическому давлению. В одной серии испытаний цилиндры были соединены с большой трубой из прочной стали, которая служила в основном лишь резервуаром для накопления больших дополнительных количеств энергии, содержавшейся в нагнетаемом масле. Образцы второй серии испытаний не были соединены с этим резервуаром. Разница в количествах энергии не оказала, однако, влияния на поведение образцов при пластических деформациях, и во всех случаях разрушение начиналось с образования короткой трещины сдвига в осевом направлении вдоль плоскости, наклоненной под углом 45° относительно поверхности цилиндра и параллельной его оси. Лишь после того, как масло начинало вытекать через образовавшуюся трещину сдвига, в поведенип образцов обнаружилось ясное различие. В образцах, соединенных с резервуаром давления, скорость распространения трещины быстро возрастала до такой величины, что разрушение путем сдвига переходило в разрушение отрывом по плоскости, перпендикулярной боковой поверхности цилиндра. В тех испытаниях, где запасы энергии жидкости оказывались небольшими, сохранялось разрушение путем сдвига. На фиг. 149 представлено разрушение путем отрыва в виде елочки , а [c.214]

Наряду с условиям достижения критической скорости распространения трещины и наличия достаточно большого напряженного объема материала должно быть выполнено также условие достаточной продолжительности действия высокого напряжения у края трещины для возможности разрушения металла. Так, например, при очень малой продолжительности действия ударной нагрузки, недостаточной для разрушения материала путем отрыва, развитие трещины может не иметь места. Влияние длительности нагружения на величину предельного напряжения рассмотрено в предыдущей главе. Одним из важных факторов, влияющих на длительность нагружения металла до разрушения, является температура испытаний Т. Здесь необходи.мо учитывать различное влияние температуры в двух различных случаях работы деталей 1) при большой длительности нагружения до разрушения и низком максимальном напряжении повышение тедгпературы приводит к уменьшению величины tp такое влияние температуры наблюдается в условиях ползучести, интенсивность которой увеличивается с повышением температуры 2) при кратковременном динамическом нагружении максимальное напряжение значительно выше предельного напряжения (сГд.)(,, еще не вызывающего повреждения материала. Как правило, в этих условиях разрушение материала происходит легче, и для предельного накопления деформаций требуется меньше времени при понижении температуры материала. [c.276]

При математическом описанни явления распространения трещин важнейшим моментом является выявление общих закономерностей распределения полей напряжений и смещений в окрестности вершины трещины. Оказывается, что если вершина трещины перемещается вдоль некоторой гладкой кривой с произвольной скоростью, то в локальной системе координат, связанной с вершиной трещины, угловое распределение напряжений зависит только от текущей скорости этой вершины. Компоненты тензора напряжений могут быть представлены в виде в случае нормального отрыва п поперечного сдвига [c.319]

Газ не может декомпрессироваться со скоростью выше скорости распространения звука в газе. Для нормальных температур и давлений газопроводов она составляет — 402 м/с. Разрушения отрывом, осуществляюш иеся при температурах ниже температуры перехода при распространении разрушения, могут развиваться быстрее декомпрессии. Следовательно, возможно, что трещины при отрыве будут распространяться все время под действием реального давления. Разрушения срезом могут сопровождаться декомпрессией. По этой причине разрушения срезом не бывают длинными . Из этого следует, что длинных разрушений можно избежать дри большой длине трубы, в которой инициируется трещина. [c.184]

Неспособность жесткой системы нагружения отображать условия распространения и остановки разрушения пневматически нагруженного сосуда мояшо увидеть при анализе результатов натурного испытания, на основании которых Робертсоном (1951, 1953 гг.) была определена температура остановки трещины в пластине. Образцы Робертсона, испытываемые на растяжение, имеют температурный градиент по ширине, где распространяется разрушение. Температура на участке, на котором останавливается разрушение, называется температурой остановки трещины. В табл. 5 представлены результаты испытания. Во всех трех испытаниях трещины распространялись с обоих концов сосуда и полностью разрушали сосуд, несмотря на тот факт, что температура испытаний лежала правее кривой AT. Трещины распространялись при температуре выше температуры остановки трещины, и происходили разрушения отрывом (замечено по высоким скоростям и малой площади среза на разрушенных поверхностях). Таким образом, по-видимому, температура AT была определена ошибочно fie только из-за неспособности ее прогнозировать остановку трещины, но также и из-за ее несоответствия натурной температуре перехода при распространении разрушения, определенной в процессе испытаний DWTT. Во всех трех случаях температура AT ла значительно ниже температуры перехода, разделяющей [c.193]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...