О механике хрупкого разрушения тел при наличии трещин

Во всех изложенных примерах для получения корреляционных зависимостей был применен метод моделирования разрушения. на образцах одни Г и тех же размеров из разных материалов, однако, очевидно, можно использовать также геометрически подобные образцы с геометрически подобными трещинами. При этом нужно следить лишь за соблюдением условия тонкой структуры практические границы соблюдения этого условия, а тем самым, границы законного применения представлений механики хрупкого разрушения оказываются удивительно широкими, особенно если использовать эмпирическую поправку на подрастание трещины и наличие пластической зоны (см. формулу (4.129)). [c.187]

При наличии только тепловых протонов и нейтронов их влияние можно полностью описать в рамках механики хрупкого разрушения при помощи экспериментально замеряемой зависимости вязкости разрушения от концентрации протонов и нейтронов. Кроме того, нужно учесть докритический рост начальных трещин под действием растягивающих напряжений и локальной концентрации этих частиц в конце трещины. Механизм этого яв- [c.512]

Механика хрупкого разрушения применима, если / > ру. Другое ограничение связано с наличием у реальных конструкционных материалов структуры, размер элементов которой сопоставим с размером трещины. Для поликристаллических материалов характерный размер структуры р имеет порядок размера зерна, для композитов на основе волокон —порядок диаметра волокна и т. п. Область, для которой выполнено условие / > р, но нарушено условие / > Ру, является предметом нелинейной механики разрушения. Чтобы описать зависимость а (/) при небольших значениях /, необходимо детально рассмотреть концевые зоны, в которых происходит развитие пластических деформаций. Стремление сохранить в качестве основной характеристики материала трещиностойкость Кгс приводит к различным полуэмпирическим соотношениям. Вместе с тем размеры устойчивых трещин обычно составляют десятки и даже сотни миллиметров, а эксплуатационные номинальные напряжения, как правило, невелики по сравнению с пределом текучести, поэтому область применения механики хрупкого разрушения в практических расчетах довольно широка. [c.107]

Для более высоких температур, при которых материал становится пластичным, эта методика является грубой экстраполяцией положений механики хрупкого разрушения, которая выходит за пределы строгого соответствия ее концепциям и приводит к некоторым противоречиям. Однако ее можно применять в качестве первого приближения, пока не будут решены сложные задачи упругопластического поведения материалов при наличии трещин. [c.137]

О механике хрупкого разрушения тел при наличии трещин [c.391]

Таким образом, из теории Гриффитса следует, что наличие в той или иной детали трещины — еще не свидетельство немедленного выхода детали из строя. В принципе, возможно по критическому значению длины трещины и характеру внещней нагрузки, вводя соответствующий запас на наличие трещины, устанавливать допуск на размер трещины, с которой деталь может работать заданное время. Поскольку не каждая трещина опасна, механика разрушения может развиваться как наука, создающая надежные методы защиты конструкций от хрупкого разрушения. [c.731]

Характеристики вязкости разрушения, полученные при испытании однородных образцов, служат прежде всего для расчетов прочности изде.чий с учетом наличия в них дефектов в виде трещин. Используя положения линейной механики разрушения, можно определить критический размер трещин, при котором произойдет хрупкое разрушение, или оценить уровень разрушающих напряжений при данной величине дефекта. Что касается результатов, полученных на образцах с покрытиями, то их использование в аналогичных расчетах в настоящее время затруднено. Это связано с тем, что пока еще не разработан комплексный подход к проведению расчетов прочности для композиционного материала, каким можно представить основной металл с нанесенным на него покрытием. [c.153]

Институтом проблем прочности АН Украины разработаны эффективные численные методы и проведено рещение задач механики разрушения на ЭВМ для роторов с дефектами типа трещин. Выполнены также расчеты напряженно-деформированного состояния в зоне концентраторов напряжений без учета и с учетом наличия дефектов на дисках паровых турбин и для осевой расточки ротора. Показано, что напряжения в Т-образном пазе диска для последних ступеней турбин превышают предел текучести и трещины, расположенные на поверхности галтели Т-образного паза, представляют существенную опасность с точки зрения хрупкого разрушения, в то же время дефекты, расположенные в зоне отверстия под замковую лопатку, не могут служить непосредственно причиной хрупкого разрушения. Погрешность инженерного метода расчета коэффициента интенсивности напряжений для роторов с поверхностными дефектами не превышает 10%. [c.231]

В основе испытаний на вязкость разрушения лежат положения линейной механики разрушения. Разработанные Д. Ж- Ирвиным положения позволяют оценить влияние трещин и подобных им дефектов на сопротивление материала хрупкому разрушению. Базой для развития линейной механики разрушения послужили работы Гриффитса, который показал, что хрупкое разрушение связано с наличием в материале трещин, вызывающих локальную концентрацию напряжений, и происходит в результате самопроизвольного движения этих трещин, поддерживаемого энергией, накопленной в материале вследствие упругой деформации. [c.93]

Наконец из физики твердого тела и из опыта изготовления и эксплуатации инженерных сооружений известно, что, независимо от нашего желания, разрушение материала и конструкций на той или иной стадии развития (микроскопической, макроскопической) присутствует, если и не с самого начала эксплуатации, то во всяком случае спустя некоторое время. Но, как ясно из третьего пункта перечисленных выше научных результатов теории Гриффитса, наличие трещин не обязательно немедленно выводит конструкцию из строя. Это благоприятное обстоятельство и служит развитию механики разрушения как науки, конечной практической целью которой должно быть создание надежных методов защиты конструкции от хрупкого разрушения. [c.118]

Если деталь выдерживает при испытаниях однократное приложение нагрузки, соответствующей выполнению условия (233), или даже большей нагрузки, то это еще не означает, что при сходных условиях нагружения в эксплуатации не может произойти внезапное хрупкое разрушение детали. Всегда существует опасность достижения предельного состояния из-за случайных обстоятельств. Из этого положения приходится исходить при выборе допускаемого напряжения в практических случаях, так как всегда люжно предполагать наличие факторов, приводящих к возникновению трещины. В связи с этим условие (233) заслуживает более подробного исследования. Возможность расчета значения на основании положений механики разрушения материала рассмотрена выше. [c.351]

Расчет прочности конструкций, оценка их ресурса и надежности проводятся во многих случаях с учетом возможного наличия в них технологических или эксплутационных трещин (трещиноподобных дефектов). В нормы прочности вводятся разделы, посвященные нормированию допустимых в конструкции трещин. Одним из примеров служит американский стандарт на расчет прочности сосудов давления в ядерной энергетике [1], где имеется специальное приложение, представляющее нормы дефектности. Применительно к условиям хрупкого или квазихрупкого разрушения разработку норм дефектности можно выполнить в рамках линейной механики разрушения (ЛМР). Различные аспекты ЛМР и ее приложений в механике материалов и конструкций отражены в монографиях [2-11], а также в сборниках, опубликованных издательством "Мир" [12-15]. [c.5]

Болылая часть изложенного в книге материала относится к проблеме вычисления предельных нагрузок для тел с трещинами, т. е. первой из перечисленных задач механики хрупкого разрушения. Прежде всего это связано с ростом перегрузок разного вида, которые приводят к необходимости считаться с наличием трещин и вводить их в расчет при оценке запасов и надежности сооружения. Кроме того, не малую роль играет прогресс п создании новых материалов и сплавов, обладающих все более высоким потолком прочности. Если для технического коиструкцио н-пого железа (литое железо) в течение XIX века предел прочнсюти [c.13]

Рассмотренные выше подходы к расчетам прочности по критериям сопротивления однократному статическому и циклическому нагружению относились к стадии образования трещин, принимаемой за основную для обеспечения безопасности таких ответственных конструкций, как атомные реакторы. Вместе с тем, учитьшая сложность конструктивных форм реакторов, применяемых технологических процессов, реальные возможности методов и средств дефектоскопического контроля, а также нагруженность несущих узлов, не исключается эксплуатация реакторов с развивающимися в них трещинами. В связи с этим потребовалась разработка вопросов механики хрупкого и циклического разрушения, когда размер и форма дефекта становятся такими расчетными параметрами, как напряжения и деформации. Для реакторов водо-водяного типа расчет прочности и радиационного ресурса по нормам [5, 6] уже отражает наличие исходной макродефектности, резко снижающей сопротивление разрушению при температурах ниже критических. Введение в нормативные расчеты критериев и уравнений механики циклического разрушения является одной из основ- [c.42]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Основной пргГктический вывод, следующий из теории Гриффитса, заключается в том, что наличие трещины в материале не обязано немедленно выводить конструкцию из строя. Это обстоятельство и служит развитию механики разрушения как науки, конечной практической целью которой должно быгь создание надежных методов защиты конструкций от хрупкого разрушенная [c.52]

Интерес к проблеме усталостного разрушения металлических материалов, на наш взгляд, связан со следующими причинами. Во-первых, с важностью проблемы усталостного разрушения ответственных металлических конструкций. Например, ресурс планера и двигателей современных самолетов связан с усталостной долговечностью и т.д. Второй причиной является то, что хрупкому разрушению металлических конструкций на практике часто предшествует подрастание усталостной трещины, что существенно снижает несущую способность. В-третьих, использование подходов механики разрушения позволило в последнее время достигнуть значительных успехов в оценке и прогнозировании трещиностойкости и долговечности металлических материалов и конструкций. В том случае, когда в конструкции или в детали наличие трещин недопустимо, определение порогового коэффициента интенсивности напряжений позволяет оценить размер допустимого металлургического или технологического дефекта для случая циклического деформирования. В-четверть1х, методы испытаний на усталость и циклическую трещиностойкость, так же как и методы определения ударной вязкости, оказались чувствительными к структурному состоянию материала- Кроме того, при проведении усталостных испытаний методически легче проследить кинетику накопления повреждений. [c.3]

Выражение (9.13) справедливо для любых деталей с поверхностными полуэллиптическими трещинами при упругом характере деформирования, справедливом для хрупких разрушений. Для пользования этим выражением неообходимо наличие конкретных числовых значений поля напряжений в плоскости распространения трещины (табл. 9.1). Так как полученная зависимость (9.13) используется непосредственно при прогнозировании надежности, в частности при расчете вероятности хрупкого и квазихрупкого разрушения, а также в расчетах живучести, необходимо на полученное решение наложить все поправки, предлагаемые в механике разрушения [1]. Эти поправки обусловлены наличием свободной поверхности, нормальной к трещине свободной поверхности со стороны, проти- [c.217]

В случаях, когда есть основания считать возможное разрушение хрупким, то обычно, предполагая справедливость положений линейной механики разрушения, расчет ведут по критерию разрушения (3.3.2). Вычисление стоящего слева коэффициента интенсивности напряжений К при современном развитии вършслительных методов и техники и наличии справочников, как правило, не вызывает затруднений. Гораздо труднее экспериментальное определение правой части критерия (3.3.2), а именно критического коэффициента интенсивности напряжений К , называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объемов материала в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически проде-формированных областей как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих условий нагружения и размеров рассматриваемого объекта и образца, служащего для определения характеристики трещино-стойкости. Поэтому постановке эксперимента по определению значений (или, что в некотором смысле более просто, Къ) следует уделять много внимания, проводя эксперимент с ориентацией на данную конструкцию. [c.169]

Расчеты на трещиностойкость. В случаях, когда есть основания считать возможное разрушение хрупким, расчет ведут по критерию разрушения (2.3.22) К Кс предполагая при этом справедливость положений линейной механики разрушения. Вычисление стоящего слева коэффициента интенсивности напряжений К при современном развитии вычислительных методов и техники и наличии справочников, как правило, не вызывает затруднений. Гораздо труднее экспериментальное определение правой части критерия (2.3.22), а именно критического коэффициента интенсивности напряжений Кс называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объема материала или возможное изменение его свойств в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически продеформированных областей как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...