Материалы Сопротивление разрушению

Получение характеристики сопротивления отрыву для пластичных материалов оказывается весьма затруднительным, так как при испытаниях, как правило, не удается миновать стадии пластических деформаций, а следовательно, и значительных касательных напряжений. В связи с тем, что у пластичных материалов сопротивление разрушению от касательных напряжений (срезу) значительно ниже сопротивления отрыву, при обычных испытаниях этих материалов не удается достигнуть сопротивления отрыву, так как раньше происходит разрушение путем среза. Поэтому для определения сопротивления отрыву необходимо такое изменение условий испытания (изменение вида напряженного состояния, температуры, скорости деформирования), которое, почти не изменяя характеристики сопротивления отрыву, повлекло бы за собой значительное увеличение сопротивления срезу. [c.129]

В настоящей работе принята обычно используемая, хотя и не универсальная точка зрения, согласно которой сопротивление материала движению трещины контролируется критическим значением коэффициента интенсивности, достигаемым в процессе роста трещины. При динамическом распространении трещины в реальном материале сопротивление разрушению характеризуется измеряемой в опыте зависимостью критических значений коэффициента интенсивности напряжений (динамической вязкости разрушения) от мгновенной скорости вершины трещины. То обстоятельство, что динамическая вязкость разрушения на самом деле меняется с изменением скорости вершины трещины, неоднократно наблюдалось в опыте. На уровне континуальных моделей можно указать на две основные причины данной скоростной зависимости — инерционное сопротивление материала движению и влияние скорости деформации на сопротивление деформированию. Первая из этих причин — чисто динамическая,, вторая связана с определяющими соотношениями, описывающими поведение материала при его деформации. Основная цель настоящей работы заключается в анализе влияния инерции на связь динамической вязкости разрушения со скоростью распространения в динамике. Именно поэтому из рассмотрения исключены все формы скоростной зависимости в определяющих соотношениях. Другими словами, предполагается, что реакция материала на внешние воздействия в целом не проявляет скоростной зависимости, а критерий разрушения формулируется с использованием параметров, не зависящих ни от скорости деформации, ни от скорости распространения трещины. [c.104]

Это соответствует известному факту, что для хрупких материалов сопротивление разрушению при сжатии выше, чем при растяжении. Соответствует опыту и положение площадок отрыва. Действительно, поскольку разрушение по второй теории связано с удлинениями, в случае одноосного сжатия его причиной служит расширение в поперечном к оси сжатия образца направлении, и потому отрыв (разделение образца на части) должен происходить по площадкам, нормальным к этому направлению, т. е. параллельным оси сжатия. Это подтверждается видом разрушения в опытах по сжатию образцов со смазанными торцами (смазка устраняет трение, из-за которого напряженное состояние образца может заметно отклоняться от соответствующего одноосному сжатию). [c.122]

У хрупких материалов сопротивление разрушению при сжатии оказывается выше, чем при растяжении, и потому для них [c.60]

Теория прочности Мора позволяет установить сопротивление разрушению материалов, обладающих разными сопротивлениями растяжению и сжатию. При этом ветвь АВ (рис. 173) характеризует разрушение от среза, а ветвь ВС — от отрыва. [c.189]

Таким образом, материалы с высокой энергией дефектов упаковки предполагают более высокие значения поверхностной энергии, которые характерны и для будущих поверхностей разрушения. Это является стимулом к повышению сопротивления разрушению материала путем активации процессов самоорганизации структуры в процессе диссипации энергии нагружения. Поступающая энергия нагружения в процессе диссипации расходуется на процесс формирования зон переходных поверхностных слоев будущей поверхности разрушения. При этом успевает сформироваться возможно более полная структура переходного поверхностного слоя, описанного в разделе 4.3. [c.130]

Сюда относятся науки, изучающие виды механических разрушений материалов (сопротивление материалов, ползучесть), изменения, происходящие в материалах и их поверхностных слоях (физико-химическая механика, триботехника), химические процессы разрушения в материалах (коррозия металлов, старение полимеров) и др. [c.11]

Исследования сопротивления материалов циклическому разрушению проводятся в следующих направлениях [c.8]

Обычно считается, что металлы, упрочненные волокнами, обладают хорошим по сравнению с металлами сопротивлением усталости. Армированные металлы прочнее, сохраняют прочность до более высоких температур и иногда проявляют значительную способность задерживать рост усталостных трещин. Тем не менее главными препятствиями к использованию их в качестве конструкционных материалов были постоянные проблемы надежности и неполное понимание поведения этих материалов при разрушении. Сравнительно мало было сделано попыток улучшить усталостную прочность, понять ее природу. [c.394]

Параметрические диаграммы позволяют получать достоверные статистические оценки сопротивления разрушению металла рассмотренных марок стали, что способствует повышению надежности определения работоспособности материалов энергомашиностроения. [c.117]

В большинстве исследований влияния сложного напряженного состояния на сопротивление разрушению (особенно разрушению в условиях ползучести) опыты проводились в ограниченном объеме при малом количестве испытаний и варьировании вида напряженного состояния в небольших пределах всего трехмерного пространства (испытания тонкостенных трубчатых образцов от чистого сдвига до двухосного растяжения), параллельные опыты на один и тот же режим в большинстве случаев отсутствуют, В связи с этим используются такие методы обработки экспериментальных данных, которые допускают совместный анализ результатов различных исследований, проведенных в разных условиях на материалах разного класса. С этой точки зрения целесообразно использование безразмерных координат, когда все параметры напряженного состояния отнесены к какой-либо характеристике механических свойств материала, например к условному пределу длительной прочности за определенный срок службы или к сопротивлению разрушения при кратковременном разрыве в условиях одноосного растяжения [c.130]

Например,-критерий типа (4.9), как отмечалось выше, не способен отразить влияние двухосных равных растяжений на сопротивление разрушению. В то же время необходимо иметь в виду, что в материале с пониженными. характеристиками пластичности и повышенным сопротивлением деформированию напряженность металла в зонах микронеоднородности сохраняется длительное время, увеличивая вероятность преждевременных (по сравнению с оценками по результатам испытаний при одноосном растяжении) хрупких разрушений при сложном напряженном состоянии. Это является еще одним подтверждением [c.139]

Многими исследователями установлено, что характеристики прочности материалов подчиняются нормальному (логарифмически нормальному) закону распределения (см., например, [59]). В связи с тем, что критерии прочности предназначены для описания сопротивления разрушению, параметр и все коэффициенты уравнений должны подчиняться тому же закону распределения. Например, в уравнении типа (4.10) должны подчиняться логарифмически нормальному закону распределения [c.141]

Работоспособность материалов определяется не только сопротивлением разрушению, но не в меньшей мере интенсивностью накопления деформации ползучести во времени под действием сложнонапряженного состояния, т.е. в реальных условиях работы элементов энергооборудования. Этим объясняется интерес, который проявляют исследователи к оценке влияния вида напряженного состояния на закономерности роста деформации ползучести. [c.163]

На рис. 40 приведены примеры кривых термоусталости, построенных по параметру длительности выдержки в цикле. Они позволяют отметить, что долговечность (в циклах) существенно уменьшается при введении выдержки. С увеличением выдержки характер кривых изменяется — угол наклона увеличивается, т. е. зависимость числа циклов от амплитуды деформирования становится менее выраженной. Следовательно, долговечность в циклах с длительными выдержками перестает быть о пределяю-щей величиной для оценки сопротивления разрушению. Как будет показано далее, при этом оказывается необходимым учет длительности нагружения, т. е. учет не только числа циклов, но-и времени работы материала. Данные рис. 40, а также результаты испытания других материалов разных классов показывают, что зависимость Ле—N — линейная в логарифмической системе [c.70]

Нами изложены лишь некоторые подходы к оценке сопротивления материалов хрупкому разрушению, основанные на испытаниях на вязкость разрушения. Именно в этом направлении следует ожидать решения многих важных задач прогнозирования поведения материалов в конструкциях в условиях низких температур, а также создания расчетных методов предотвращения хрупких разрушений деталей машин и сварных соединений. [c.34]

С целью сопоставления результатов сопротивления разрушению образцов с выточкой и резьбового соединения выполнены специальные исследования на соединениях М20 X 2,5 (гайка сжатия, высота 0,8 диаметра) изготовленных из тех же материалов. Условия нагружения идентичны условиям нагружения образцов с кольцевым надрезом. [c.389]

Ряд статей сборника в отдельном разделе посвящен свойствам алюминиевых сплавов, которые были и остаются в настоящее время основным конструкционным материалом в космической и ракетной технике, а также в конструкциях наземных резервуаров для хранения и транспортировки сжиженных газов. Большое внимание в докладах этого раздела, как, впрочем, и при рассмотрении свойств других материалов (сталей, никелевых сплавов и др.), уделено новым методам оценки сопротивления разрушению, что особенно ценно с практической точки зрения, поскольку многие материалы склонны к хрупкому разрушению при снижении температуры. [c.9]

Ирвин и Кейс [6] использовали это уравнение для определения сопротивления разрушению конструкционных материалов G путем измерения критической нагрузки Рс в образце с известной функцией податливости d /dA. [c.13]

Изучение влияния скорости деформирования на сопротивление разрушению осложняется рядом обстоятельств. Например, чем выше скорость нагружения, тем меньше количество тепла, возникающего в материале, успевает переходить в окружаюш ую среду и тем ближе процесс к адиабатическому. При этом повышается [c.279]

Большое развитие получает разработка вопросов сопротивления разрушению в вязкой и хрупкой области при ударном и статическом деформировании, позволившая классифицировать и в значительной мере объяснить природу возникновения двух типов изломов, охарактеризовать температур-но-скоростные зависимости механических свойств, оценить роль абсолютных размеров и напряженного состояния для хрупкого разрушения и предложить предпосылки расчета на хрупкую прочность (Н. Н. Давиденков). Эти работы способствовали решению практических задач выбора материалов и термической обработки для изготовления крупных паровых котлов, турбин, объектов транспортного машиностроения, химической аппаратуры повышенных параметров и других производств, получивших большое развитие в этот период. С этим связано и расширение работ по исследованию усталости металлов, которое сосредоточивается на изучении условий прочности и обосновании соответствующих расчетных предпосылок в зависимости от вида напряженного состояния, качества поверхности и поверхностного слоя, условий термической обработки (И. А. Одинг, С. В. Серенсен), в первую очередь применительно к легированным сталям, производство которых в больших масштабах было организовано для нужд моторостроения, турбостроения, транспортного машиностроения и других отраслей, изготовляющих высоконапряженные в механическом отношении конструкции. [c.36]

Особую остроту приобретает вопрос о критериях оценки поведения чугуна с шаровидным графитом в условиях ударной нагрузки. Можно считать очевидным, что ударная вязкость — сила сопротивлению разрушению при однократно приложенной ударной нагрузке — не выявляет особенностей чугуна и не дает количественной характеристики, которую можно было бы использовать при расчетах на прочность. Между тем повышенная циклическая вязкость дает основание считать, что циклическая нагрузка воспринимается большим объемом металла, в результате чего повышается надежность работы чугуна но сравнению со сталью. Эти положения проверены и подтверждены ЦНИИТМАШем на установке для испытаний ударно-циклической прочности материалов [261]. [c.208]

Все изменения прочностных свойств материалов, происходящие при изменении их частоты собственных тепловых колебаний при тепловой обработке и деформировании, связаны с изменением только величины y- Следовательно, у может быть использована как количественная мера прочности, т. е. мера сопротивления разрушению, учитывающая временную и температурную зависимость прочности. Действительно, так как /Уо и То не меняются и известны, то знание y позволяет построить все семейство временных зависимостей прочности при разных температурах. В свою очередь, значение y может быть вычислено из временной зависимости, полученной при одной температуре [10] [c.22]

Для некоторых материалов сопротивление разрушению при сжатии оказывается выше, чем при растяжении, и потому для них определяют пределы прочности при сжатии Овсж- [c.12]

На сопротивление разрушению влияет число нагружепий. Не следует полагать, что материалы с относительно высоким сопротивлением дефектам при статических нагружениях сохраняют эти же свойства при усталостных нагружениях. Например, у аусте-нитных сталей, обладающих высокими пластическими свойствами, для сварных соединений с дефектами [юнижепие сопротивления усталостным и повторно-статическим нагрузкам имеет место в значительно более резкой степени, чем у ряда других материалов, например у малоуглеродистых сталей. [c.112]

Получаемый массив экспериментальных данных позволяет аттестовать материалы по сопротивлению разрушению при статическом, циклическом и ударном нагружении с определением предела усталости ст.ь статической (Кю) и циклической (Ki , К, ) трещиностойкости на основе испытаний крупногабаритных образцов линейной механики разрушения с построением (при циклическом нагружении) кинетической диаграммы усталостного разрушения (КДУР), а также показателей сопротивления разрушению при ударном нагружении -критические температуры хрупкости КТХ, ударная вязкость. [c.234]

Итак, сопротивление разрушению твердых тел определяется диссипативными процессами, в течение которых в материале происходит формирование зон поверхностных переходных слоев - зоны скопления дислокаций и аморфной зоны с фрактально пористой структурой. Показателем диссипативных свойств материала при самоподобном разрушении является фрактальная размерность, учитывающ.ая вклад в диссипацию энергии двух основных механизмов пластической деформации (образование зоны скопления дислокаций) и образования иесппошностей (образованиие аморфной зоны и переходного слоя вблизи вершины трещины). [c.131]

Необходимость расчета на сопротивление хрупкому разрушению определяется существованием хрупких или квазихрупких состояний у элементов конструкций. Основным фактором, определяющим возникновение таких состояний для сплавов на основе железа в связи с присущим им свойством хладноломкости, является температура. На рис. 3.1 показаны области основных типов сопротивления разрушению в зависимости от температуры. При температуре, превышающей первую критическую Гкрь для сплавов, обладающих хладноломкостью, а также для материалов (сплавы на основе магния, алюминия, титана), не обладающих хладноломкостью, в диапазоне рабочей температуры имеют место вязкие состояния. В этом случае предельные состояния наступают лишь после значительной пластической деформации и существенного перераспределения полей деформаций и напряжений в элементах конструкций. Скорость распространения возникающих вязких трещин в этих состояниях оказывается низкой. Вопросы несущей способности и расчета на прочность в этих условиях рассматривают на основе представлений о предельных упругопластических состояниях, анализируемых на основе методов сопротивления материалов и теории пластичности. Позднее возникновение и медленное прорастание трещин при оценке несущей способности, как правило, не учитываются. [c.60]

Способность многих материалов к пластической деформации сопровождается, как правило, повышением сопротивления разрушению, т. е. разруше 1И1о предшествует деформационное упрочнение, что имеет в технике исключительно важное значение. Тйкая способность определяет возможность не только придания изделиям нужной формы, но и дополнительного их упрочнения за счет различных технологических операций обработки давлением. Характерно, что даже обработка резанием без способности материала к неупругим деформациям, как в случае абсолютно хрупких материалов, была бы возможна только в очень ограниченных пределах. [c.5]

В первых публикациях по механике разрушения А. А. Гриффитс показал, что противоречия между теоретическим сопротивлением разрушению и реальной трещиностойкостью может быть объяснено наличием в материалах дефектов в виде трещин. Дая е в случае незначительных нагрузок концентрация напряягений у вершины трещин может достигать значений когезионной прочности. Позднее Г. Р. Ирвином было доказано, что локальные напряжения в устье трещины при статическом нагружении пропорциональны коэффициенту интенсивности напряжений К1 который может быть определен по формуле [c.136]

Стз), не отражающего всех особенностей работы металла в условиях эксплуатации конструкций. Следовательно, прогнозировать влияние того или иного вида напряженного состояния на работоспособность материала приходится на основании очень ограниченной информации. Восполнить этот пробел позволяет привлечение для анализа некоторых экспериментально установленных фактов и представлений о поведении материала в экстремальных точках пространства напряжений. Например, результаты многочисленных исследований поведения материалов в условиях всестороннего давления, а также известные представления о роли межатомных сил связи в процессе разрущения позволяют предположить, что либо при всестороннем равном сжатии разрущение вообще невозможно, либо для развития повреждений в этих условиях требуется гораздо больше усилий, чем при всестороннем равном растяжении. Следует также иметь в виду экспериментально установленный факт в ряде случаев, особенно если исследуемый материал имеет пониженную пластичность, в области двухосных растяжений (ст,>0 02>0 сг =0) сопротивление разрушению меньше, чем при одноосном растяжении, например, испытания [86] стали Х18Н9Т и углеродистой стали при отрицательной температуре [87]. [c.138]

Характер влияния различных факторов на зарождение трещин и их распространение в ряде случаев принципиально различается между собой [108]. Например, при усталостном разрушении во многих материалах сопротивление возникновению разрушения выше при мелком зерне, а сопротивление развитию разрушения повышается с укрупнением зерна. Такое явление наблюдалось, в частности, в литейных никельхромовых жаропрочных сплавах, в ряде алюминиевых сплавов и т. д. Существует мнение, что зарождение усталостной трещины в малой степени зависит от частоты приложения нагрузки, в то время как процесс распространения трещин зависит от частоты в гораздо большей степени [28]. При длительном высокотемпературном статическом нагружении существенно различие по характеристикам сопротивления возникновению и развитию разрушения между однотипными деформируемыми и литейными сплавами по первой характеристике литейные сплавы, как правило, значительно превосходят деформируемые, по второй — могут уступать. [c.8]

Сопротивление разрушению хрупких материалов характеризуется твердостью, обратно пропорциональной диспергируемости. Для измерения диспер-гируемости был изготовлен специальный маятник-диспергометр с двумя опорными конусами из твердого сплава Т15К6, имеющими радиус закругления при вершине порядка 0,2 мм. Образец монокристалла кальцита, выколотый по плоскостям спайности, с помощью настольного пресса укрепляли на плоском гори- [c.129]

Анализ интенсивностей напряжений (по Ирвину Ki = = EGIn) показывает, что разрушение наступит в момент достижения критического распределения напряжений, которое устанавливается уравнениями линейной теории упругости. Введенное Ирвином понятие критического коэффициента интенсивности напряжений (Kid Кпс Km ) является в настоящее время одним из критериев сопротивления металлических материалов хрупкому разрушению. В зависимости от формы и размеров тела и трещины, а также от способа нагружения тела этот коэффициент имеет различные значения. При этом рещение целого ряда краевых задач, которые представляют собой самостоятельную область теории упругости, сводится к определению коэффициента интенсивности напряжений. [c.25]

Принципиальным ограничением нрименения /-интеграла является то обстоятельство, что /-интеграл применим только к моменту страгивання трещины. В большинстве материалов это происходит в упруго-пластической области, так что после страгиваиия трещины материал обладает значительным сопротивлением разрушению. Поэтому в некоторых случаях /-интеграл может оказаться не достаточно представительным критерием оценки сопротивления разру- [c.18]

Принципиальным ограничением расширения сферы использования обоих критериев бс и Лс является их применимость только в условиях, когда не происходит роста трещины. Значительное повышение сопротивления разрушению, сопровождающее медленный рост трещины, характеризует лишь / -кривая. При проектировании оборудования для работы при низких температурах обсуждаемые характеристики (смещение при раскрытии трещины, /-интеграл и 7 -кривая) использую7 ся только для оценки вязкости разрушения материалов. [c.20]

При выборе сплава важно проводить сравнение по критической длине трещины, которая зависит от вязкости разрушения и уровня напряжения [см. уравнение (11)]. В большинстве методик величину допустимого напряжения рассчитывают, исходя из прочности материала. Поскольку критическая длина трещины пропорциональна отношению (Ki /g) , необходимо, чтобы высокопрочные материалы имели значительно большую вязкость разрушения, чем низкопрочные. Примерно одинаковое сопротивление разрушению имеет сталь с допустимым напряжением 207 МПа, которая по вязкости разрушения в 9 раз превосходит алюминиевый силав с допустимым напряжением 69 МПа. Подобным образом [см. уравнение (20)] скорость роста трещины усталости в большой мере зависит от величины действующего напряжения. Поэтому, сопоставляя различные сплавы по скорости роста треш,ины в координатах dajdN — К, величину АД следует нормировать по действующему напряжению (А7< /Аст). [c.23]

На основании аналогичных идей был сделан интересный количественный анализ процесса КР [215]. Предполагалось, что существует поле упругих гидростатических напряжений растяжения в вершине трещины, и это поле упругих напряжений взаимодействует с растворенными атомами из-за несовпадения размеров решетки раствора и растворенных атомов. Выполненная с учетом этого предположения количественная обработка на основе соответствующи.х положений диффузии показывает, что концентрация растворенных атомоа вблизи вершины трещины может очень быстро увеличиваться. Высокая концентрация растворенных атомов, как предполагается, способствует реакции с основным материалом по реакции первого порядка с образованием продуктов реакции с очень низким сопротивлением разрушению. Если рост трещины пропорционален скорости реакции, то получается следующее уравнение [c.287]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...