Методы определения раскрытия трещин

Роль данного критерия как оценки эксплуатационной способности материала отмечена в рекомендациях СЭВ P 3642—78. Металлы. Методы испытаний. Определение вязкости разрушения Ki при статическом нагружении и P 4450—74 Металлы. Методы испытаний. Определение раскрытия трещины S при статическом изгибе . [c.16]

Метод критического раскрытия трещины. Метод определения критического раскрытия трещины, основанный на принципах общей текучести в механике разрушения [8, 10], применяют уже более 10 лет. Испытание для определения критического раскрытия трещины [10] представляет собой изгиб образца при трехточечном нагружении. Расстояние, на которое перемещаются берега трещины при разрушении, используется как мера пластичности, предшествующей разрушению, и по нему вычисляют раскрытие у кончи- [c.211]

Существуют и расчетные методы определения раскрытия вершины трещины, но для тел и трещин сложной формы они сложны и недостаточно точны. [c.24]

Проект единой методики испытаний по определению раскрытия трещины опубликован на русском языке в книге Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению на с. 75. (М., Мир , 1972. 439 с. сил. Под ред. акад. Ю. И. Работнова). (Прим. ред.) [c.148]

Предлагаемый стандарт по определению раскрытия трещины описывает только экспериментальные методы измерений критических значений б . Вопрос о том, что считать за критические значения, и как использовать их на практике, не обсуждается. По указанным выше причинам следует считать правильным использование только величины б в спецификациях на материалы и при конструировании изделий. Сначала значениям б,- не придавали должного значения, равно как и необходимости контролировать ско- [c.153]

Самым эффективным методом определения параметров трещиноватости по керну следует, очевидно, считать микроскопическое исследование шлифов. Этот метод является единственным, с помощью которого возможно прямое определение раскрытия трещин. Метод состоит в том, что под микроскопом непосредственно измеряются раскрытие трещин, длина их следов в шлифе и площадь поверхности шлифа. В качестве обязательного условия метод предусматривает массовые измерения этих параметров во многих шлифах, изготовленных нз многих образцов — представителей исследуемого участка разреза. [c.154]

В качестве еще одного способа оценки установившегося процесса разрушения в области кончика трещины используется метод сопротивлений [34]. Поскольку этот метод не предполагает, что трещина распространяется линейно, ее эффективную длину можно выразить через податливость, определение которой основано, например, на перемещениях, связанных с раскрытием трещины. Это предположение будет действительно, если кривая сопротивления Кя а ) (или Сц а )), где а —эффективный прирост половины длины тре- [c.131]

Несмотря на эти недостатки, метод оценки смещения при раскрытии трещины находит широкое распространение, особенно в Великобритании. Использование этой характеристики имеет значительные преимущества перед другими методами линейной упругой механики в пластической области. Получено несколько полезных эмпирических соотношений, связывающих для данного материала смещение с длиной трещины и приложенным напряжением [18]. Методы определения б стандартизированы [19]. Их целесообразно использовать для сравнительной оценки вязкости разрушения материала. [c.17]

Установка, предназначенная для проведения испытаний на трехточечный изгиб, показана на рис. 4.4. Для определения перемещения раскрытия трещины (зазора трещины) использован датчик ползучести. Появление начальной трещины, которое предшествует неустойчивому разрушению, при испытании композитов может быть установлено методом акустической эмиссии или замерено по месту резкого падения нагрузки. [c.81]

Приведенные результаты ставят вопрос о правомерности использования уравнения (2.5), дающего завышенные значения при определении критических значений 4-интеграла. С другой стороны, использование уравнения типа (2.13) значительно усложняет методику определения 3 , так как требует одновременного проведения измерений раскрытия трещины Кроме того, некоторая условность при экстраполяции -кривой к линии затупления трещины связана с предположением, что Д/ = 5/2, тогда как, согласно исследованиям [53-56], связь между 5 и длиной зоны вытяжки зависит от уровня пластичности сталей. С этой точки зрения и учитывая неопределенность соотношения (2.5), метод определения 3 по максимальной нагрузке на диаграмме Р — Г оказывается более корректным по сравнению с рассмотренным, если при этом момент инициации трещины также соответствует максимальной нагрузке. Такие случаи обычно имеют место при выраженном хрупком разрушении, когда [c.42]

Методы определения динамических коэффициентов интенсивности напряжений при комбинированном типе раскрытия трещины [c.294]

Типичные кривые нагрузка—смещение для различных материалов и толщины представлены на рис. 70. Рис. 70, а иллюстрирует идеальное поведение. Общее разрушение или, по крайней мере, значительный рост трещины происходят при определенной нагрузке, до которой зависимость нагрузка—смещение линейна. Это значение нагрузки может быть прямо использовано для расчета Ki с помощью тарировочных таблиц. Зависимости нагрузка— раскрытие трещины при испытании недостаточно толстых образцов имеют вид кривых, показанных на рис. 70, е и г, когда общему разрушению или ограниченному продвижению трещины предшествует значительная пластическая деформация и, очевидно, достоверные значения Кю в этих условиях получить нельзя. В данном случае, если необходимы значения вязкости, нужно применить анализ / -кривых (гл. V, раздел 8). Рис. 70, б иллюстрирует переходное поведение материала, которое будет обсуждено в следующем разделе вместе с методом расчета параметров вязкости по возрастающей кривой нагрузки. [c.133]

Он основан на пропускании постоянного тока через образец, так что рост трещины, изменяющий электросопротивление образца, может быть зафиксирован по изменению напряжения между парой контактов, расположенных по обе стороны трещины. Этот метод был с успехом использован для обнаружения начала роста трещины в алюминиевых сплавах и некоторых сталях, однако в большинстве сталей рост трещины происходит настолько плавно, что не обнаруживает резких изменений потенциала при б,-. В этом случае за начало роста принимают момент, соответствующий некоторому условному потенциалу. Для регистрации страгивания вершины трещины использовали также пьезоэлектрические датчики, реагирующие на волну напряжений при возникновении трещины в данном случае точность метода опять зависит от скорости движения трещины. Изменение податливости благодаря росту трещины является одним из методов определения б образца, разрушающегося в условиях общей текучести. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разрушение вязких конструкционных материалов может начаться значительно раньше, чем будет достигнут максимум на диаграмме нагрузка—раскрытие трещины. [c.150]

Это означает, что трещина начнет распространяться, когда расстояние между двумя противолежащими точками 5 = 2v х = у = 0) на противоположных берегах трещины у ее вершины достигнет предельного значения. При этом пластическое течение у вершины трещины приводит к ее затуплению и расхождению берегов трещины один от другого на величину 5 у вершины. Один из методов экспериментального определения пластического раскрытия трещины 5с (трактуемой, как характеристика материала, оценивающая его трещиностойкость) состоит в доведении до разрушения балки на двух опорах с изгибающей силой посередине пролета (трехточечный изгиб). Па растянутой стороне балки имеются, предварительно выращенные, две одинаковые, рядом расположенные трещины. Полное разрушение происходит по одной из них, а на оставшейся трещине оказывается возможным замерить остаточное (пластическое) критическое раскрытие 5 = 5с которое образовалось в качестве разрушающего значения нагружающего усилия. [c.134]

Диаграммы разрушения замечательны тем, что любой параметр, оценивающий стадию разрушения, может быть выражен по определенному правилу через координаты какой-либо характерной точки диаграммы. Однако, помимо разработки методов построения таких диаграмм, возникает необходимость разделения эффектов, вносимых пластической деформацией и ростом трещины. Оба эти процесса при нагружении могут происходить одновременно и нередко оказывать одинаковое воздействие на показания измерительного прибора (например, раскрытие трещины, измеренное датчиком смещения, представляет собой сумму смещений от пластической деформации и роста трещины) [69. [c.235]

В статье указаны многие области, требующие проведения исследовательских работ. Возможно наиболее важным аспектом является создание научно обоснованного метода выбора конструкционных материалов с низкой прочностью и относительно высокой вязкостью. Это вызовет проведение определенного количества натурных имитирующих испытаний, для того чтобы установить критические размеры дефектов для всех частей конструкции. Результаты этих испытаний следует использовать для детальной оценки величины раскрытия трещины на образцах различной толщины. Их необходимо сравнить с соответствующими данными испытаний, проведенных с целью контроля качества. Необходима дальнейшая разработка компактных образцов для оценки параметров линейно-упругой механики разрушения, с тем чтобы расширить их применение (например, толстые материалы с ограниченной вязкостью разрушения или повышенной прочностью). В обеих областях необходима дальнейшая работа по изучению влияния геометрии конструкции и скорости нагружения. [c.252]

Метод, позволяющий рассматривать более вязкие материалы, основан на определении критических значений раскрытия трещины Для различных материалов и испытании на изгиб надрезанных образцов, толщина которых равна максимальной толщине стенки сосуда. По результатам этих испытаний рассчитывают вязкость разрушения. [c.255]

Наиболее перспективными и распространенными из этих методов являются энергетический метод определения критического значения J-интеграла для материала длиной толщины J деформационный метод определения критического раскрытия в вершине трещины 5 . [c.39]

В последующие годы резко усилился интерес к модели Леонова— Панасюка — Дагдейла. Была проведена большая работа по созданию и обоснованию методов определения критического раскрытия трещины, установлению пределов его применимости. Было обнаружено, что бк-модель и критерий КРТ хорошо описывают процесс разрушения довольно широкого класса материалов как металлических, так и полимерных. [c.55]

Достижение коррозионными трещинами определенного размера. Как правило, размер допускаемых трещин связан с чувствительностью метода, применяемого для обнаружения трещин. Для установления разрушающего воздействия среды и напряжений. В этом случае, когда очевидное разрушение не происходит, для раннего его обнаружения используют приборы микроскопию для наблюдения за поверхностью металла [1, 93], ультразвуковую дефектоскопию [27, 62], контролируют сигналы акустической эмиссии [96, 111] или раскрытие трещины [29]. Достижение наблюдаемым параметром заранее обусловленного критического уровня служит условием прекращения испытаний. Время достижения предельного состояния принимают за характеристику коррозионной стойкости, соответствующую условиям испытаний. [c.34]

Методы определения площади раскрытия трещин [c.37]

Наиболее простым способом определения параметров анизотропии горных пород является изучение и непосредственное измерение параметров трещиноватости на обнажениях коренных горных пород. Естественно, что этот метод носит сугубо качественный характер и применяется в основном на начальных этапах изучения трещинных коллекторов. Сам метод состоит в том, что на обнажениях непосредственно измеряются густоты систем трещин и элементы их ориентировки азимут и угол падения каждой системы. Предполагается, что на глубинах залегания пород-коллекторов нефти и газа раскрытие трещин во всех системах приблизительно одинаково [11]. [c.147]

Как уже было показано, все основные физические свойства трещинно-капиллярной модели горной породы определяются параметрами трещиноватости, т. е. числом и ориентировкой систем трещин в пространстве, их густотой и раскрытием трещин в каждой системе. Таким образом, если бы реальные горные породы находились в близком соответствии с описанной выше структурной моделью, то по данным о параметрах трещиноватости в образцах керна, поднятого из скважин, можно было бы оценивать трещинные пористость и проницаемость исследуемых пород. Очевидно, что единственным критерием возможности осуществления подобного пути исследования является сравнение полученных таким образом результатов определения физических свойств продуктивных горизонтов трещинных коллекторов нефти и газа с результатами гидродинамических методов их изучения. [c.153]

При изучении коррозионного растрескивания, а также при получении данных в опытах с использованием образцов с предварительно выращенной трещиной, все более увеличивается тенденция к измерению скорости развития трещины. В простейшем случае трещину можно измерить под микроскопом по окончании испытаний, считая, что скорость ее развития была постоянной В течение всего периода экспозиции образца если же трещина видна в течение опыта, то используются визуальные наблюдения. При этом, однако, возникают затруд-.нення, поскольку предполагается, что вид трещины на поверхности отражает ее рас-лоложение в глубине образца. Часто применяют косвенные методы определения длины трещины. Из них можно назвать метод измерения удлинения образца, раскрытия трещины, изменения электрического сопротивления образца и метод регистрации акустической эмиссии, которая иногда со- провождает распространение трещнны. [c.320]

В настоящее время для качественной оценки способности материала тормозить развитие магистральной трещины существует достаточно больпюй набор экспериментальных методов и соответствующих характеристик материала (точнее, образца из пего). Здесь будут рассмотрены несколько таких характеристик, представляющих не только качественный (для сравнения и выбора материалов и технологий), но и расчетный интерес. Последнее означает, что но такой характеристике возможно, на основании соответствующих критериев разрушения, вести расчеты па прочность с определением требуемых коэффициентов запаса. Эти характеристики (называемые характеристиками трещиностой-костп) Кс, Ки — критические коэффициенты интенсивности на-пря/кений при плоском напряженном состоянии и объемном рас-тя кении (в случае плоской деформации) бс — критическое раскрытие трещины в вершине (разрушающее смещение) Лс — упругопластическая вязкость разрушения h — предел трещино-стойкости. [c.123]

Экспериментально установленный факт нормального раскрытия берегов трещины при внешнем нагружении элемента конструкции по двум осям в соответствии с соотношением (6.31) позволил разработать расчетный метод определения размеров зон пластической деформации и раскрытия вершины трещины в условиях двухосного нагружения [59, 67]. На экспериментальных данных для сталей различных марок было показано, что в широком диапазоне для R = минус 1,0 0,38 и 0,55 имеется возможность получить близкие значения СРТ относительно расчетной величины AKgff (рис. 6.15). [c.312]

В Институте физико-технических проблем Севера ЯФ СО АН СССР для определения критерия раскрытия трещины применяется метод [35], основанный на использовании потока рентгеновского излучения. Через образец со сквозным надрезом перпендикулярно плоскости образца пропускается поток рентгеновских лучей интенсивностью /о. При этом подбирается такая величина /о, которая полностью поглощается исследуемым материалом заданной толщины, т. е. образец пропускает рентгеновское излучение только через сквозной надрез. Интенсивность рентгеновского излучения за образцом / регистрируется с помощью соответствующего датчика. Величина /к зависит от начальной интенсивности /о, площади надреза Р и региструющей площади датчика со. Если используется для этой цели сцинтилляцион-ный датчик со временем восстановления [c.32]

Метод R-кривых. Идея использования кривых сопротивления росту трещины (R-кривых) для определения критического коэффициента интенсивности напряжений (Кс) относительно нова. Разработан стандартный метод построения R-кривых [И]. Методика испытания и обработки данных для построения кривых дана в работах [12, 13]. Брунер и Сарно [2] разработали методику обработки R-кривых в упругой и пластической области. Метод построения R-кривых исходит из условия, что движущей силе для роста трещины, возрастающей по мере нагружения во время испытания, противодействует сопротивление росту трещины в материале (при медленном стабильном росте трещины). Зависимость между сопротивлением росту трещины и раскрытием трещины для данного материала выражена в виде R-кривой. Сопротивление росту трещины обозначается Кв и имеет ту же размерность, что и коэффициент интенсивности напряжений Кя определяют на образцах, нагружаемых по линии трещины. При этом виде испытания трещина создается в образце путем медленного расклинивания до тех пор, пока Кн не достигает максимального значения или [c.212]

Исходя из требований к минимальным значениям характеристик и результатов испытаний описанными выше методами, все исследованные стали могут считаться пригодными для работы при криогенной температуре эксплуатации (111 К). Однако только у нержавеющей стали 13Сг—19Мп обнаружены существенно более высокие характеристики основного металла, металла сварного шва и зоны термического влияния при определении критического раскрытия трещины и при построении R-кривых. [c.219]

Методы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости в условиях упругопластического деформирования требуют схематизации накопленного опыта испытаний. В этой области значительное развитие и наиболее широкое практическое приложение среди критериев нелинейной механики разрушения получили раскрытие трещины [11-13], коэффициент интенсивности деформаций в упругопластической области [14], энергетический З-интеграл [15-17] и предел трещиностойкости 1 [18-19], позволяющие анализировать закономерности разрушения, напряженно-деформированное состояние в вершине трещины на стадии ее инициации при значительных пластических деформациях и общей текучести материала, а также проводить оценку предельных состояний элементов конструкций с трещинами. [c.20]

Б соответствии с существующими зависимостями (см. табл. 1.2) по описанию скоростей распространения трещин при экспериментальных исследованиях их кинетики при циклическом нагружении по мере увеличения числа циклов N должны измеряться длина трещины I, размах номинального напряжения А(Т (для определения AKi), размах номинальной упругопластической деформации Де , размах перемещений берегов трещины Д0 (раскрытие трещины), размер пластической зоны г,. Для измерений используются различные динамометрические устройства (механические, гидравлические, упругие с датчиками сопротивления). Для измерения Де применяются механические, электромеханические, оптические, фотоэлектронные, индуктивные и другие типы де-формометров, рассмотренных в работах [34, 35, 111]. Перемещения, как указано в [34], также измеряются механическими, оптическими, электромеханическими, индуктивными, емкостными устройствами, как правило, с малыми базами (от 0,5 до 2—3 мм). Размер пластической зоны г, может быть определен с помощью интерферометров, фотоустройств с наклонным освещением, металлографических микроскопов. Для измерения длин трещин I наибольшее применение получили [35, 111] следующие методы оптические, электросопротивления, электропотенциалов, ультразвуковые, токовихревые, датчиков последовательного разрыва,. 4ц1носъемки и др. [c.219]

Выдвинутый Уэллсом в работе [23] TOD-критерий хрупкого разрушения был развит благодаря поддержке Британского общества инженеров-сварщиков, однако связанные с этим критерием вычислительные проблемы и сложности экспериментального определения раскрытия вершины трещины [24] препятствовали его широкому распространению. Тем не менее благодаря развитию численных методов за последние годы эти проблемы в значительной мере (если не полностью) сняты, и, несмотря на то, что в США в последнее десятилетие большие усилия были затрачены на то, чтобы внедрить критерий /-интеграла, все большее внимание начинает привлекать критерий TOD [13]. [c.54]

Важным преимуществом фрактографического метода является возможность прямого определения критического раскрытия трещины, что позволяет получить фрактографические аналоги деформационного критерия бс и энергетического параметра J Инженерное значение приобретает также фрактографический способ определения скорости роста усталостной трещины по величине шага усталостных бороздок (МР-189—86). Этот способ может быть использован при построении отдельных участков КДУР, а также при экспертизе и диагностике аварийных разрушений деталей машин, конструкций и сооружений. [c.349]

В последнее время наблюдается быстрый прогресс в улучшении техники вычислений, используемой в методах граничных элементов. Это улучшение аналогично введению изопараметри-ческих элементов в методе конечных элементов. Статьи [28] и [421 иллюстрируют эту тенденцию. В дополнение к этим вычислительным усовершенствованиям были разработаны процедуры для решения определенных типов нелинейных задач. В [2, 33, 35, 511 обсуждаются методы, позволяющие рассматривать упругопластическое поведение материала, а в [15] дана процедура для моделирования нелинейных граничных условий, которые возникают, когда на плоскости ослабления (например, на геологическом нарушении) возможно скольжение или раскрытие трещины. [c.15]

Раскрытие трещины и общий механизм хрупкого разрушения. Трудность применения метода линейной механики разрушения к сравнительно вязким конструкционным сталям низкой и средней прочности объясняется тем, что в этих случаях разрушение может быть связано со значительной локальной пластичностью. В таких материалах во время испытания образцов стандартных размеров с надрезом при нормальных скоростях деформации перед разрушением впереди напряженной трещины может распространяться пластическая зона. Вследствие этого невозможно проанализировать упругое напряженное состояние и вычислить показатель вязкости разрушения Кс- Уэллс (1969 г.) разработал метод, приняв, что неустойчивое распространение дефекта происходит при его критическом раскрытии около вершины (критическое раскрытие трещины или OD). Он предполагал, что это значение одинаково для реальных конструкций к образцов небольших размеров подобной толщины. Экспериментальное подтверждение было получено несколькими специалистами. Например, результаты определения разрушающих напряжений для охрупченных труб высокого давления из сплава циркония хорошо согласовывались с данными испытаний на изгиб образцов небольших размеров с надрезом для исследования критического раскрытия трещины (Фернихауф и Уоткинс, 1968 г.). Хорошее соответствие наблюдалось между поведением материалов при инициирующих испытаниях широкого листа и на изгиб образцов натурной толщины для выявления величины критического раскрытия трещины (Бурде-кин и Стоун, 1966 г.). В условиях малой пластической деформации можно показать, что усилие распространения трещины G есть произведение предела текучести Оу и критического раскрытия трещины б [c.236]

А. Уэллса, предположивших, что даже при значительной пластической деформации можно использовать раскрытие трещины как меру энергии, за,трагиваемой на распространение трещины. Стандартизация метода определения критического раскрытия в вершине трещины позволила унифицировать технику и методику определения 5 и значительно уменьшить трудности, возникающие при сопоставлении результатов испытаний, полученных на образцах различной формы. В соответствии с ГОСТ 25.506-85 критическое раскрытие трещины 5 взаимное перемещение берегов трещины в ее вершине, характеризующее предельную способность материала к пластической дефф-мации в зоне трещины при ее страгивании, определяют расчетом при возникновении разрушения по значениям (рис. 16), измеренным в соответствующих сечениях образца в процессе 1 спытаний. [c.40]

Эта методика требует точного измерения величины нагрузки в момент скачка, что осуществляется применением пьезоэлектрического датчика, укрепленного на образце, и фонографа. Необходимая толщина материала при этом методе существенно меньше, чем при определении Ки и Gi , также меньше и число необходимых испытаний для определения критической толщины образца. Однако необходимость подбора требуемой толщины материала остается, так как при испытании образцов, толщина которых недостаточна, скачка вообще не происходит. У. Браун и Дж. Сроули [1] предлагают определять нагрузку при скачке по допуску на отклонение смещения (раскрытие трещины) от линии упругого смещения (аналогично определению предела текучести). [c.131]

Линк и Мунц [270] на примере сплава Ti—6А1—4V также показали, что характер структуры оказывает существенное влияние на вязкость разрушения титановых сплавов. Для определения значения Xi был использован метод изгиба прямоугольных образцов высотой 28 и толщиной 14 мм с острым надрезом глубиной 14 мм. Образцы подвергали повторным нагружениям и записывали кривые зависимости раскрытия трещины от нагрузки, а также по изменению электросопротивления регистрировали появление новой поверхности разрушения. [c.261]

В связи с тем, что экспериментальный метод определения оре-щиностойкости довольно длителен и трудоемок, был опробован расчетно-теоретический метод оценки трещиностойкости, описанный в работах чехословацких ученых [4]. Этот метод позволяет оценить возмокцую ширину раскрытия трещины в зависимости от свойств материала покрытия [c.101]

Если межзерновая проницаемость блоков сравнима с трещинной проницаемостью, суммарный установившийся фильтрационный поток будет просто складываться из порового и трещинного потоков. Но, как показывают многочисленные геологические и геоло-го-промысловые исследования [11, 22], трещины в горных породах распределяются не хаотически, а по определенным систехмам, при этом раскрытие трещин в пределах одной системы с достаточной точностью можно принять постоянным. Более того, на глубинах залегания продуктивных трещинных коллекторов раскрытия трещин в разных системах мало отличаются друг от друга и составляют в среднем 20—30 мкм. В этих условиях достаточно большая группа методов исследования дает возможность получить более или менее полную информацию о структуре трещинного (частный случай порового) пространства, что открывает новые пути для чисто теоретических расчетов фильтрационных и емкостных характеристик по данным геометрии трещин. Таким образом, структуру трещинно-порового пространства трещиноватых горных пород можно представить себе в виде некоторой структурной модели, состоящей из пористых блоков и рассекающих эти блоки трещин. Подобная модель должна прежде всего предусматривать установление количественных связей между параметрами трещиноватости (геометрией пор) горных пород и ее емкостными и фильтрационными свойствами (см. рис. в.1). [c.134]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...