Механизм хрупкого разрушения

Можно привести следующую схему механизма хрупкого разрушения конструкции при наличии в ней остаточных напряжений. В конструкции всегда имеются резкие изменения сечения и различного рода дефекты, что создает местное повышение напряжений и объемное напряженное состояние. В случае эксплуатации конструкции при низкой температуре металл на участках с резкими концентраторами напряжений может переходить в хрупкое состояние. Однако для того, чтобы в этих местах могла при статической нагрузке зародиться трещина, необходимы средние напряжения выше предела текучести металла. Рабочие напряжения в конструкциях, как правило, всегда бывают ниже предела текучести. Поэтому при статических условиях нагружения нет оснований ожидать зарождения развивающейся трещины. Если же в районе расположения резкого концентратора напряжений имеются значительные растягивающие остаточные напряжения, то достаточно небольшого импульса, чтобы появилась и начала распространяться хрупкая трещина. [c.221]

Таким образом, при больших нагрузках и низких температурах процесс разрушения твердых аморфных полимеров происходит по механизму, близкому к механизму хрупкого разрушения. При малых напряжениях и высоких температурах процесс разрушения усложняется и состоит из двух стадий медленного развития трещин серебра и образования обычных трещин разрушения. При этом первая стадия занимает основную часть времени и временная зависимость прочности определяется в основном этой стадией. [c.119]

Можно высказать предположение, что на этом участке механизм хрупкого разрушения в вершинах трещин для кривых 2 и 3 различен (см. рис. IV.7). [c.131]

Описанный механизм хрупкого разрушения типичен для локального нагрева ненарушенного материала (например, образование трещины в толстостенном стакане с быстро налитой горячей водой). [c.111]

В хрупком состоянии разрушению не предшествует существенная пластическая деформация. При этом возникают условия для быстрого развития трещин как ранее образовавшихся, так и новых. С быстрым развитием трещин, образованию которых сопутствуют малые пластические деформации, связан механизм хрупкого разрушения. Хрупкое разрушение имеет место в высокопрочных сталях, чугунах, мягких углеродистых сталях, работающих при низких температурах, а также в конструкциях больших габаритных размеров и толщин, в сварных и литых изделиях. Причиной образования хрупкой трещины является местное исчерпание пластичности. В линейной механике разрушения показано, что усилия, приложенные перпендикулярно имеющейся трещине, вызывают на ее концах напряженное состояние, могущее вызвать разрушение при номинальных напряжениях ниже предела текучести [27]. [c.120]

Делались попытки объяснить механизм хрупкого разрушения на основе Теории трещин. Известно, что экспериментальные значения предела прочности материалов во много раз меньше тех, которые получаются, если считать, что разрушение сопровождается разрывом молекулярных связей. Для объяснений этого несоответствия А. Гриффитс предложил считать причиной разрушения тонкие микротрещины. В качестве модельной задачи им рассмотрено, с привлечением дополнительных соображений, напряженное состояние растягиваемой среды вблизи эллиптического отверстия. Из этих соображений можно получить следующую формулу для предела прочности [c.262]

Жидкие среды могут повышать и понижать разрушающее напряжение и предельную деформацию кристаллов. Среды 2-й группы увеличивают прочность и пластичность, а среды 3-й группы снижают их. Среды 1-й группы вызывают явления коррозии под напряжением и хрупкости под действием жидких металлов. Механизм хрупкого разрушения под действием жидких металлов основан на понижении свободной энергии данного твердого металла на границе с расплавом, т. е. работы образования новых участков поверхности в ходе деформации и разрушения в микромасштабе это явление соответствует облегчению разрыва и перестройки межатомных связей в присутствии определенных адсорбированных атомов или молекул. Таким образом, химически активная жидкая среда может вносить в механизм разрушения специфические химические эффекты . [c.44]

Третья и четвертая теории прочности. При изучении тел, способных испытывать значительные пластические деформации (важнейшим примером таких тел являются металлические тела), еще до вопроса о разрушении возникают вопросы, касающиеся пластической деформации, прежде всего, вопрос о критерии ее возникновения. Внешне этот вопрос сходен с вопросом о критерии разрушения. В частности, и здесь имеют значение не только сами величины главных напряжений, но и отношения между ними (см. п. 1 в этом параграфе). Сходство,. однако, исчезает, как только мы обращаемся к причинам в то время, как основным механизмом хрупкого разрушения является отрыв, пластическая деформация реальных тел, как уже упоминалось, обусловливается необратимыми относительными сдвигами элементов структуры тела. [c.123]

Влияние температуры и скорости деформации можно объяснить с помощью дислокационных представлений о механизме хрупкого разрушения твердых тел. Образованию зародышевых трещин предшествует накопление дислокаций перед каким-либо препятствием, задерживающим их движение. Зародышевая трещина возникает тогда, когда число дислокаций в скоплении достигает некоторого критического значения, зависящего от модуля упругости и поверхностной энергии деформируемого твердого тела. Число дислокаций в скоплении зависит от соотношения скоростей двух процессов. Один из них — поступление новых дислокаций в скопление. Число дислокаций, которое генерирует источник дислокаций в единицу времени, примерно пропорционально скорости деформации е. Второй процесс — уход дислокаций из скопления путем преодоления ими потенциального барьера и, созданного препятствием. Как и для любого термически активируемого процесса, скорость ухода дислокаций экспоненциально зависит от температуры, т. е. она пропорциональна множителю . Поэтому при повышении температуры ско- [c.238]

Для выяснения механизма хрупкого разрушения металлов в присутствии поверхностно-активных металлических расплавов полезно провести сравнение соответствующих закономерностей с закономерностями при обычно хрупком разрушении металлов (например, при достаточно сильном охлаждении). [c.239]

С практической точки зрения хрупкое разрушение гораздо важнее, чем вязкое. Это наиболее опасный вид разрушения, идущий катастрофически быстро и под действием сравнительно низких напряжений. Поэтому сведения о механизме хрупкого разрушения и условиях, которые ему способствуют или его затрудняют, особенно важны. [c.82]

Б. А. Галанов и О. И. Григорьев [5] выявили аналогичное влияние перечисленных выше основных факторов на механизм хрупкого разрушения при использовании инденторов в форме пирамиды. [c.631]

В то же время требуется учитывать ряд особенностей механизма хрупких разрушений (см. 2.3). [c.47]

РОЛЬ УСТАЛОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ В МЕХАНИЗМЕ ХРУПКИХ РАЗРУШЕНИЙ МЕТАЛЛА ЭКРАННЫХ ТРУБ [c.77]

Приведенные данные позволяют утверждать, что при изучении механизма хрупкого разрушения следует учитывать различие в роли краевых и винтовых дислокаций. Известно, что подвижность краевых и винтовых дислокаций по-разному меняется с температурой и скоростью деформации [229, 230]. В связи с этим можно ожидать, что сходные объекты при различных условиях деформирования могут обнаружить как зависимость типа А, так и типа Можно предполагать поэтому, что дальнейший анализ соотношения нормальных и скалывающих напряжений при разрыве кристаллов позволит детальнее выяснить ряд вопросов, связанных с температурно-скоростной зависимостью условий хрупкого разрушения [131, 137]. [c.197]

О механизме хрупкого разрушения металлических монокристаллов в присутствии адсорбционно-активных расплавленных покрытий -. ........ 169 [c.302]

К а с а T к и H B. . Структура и механизм. хрупкого разрушения стали. Киев, 1964. [c.521]

При рассмотрении механизма хрупкого разрушения сталей при коррозии под напряжением необходимо иметь в виду, что при одновременном воздействии статических растягивающих напряжений (внешних или внут ренних) и коррозионной среды может происходить коррозионное и водородное растрескивание. [c.37]

МЕХАНИЗМ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ 407 [c.407]

МЕХАНИЗМ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ 409 [c.409]

Полученные результаты не позволили установить четкой зависимости адгезии от режимов напыления из-за большого разброса данных измерений, что связано с механизмом хрупкого разрушения. Однако было отмечено, что при электродуговой металлизации прочность сцепления покрытий получается несколько лучше, чем [c.220]

Вопрос о возможности реализации в трубопроводах механизма хрупкого разрушения является спорным. [c.177]

Описанный механизм характеризует так называемое хрупкое разрушение. Хрупкому разрушению предшествует пластическая деформация до достижения трещины критического размера и затем хрупкое бездислокационное разрушение. [c.72]

Необходимо отметить, что хрупкие разрушения реализуются не только в природно-хрупких материалах. При определенных условиях пластичные стали могут разрушаться пс механизму хрупкого разрушения в результате действия ряд охрупчивающих факторов, которые можно разделить на тр1 основные группы [c.118]

В середине XX века происходили специфические аварии и катастрофы на некоторых типах морских судов американской и японской постройки. Особенность этих аварий заключалась в том, что по корпусу судна внезапно проскакивала многометровая трещина. В отдельных случаях суда переламывались пополам по механизму хрупкого разрушения, подобно стеклянным. Однако исследование качества материала не подтвердило первоначальных предположений о его охрупчивании. Более того, расчеты на прочность указывали, что нормальные напряжения а в наиболее угрожаемых зонах корпуса были много ниже не только предела пропорциональности Стрг, но и предела выносливости сг ]. [c.414]

Выше упоминалось о возникающей перед трещиной упру-гопластическон области. В центральной ее части возникает трехосное растяжение, а по концам — двухосное (рис. 24.3). По классификации Давиденкова—Фридмана (см. гл. 6) напряженное состояние первого элемента следует отнести к жестким , а второго — к мягким напряженным состояниям. Известно, что чем более жестким является вид напряженного состояния, тем вероятнее становится реализация механизма хрупкого разрушения. В данной ситуации развитие трещины нормального отрыва как раз и отвечает признакам хрупкого разрушения отрывом (см, рис. 24,5а). Здесь ось z совмещена с фронтом растущей трещины. [c.428]

Обычная хладноломкость (разрушение сколом) переходит у а-сплавов промышленной чистоты в зернограничную хрупкость, что и приводит к снижению значений ударной вязкости и повышению порога хладноломкости. Видно, что а-сплавы высокой чистоты всегда разрушаются транс-кристаллитно хрупко (см. рис. 92, II, а) в то время, как фрактограммы поверхностей изломов ударных образцов а-сплавов промышленной чистоты свидетельствуют о действии двух механизмом хрупкого разрушения интеркри-сталлитного и транскристаллитного (см. рис. 92, III, а). [c.215]

Необходимо различать разрушение вследствие потери целостности 4 и хрупкое разрушение 8 как результат постепенного накопления повреждений. Внешний вид образцов после разрушения может быть сходным, однако анализ структуры разрушенных образцов показывает, что во втором случае множество малых трещин пронизывает весь образец, а финальная трещина проходит через эти малые трещины. Типичный пример — разрушение образца из высокопрочного однонаправленного композита при растяжении в направлении волокон (см. также 4.11—4.13). Эксперименты показывают, что волокна разрушенного образца обычно бывают раздробленными на небольшие отрезки, и финальная трещина проходит в основном через места разрыва отдельных волокон. Другой пример — разрушение некоторых горных пород и силикатных материалов при сжатии, которое часто сопровождается множественным растрескиванием. Механизмы хрупкого разрушения 2 и 5 следует трактовать как предельные случаи механизмов зарождения и роста макроскопической трещины типа последовательности 1—3—5—6—7. При этом 1 Р. где р — характерный размер структурного элемента. [c.138]

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]

Важной областью применения новейших концепций механизма разрушения является рассмотрение старых систем оружия. Конструкторы, хорошо владеюш ие опытными методами проектирования и хорошо осведомленные о последних данных, касаюш ихся механизма хрупкого разрушения, могут установить те крайние случаи, при которых современные надежные конструкции могут стать ненадежными, если их видоизменить с целью удовлетворения лишь немного более жестким требованиям. Различные катастрофические разрушения конструкций, уменьшение веса которых достигалось за счет использования более прочных металлов в уш ерб надежности, подтверждены документами. В большинстве таких случаев, если бы конструктор осознавал опасность нарушения рекомендаций, данных в руководяш их материалах, этих разрушений можно было бы, избежать. Однако объем информации о хрупком разрушении настолько велик, что трудно освоить полезные современные понятия о механизме разрушения, поэтому многие конструкторы продолжают опираться в своей деятельности на более освоенные и простые экспериментальные методы. [c.262]

Шевронный рисунок исследовала Типпер, чтобы тщательно изучить фактические разрушения. В лаборатории она получила хрупкие трещины и решила их остановить в образце так, чтобы можно было исследовать вершину трещины и неразрушенный материал за ней. Тщательно изготовив шлифы перпендикулярно поверхности трещины недалеко от ее вершины, она определила форму фронта разрушения и установила, что маленькие зарождающиеся трещины располагаются внутри неразрушенного металла впереди основного фронта. В докладе Комитету сварки судов Адмиралтейства (1948 г.) она не смогла дать ясных объяснений разрушений в судне вследствие хрупкости стали под действием температуры, а также подробного описания механизмов хрупкого разрушения по шкале величины зерна вблизи активного фронта. [c.394]

Вязкое разрушение происходит после значительной пластической деформации (десятки процентов). Это наименее опасный вид разрушения, и ему уделяют не так много внимания, как хрупкому. Тем не менее анализ вязкого разрушения очень важен. Он позволяет, в частности, лучше понять механизм хрупкого разрушения и наметить меры его предотвращения. Вязкое разрушение важно при анализе поведения металлов в условиях обработки давлением,- где создаются зиачительные пластические деформации, и разрушение, в том числе вязкое, недопустимо. [c.78]

Е. Д. Щукин и В. И. Лихтман (1958, 1959) высказали следующее предположение относительно механизма хрупкого разрушения тел, имеющих произвольные дислокационные неоднородности. При разрушении металлов наблюдаются две основные стадии. На первой из них происходит зарождение и развитие равновесных трещин под действием скалывающих напряжений в местах с высокой концентрацией напряжений. На второй стадии трещины под действием нормальных напряжений переходят от равновесного состояния к спонтанному распространению по всему сечению монокристалла. Эти оба процесса, естественно, облегчаются при понижении свободной поверхностной энергии в результате внедрения поверхностно-активных частиц внутрь кристалла по дефектным участкам структуры. Такая модель мoжeт служить теоретическим обоснованием известного опытного факта о постоянстве произведения нормальных и скалывающих напряжений при хрупком разрыве, что позволяет выбрать эту величину произведения в качестве меры прочности монокристалла. [c.440]

Повреждения первого типа происходят на барабанных котлах, использующих любые виды топлива и имеющих самый различный, в том числе и низкий уровень тепловых нагрузок на экранные трубы. Что касается хрупких бездеформационных повреждений второго типа, то они наблюдаются в основном на теплонапряженных котлах давлением 11 МПа и особенно 15,5 МПа. Как правило, на этих котлах наряду с хрупкими повреждениями второго типа одновременно отмечаются и пластичные повреждения первого типа. В отличие от достаточно изученных коррозионных повреждений первого типа причины и механизм хрупких разрушений второго типа требуют специального рассмотрения (см. 2.3, 2.4). Их профилактика затруднена в связи с практическим отсутствием коррозионного износа стенки трубы в месте разрушения. Если повреждения первого типа происходят в основном через десятки тысяч часов эксплуатации, то для коррозионного разрушения второго типа бывает достаточно немногих десятков часов. Меры борьбы с повреждениями первого типа не всегда позволяют предупредить бездеформационные разрушения второго типа, связанные с водородным охрупчиванием металла экранных труб. Такие профилактические мероприятия, как создание на внут- [c.45]

В предыдущем параграфе было показано, что закономерности хрупкого разрушения металлических монокристаллов под действием сильно поверхностно-активной среды — жидкого металлического покрытия — очень близки к закономерностям разрушения тех же кристаллов, когда они приведены в хрупкое состояние иным способом (понижением температуры деформации). Совершенно очевидно поэтому, что выяснение механизма охруп-чивающего действия сильно адсорбционно-активной среды на металлические кристаллы требует прежде всего тщательного анализа механизма хрупкого разрушения этих монокристаллов в обычных условиях — в отсутствие такой среды. [c.169]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...