Деформации, напряжения и условия разрушения при сложном напряженном состоянии

ДЕФОРМАЦИЯ, НАПРЯЖЕНИЯ И УСЛОВИЯ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ [c.76]

Выражение для поврежденности качественно верно отражает кинетику разрушения быстрое разрушение сначала, когда рвутся слабые и перенапряженные связи, и затем замедление разрушения при выравнивании нагрузок на связях. Основным достоинством теории длительной прочности А. А. Ильюшина является то, что она описывает процесс разрушения в условиях сложного напряженного состояния. Однако эта же общность теории осложняет ее экспериментальную проверку и внедрение в инженерную практику. Упрощенный вариант теории А. А. Ильюшина предложил В. В. Москвитин. Теория разрушения, предложенная В. В. Новожиловым, является синтезом теории накопления повреждений и теории хрупкого разрушения. Она базируется на двух основных соотношениях уравнении накопления повреждений и условий разрушения, предполагающих, что разрушение наступает тогда, когда интенсивность пластических деформаций достигает некоторого предельного значения. Этот критерий также применим для случая сложнонапряженного состояния. [c.61]

Существование такой общности подтверждается общими аналитическими зависимостями, которые описывают разрушение металлов и сплавов при фрикционной и объемной усталости. Уравнение Коффина, характеризующее разрушение металлов и сплавов в условиях объемной малоцикловой усталости, было получено для трения путем количественной оценки периодичности структурных изменений поверхностных слоев при испытании стали 45 на модели фрикционного контакта [121]. Эти же исследования позволили выявить особенности процесса трения, связанные с градиентом деформаций и напряжений по глубине. В целом они показывают, что, несмотря на своеобразие поведения поверхностных слоев материалов при пластическом деформировании и специфику нагружения при трении, связанную с локализацией изменений и разрушения в тонком поверхностном слое, дискретностью контакта, возможными локальными вспышками температуры, сложным напряженным состоянием, большими, близкими к предельным напряжениями на контакте, между разрушением металлов и сплавов при фрикционной и объемной усталости пет принципиального, качественного различия. [c.105]

Остановимся на формуле суммирования повреждений (3.37), которая получена на основе силовой модели длительного разрушения. Эту формулу обычно применяют для оценки долговечностей при ползучести [10, 18, 39] причем в условиях сложного напряженного состояния в числитель каждой дроби должно войти приращение величины е на й-й ступени деформирования. Принципиальных трудностей вычисление этих приращений не вызывает, так как формула (2.49) или (2.50) позволяет определять приращения компонентов вязкопластических деформаций eT ) на любой ступени нагружения, после чего для этой ступени находится модуль приращения вектора R,, определяемого согласно (2.20). Эта величина, умноженная на i/ 2/3, и составит в соответствии с выражением (2.28) приращение инварианта Одквиста el на данной ступени нагружения. [c.92]

Изнашивание является одним из видов поверхностного деформирования и разрушения материалов, осуществляемых в условиях сложной схемы напряженного состояния. Даже при очень малых нормальных нагружениях деформация единичного контакта носит упругопластический или пластический характер. Приложение сдвигающих сил при относительном перемещении контактируемых поверхностей создает облегченные условия к пластическому оттеснению материала, нарушению сплошности адсорбированных пленок окислов и, при благоприятных условиях взаимодействия, к образованию металлических связей. Даже при ничтожно малых скоростях скольжения, когда влиянием элементов температурного поля можно пренебречь, величина остаточного оттеснения материала существенно зависит от характера движения. По этому при разработке методики и создании установок для проведения лабораторных испытаний необходимо стремиться к тому, чтобы характер движения элементов пары трения и условия взаимодействия контактирующих неровностей соответствовали или приближались к реальным условиям работы соответствующих деталей машин и механизмов. [c.229]

В общем случае в результате сложных геометрических форм конструктивных элементов и специфических сочетаний режимов механического и теплового нагрул<[ений напряженное и деформированное состояния опасных зон оказываются многокомпонентными. Однако в поверхностных объемах детали реализуется преимущественно плоское напряженное состояние (корпус паровой турбины, элементы трубопроводов и др.). Поэтому для характеристики закономерностей разрушения можно использовать данные, получаемые при испытаниях в условиях сравнительно простых напряженных состояний. На рис. 2.52 приведены кривые усталости, построенные на основании расчета (через условные упругие напряжения) в приведенных деформациях [в соответствии с теориями наибольших деформаций (У), наибольших касательных напряжений (2), энергии формоизменения (5)] и в интенсивностях деформаций (4). [c.115]

Проблема разрушения при ползучести толстостенной трубы под действием внутреннего давления при высоких температурах поддается сравнительно простому теоретическому анализу как проблема ползучести осесимметричного тела в условиях сложного напряженного состояния. Экспериментальные исследования в этом случае также можно провести сравнительно просто. Одновременно следует указать, что эта проблема является очень важной с практической точки зрения, так как при исследованиях непосредственно определяется длительная прочность цилиндрических деталей типа котельных труб или сосудов давления. Деформация лол-зучести и распределение напряжений для этого случая описаны в разделе 4.2.2 в данном разделе авторы обсуждают особенности разрушения при ползучести. [c.144]

При оценке прочности конструкций различных деталей, машин и сооружений необходимо учитывать, что они часто работают в условиях сложного напряженного состояния. В зависимости от условий работы материал этих конструкций может находиться в различных механических состояниях. Как правило, если внешние нагрузки не превышают некоторой величины (зависящей от материала и вида напряженного состояния), то материал находится в упругом состоянии. При больших нагрузках могут обнаруживаться заметные остаточные деформации и даже местные треш ины. В первом случае материал переходит в пластическое состояние, во втором - в состояние разрушения. [c.98]

Основным назначением определения ударной вязкости при изгибе является оценка работоспособности материала в сложных условиях нагружения и склонности металла к хрупкому разрушению. При этом испытывается образец с надрезом, что обеспечивает объемное напряженное состояние металла. Вследствие концентрации деформации в малом объеме возникает высокая локальная скорость деформации. Образцы разрушают ударом маятника, падающего на грань, противоположную надрезу, со скоростью 4—7 м/с. Для проведения испытаний служат маятниковые копры (ГОСТ 10708—82), принцип работы которых ясен из схемы, изображенной на рис. 2.7 техническая характеристика приведена в табл. 2.17. Работу К, затраченную на деформацию и разрушение образца, определяют с точностью до 1 Дж по заранее отградуированной шкале либо расчетом — по зиачениям угла подъема маятника до (а) и после (Р) удара [c.36]

При определении предельных усилий, т. е. несущей способности элементов конструкций, используют характеристики сопротивления материалов пластическим деформациям (пределы текучести или ползучести). и разрушению (пределы прочности, критические деформации или глубины трещин, число циклов или время, необходимое для образования трещин). Для сложных напряженных состояний используют условия пластичности или ползучести, а также критерии прочности (применительно к статическому или циклическому нагружению). [c.7]

Разрушение в заданных условиях начинается не сразу, а по достижении определенных нагрузок на образец и степеней его удлинения. Последние, как макроскопические (измеряемые) характеристики, при сложнонапряженном состоянии образца связаны с разрушающими напряжениями и деформациями в вершине растущего надреза сложным образом. Эта связь определяется геометрией (формой и размерами) образца, длиной нанесенного на нем надреза. При прорастании надреза (раздире) раздирающая нагрузка в зависимости от формы образца может непрерывно возрастать вплоть до разделения образца на две части (см. рис. 4.1.7, а, б, в, г, д) или колебаться вокруг некоторого постоянного значения (рис. 4.1.9) после начала [c.199]

Инструмент холодного деформирования работает в условиях повышенного износа, при различном характере нагружения (плавное и ударное), значительных нагрузках до 220 250 кгс/мм (2200—2500 МН/м ) и более, при нагреве (до 100° С и выше) и резких перепадах температур (до 80—90° С), т. е. находится в сложно-напряженном состоянии. Поэтому данный инструмент должен обладать высокой твердостью и износостойкостью, достаточной вязкостью и малой деформируемостью при закалке, высоким сопротивлением пластической деформации и хрупкому разрушению, достаточной прокаливаемостью и теплостойкостью на него не должен налипать металл. Малая деформируемость при закалке необходима для инструмента сложной формы. [c.279]

Износостойкость — весьма сложное свойство, зависит от состояния и качеств инструментальной стали, а также от состояния сопряженной пары и условий эксплуатации инструментов. Износ сопровождается не только физическим разрушением рабочего слоя и потерей массы металла, но и пластическим деформированием рабочей кромки и, следовательно, изменением ее состояния, а также размеров и формы. Износостойкость инструментальных сталей тем выше, чем больше сопротивление пластической деформации в условиях контактного приложения нагрузки. При таком напряженном состоянии твердость в определенной степени характеризует износостойкость, которая возрастает с повышением твердости. Поскольку поверхностный слой инструментов может значительно разогреваться, важно, чтобы высокое сопротивление деформации и твердость не снижались при нагреве. Поэтому износостойкость инструментальных сталей характеризуют высокие твердость и теплостойкость. [c.1186]

Обратим внимание на то, что если в случае моделирования только напряженных состояний при постоянной температуре и упругом деформировании достаточно, чтобы деформирование моделируемого и модельного материалов было упругим, то в случае, когда предполагается доведение конструкции до разрушения, необходимо подбирать материал таким образом, чтобы условия достижения предельных состояний для них были подобными. Еще более важным и сложным вопросом является необходимость подобия кривых деформирования в случае наличия не только упругих, но и пластических деформаций. [c.31]

В области В разрушение происходит довольно сложным путем. Образец не настолько тонок, чтобы разрушение осуществлялось по механизму соскальзывания , действующего в области Л, и не настолько толст, чтобы мог разрушиться в условиях плоской деформации. В этой области толщина образца такова, что центральная область и края сравнимы по размерам. Последовательность этапов разрушения может быть прослежена по кривой нагрузка— смещение (см. рис. 54, б). Нагрузка, прилагаемая к образцу с трещиной, достигает значения Рр (соответствующего напряжению Ор на рис. 54, б), при котором в центре образца трещина может распространиться на некоторую длину путем отрыва. В очень толстом сечении это явление приведет к катастрофическому разрушению всего образца, так как разрушение отрывом охватит довольно значительную часть сечения, но в промежуточной области толщин на долю боковых частей поперечного сечения приходится столь большая часть общей нагрузки, что при достижении приложенной силой значения Рр состояния нестабильности всего образца не возникает. Если разрушение отрывом развивается быстро, то на кривой нагрузка — смещение может возникнуть площадка при постоянной или даже снижающейся нагрузке. Это явление известно под названием скачок трещины . Если развитие разрушения отрывом происходит медленно, то оно может быть зафиксировано только по изменению податливости образца. Трещина становится длиннее, следовательно, наклон кривой нагрузка — смещение уменьшается (см. рис. 48). Оба явления отражены на рис. 54, б. [c.114]

В связи с изложенным сейчас уделяется большое внимание новым представлениям в теории упругости и прочности материалов, основанным на pa ютpeнии истинных свойств металлов и должным образом учитывающим условия возникновения деформаций и разрушения при сложном напряженном состоянии, имеющем место в реальных конструкциях. Ведутся работы по улучшению методов расчета, прогрессивному уменьшению веса машин и оборудования, опрелелению нанвыгоднейших материалов и оптимальных форм деталей, предназначенных для работы при заданных условиях эксплуатации. [c.6]

Детали машин в большинстве случаев имеют сложную форму с резкими изменениями сечений в виде буртов, галтелей, надрезов, отверстий и т. п. Все это вызывает в отдельных частях деталей концентрацию напряжений и является источником возникновения сложного напряженного состояния. Наиболее правильная оценка свойств материалов может быть дана при условии приближения методов испытания к практическим условиям работы. Проведение таких испытаний иногда методически трудно осуш,ествимо и часто связано с большими дополнительными затратами. В связи с этим представляют интерес методы создания в образце сложного напряженного состояния при обычных испытаниях на растяжение. Одним из таких методов является нанесение на цилиндрический образец кольцевого надреза. Изучение характера разрушения материала и процесса распространения пластической деформации в месте надреза может содействовать выяснению общих закономерностей пластической деформации при сложном напряженном состоянии. [c.117]

Соответствие поведения материалов в условиях ползучести при сложном напряженном состоянии тому или иному критерию разрушения зависит от особенностей накопления деформации ползучести на третьем участке кривой и характера треш,инообразования. В случае, если разрушению предшествует накопление значительной деформации, то разрушение, как и ползучесть, определяется интенсивностью напряжений оГ или максимальными касательными напряжениями. В случае образования большого числа трещин перед разрушением и относительно. хрупкого излома за критерий разрушения может быть принято максимальное главное напряжение [34]. [c.30]

Важная особенность явления концентрации состоит в том, что одновременно с резким повышением напряжений вблизи концентратора даже при исходном одноосном состоянии возникает сложное (плоское или объемное) неоднородное напряженное состояние, непосредственно влияющее па развитие пластических деформаций или трещин разрушения. Таким образом, несущая способность основных элементов многих конструкций обычно определяется напряженным состоянием и условиями прочности в местазг концентрации, ибо именно там прежде всего наступает предель- ное. состояние и разрушение. [c.5]

А. П. Гуляев с сотрудниками одни из первых обратили внимание на большую информативность усталостных изломов при их исследовании с помощью электронной микроскопии. В то же время положения линейной механики разрупгения позволили описать поля напряжений и деформации с помощью коэффициента интенсивности напряжений, что упростило переход от сложного напряженного состояния, описываемого К-параметром, к эквивалентному коэффициенту интенсивности напряжений (или эквивалентному напряжению) при анализе разрушений в различных условиях нагружения. [c.10]

При оценке долговечности конструкций при сложном напряженном состоянии необходимо располагать данными о полях деформаций, фронтах развитля повреждений от нормальных и касательных напряжений. Условие max е, шь iD2 =le Ul] позволяет при этом определить место начального разрушения. Так, при испытаниях образцов с надрезом в условиях вязкого разрушения трещины берут начало у дна выточки. В области образования клиновидных трещин начало разрушения совпадает с областью максимальных нормальных напряжений при ползучести, несколько удаленной от дна выточки, В области хрупких разрушений путем образования микропор начальная трещина также образуется у дна выточки. Смешанному разрушению соответствуют промежуточные значения радиуса между дном выточки и точкой максимальных нормальных напряжений. При этом общая картина изменения пластической деформации сохраняется. На рис. 2.1 показана зависимость пластической деформации образцов со спиральным надрезом от температуры испытания в условиях заданной номинальной скорости ползучести. Уменьшение деформации пластичности с температурой связано с переходом к хрупкому разрушению с образованием клиновидных трещин, повышение пластичности при дальнейшем увеличении температуры бус-ловлено переходом к разрушению путем образования микропор на. границах зерен. [c.24]

Прочность при низких температурах. Хрупкое разрушение стальных конструкций наблюдается особенно часто при низких температурах. Упомянутые выше случаи разрушения резервуаров а судов происходили при температурах ниже нуля. В условиях крайнего севера, где металлические конструкции и механизмы работаюг зачастую при температурах —40° и —50°, хрупкие разрушения, особенно часты, и проектирование сооружений, работающих в этих, условиях, требует особого внимания. Явление хрупкости стали при низких температурах получило название хладноломкости. Схематическое объяснение хладноломкости может быть следующее (А. Ф. Иоффе,. 1924 г.). Пластические свойства металла в сильной степени зависят от температуры, предел текучести с понижением температуры повышается. В то же время сопротивление отрыву практически не зависит от температуры. Поэтому при низких температурах условия перехода от хрупкого разрушения к пластическому меняются и отрыв становится возможным прежде, чем наступит пластическое состояние. В частности, и при растяжении может случиться, что образец разорвется прежде, чем появятся пластические деформации. Не у всех металлов оказывается возможным получить хрупкое разрушение при растяжении за счет понижения температуры металлы с гранецеитри-рованной решеткой сохраняют пластические свойства при весьма низких температурах, среднеуглеродистая сталь, весьма пластичная в обычных условиях, становится хрупкой при растяжении лишь при температуре жидкого водорода. При динамическом деформировании, предел текучести оказывается выше, чем при статическом, поэтому критическая температура хладноломкости, то есть температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому, повышается, В опытах Давиденкова Н. Н. (1936 г.), который испытывал на ударное растяжение цилиндрические образцы из среднеуглеродистой стали, критическая температура получилась —95° для крупнозернистой структуры и — 160° для мелкозернистой. При сложном напряженном состоянии, например в месте концентрации напряжений, условия перехода от пластического разрушения к хрупкому будут другими и критическая температура, определенная в этих условиях, отличается от критической температуры, найденной путем испытания гладких образцов иа растяжение. В настоящее время не существует теории, которая позволяла бы надежным образом производить расчеты на прочность в условиях низких температур с тем, чтобы предусматри вать возможность хрупкого разрушения, однако надлежащий выбор, материалов и соблюдение некоторых конструктивных и технологических предосторожностей позволяют избежать хладноломкости. [c.411]

В практических приложениях не только напряжение на пределе текучести, но свойства пластичности и Наклеп также имеют важное значение при сложном напряженном состоянии. Неожиданные случаи разрушений, например взрывы больших сферических рёзервуаров ) и внезапные трещины в корпусах сварных грузовых судов, в последнее время привлекли внимание к этим вопросам. В обоих из указанных типов разрушения были применены листы из малоуглеродистой стали которые показывали удовлетворительную прочность и пластичность при обыкновенных испытаниях на растяжение. Но поверхности разрушения листов во взорванных от давления резервуарах и в поврежденных судах не показали пластической деформации и носили хрупкий характер. Большинство из этих разрушений произошло при низких внешних температурах в условиях двумерного напряженного состояния. [c.368]

В работе [102] предложен энтропийный критерий разрушения, предполагающий, что разрушение наступает при достижении приращением плотности энтропии некоторого критического значения 5, являющегося характеристикой материала. Несмотря на недостатки, присущие этому критерию, он позволяет учесть влияние на разрушение различных немеханических факторов. Критерий справедлив как для малых, так и для больших деформаций при сложном напряженном состоянии. Он получил свое дальнейшее развитие в трудах Э. Э. Лавендела, В. Г. Масленникова [21], В. И. Дырды [12], где исследовалась применимость энтропийного критерия для описания разрушения вязкоупругих материалов типа резины в условиях циклического деформирования. Однако из-за сложности измерения ряда эмпирических коэффициентов критерий не получил широкого внедрения в практику инженерных расчетов. [c.63]

При исследовании иоиросон прочности и сложном напряженном состоянии существенное значение имеет вид напряженного состояния. Большинство материалов по-разному разрушается н зависимости от того, являются ли напряжения растягивающими или сжимающими. Как показывает опыт, все материалы без исключения способны воспринимать весьма большие напряжения в условиях всестороннего сжатия, в то время как при одноосном растяжении разрушение наступает при сравнительно низких напряжениях. Имеются напряженные состояния, при которых разрушение происходит хрупко, без образования пластических деформаций, а есть такие, при которых тот же материал способен пластически деформироваться, [c.245]

При наличии в теле трещины для суждения о характере ее распространения и тем самым для суждения о прочности также необходимо знание напряженного состояния. Задача онределения нанряжешюго состояния около конца трещины отличается от обычных задач онределения концентрации напряжений тем, что геометрически линеаризованная постановка краевых условий и физически линейная теория упругости приводят к бесконечным напряжениям и бесконечным градиентам напряжений в конце тонкого разреза. При этом понятие коэффициента концентрации напряжений теряет смысл. Разумеется, мол<ио было бы пытаться сохранить числовое безразмерное выражение коэффициента концентрации напряжений посредством учета сложных детальных особенностей деформации материала у конца разреза. Однако для решения задач о трещине совсем не обязательно интересоваться, детальными процессами, идущими в весьма малой окрестности конца разреза [155, 168]. Достаточно знать характер и интенсивность напряженного состояния в области, окружающей конец разреза вместе с малым объемом, где сосредоточен механизм разрушения (рис. 12.1). Это означает отказ от использования коэффициента концентрации напряжений в пользу a HMntoTH4e Koro [c.79]

Если наша цель состоит в разработке критерия вязкого разрушения в столь же общем виде, как и используемый критерий Гриффитса при хрупком разрушении, то эта цель пока еще не достигнута. Причина состоит в том, что простые модели, которые могут быть описаны теоретически, не соответствуют действительным сложным условиям. Мак-Клинток [62] отметил, что критерий хрупкого разрушения связан только с текущим напряженным состоянием, тогда как при вязком разрыве размеры пустот и их взаимодействие зависят от всей истории изменения напряжений и деформаций образца. Расчет требует количественной оценки каждой из следующих трех стадий возникновение, рост и слияние пор. Дислокационные представления пригодны главным образом для первой стадии, для второй и третьей стадий в связи с большими деформациями необходимы теории пластичности сплошной среды. Эти теории основываются на специальных моделях роста пустот, а критерии разрушения связываются с их слиянием. [c.76]

Следует осторожно сопоставлять величины сдвиговых деформаций у кончика трещины у с предельными значениями деформации сдвига Vuit, определенными из испытаний композита без концентраторов напряжений. Дело в том, что в матрице и в пограничном слое волокно — матрица у вершины трещины возникает сложное напряженное состояние. Кроме того, не известно, происходит ли разрушение от касательных напряжений по матрице или по границе волокно — матрица. Однако при отсутствии данных о поведении полимерной матрицы в условиях сложного напряженного состояния представляется разумным в сдвиговом анализе оценивать распространение повреждения (или трещины) в направлении нагружения на основании прямого сопоставления у и Vuit- [c.66]

Если на протяжении первых трех десятилетий развития советской промышленности качество стали определялось значением предела прочности при +20° С и определенным уровнем пластичности или ударной вязкости, то в последние два десятилетия прочность испытывается еще и в зависимости от типа напряженного состояния скорости деформации, и при наличии различных концентраторов. Однократное доведение напряжений до разрушающей величины дополняется испытаниями при длительном нагружении циклической нагрузкой одного (статическая выносливость) или обоих знаков (усталость), в последнем случае — при самых различных частотах, вплоть до акустических. Диапазон температур при испытании конструкционных сталей расширяется от прежних пределов ( + 60°) — (—60°) до (—253°) — (+1200°). Разрушающее напряжение, зависящее от материала нагруженного тела, определяется не только величиной нагружения в момент, непосредственно предшествующий разрушению этого тела. При выборе его значений учитывается необходимость обеспечения величин деформаций в пределах, допустимых для безотказной работы конструкций при заданных температуре и продолжительности рабочего периода. Возникает необходимость в характеристике прочности для условий сложных программированных режимов нагрузки и нагрева, действия контактных напряжений, трения и износа, поражения метеорными частицами, действия космического и ядер-ного облучения и т. д. [c.192]

Расчеты прочности и ресурса высоконагруженных конструкций при малоцпкловом нагружении базируются па исходной информации о тепловых и механических нагрузках, на получаемых в процессе расчета данных о кинетике напряженно-деформированных состояний, на соответствующих критериях разрушения (преимущественно деформационного характера) и условиях суммирования повреждений, оцениваемых через параметры действующих и предельных деформаций. Одним из основных вопросов, имеющих существенное значение для всех этапов определения малоцикловой прочности и ресурса, является вопрос об уравнениях состояния, характеризующих поцикловую связь между теку щими значениями напряжений и деформаций. Эта связь в общем случае оказывается достаточно сложной и зависящей от уровня действующих нагрузок, типа материа.ла, условий нагружения (температур, скоростей деформирования, времен выдержек), характера напрян епного состояния, возможных структурных изменений в материале, степени его поврежденности, а также от физико-механических воз- епствий окружающей среды. [c.3]

В сложном нанряжённом состоянии П. п. определяется как значение нек-рой комбинации компонентов тензора напряжений или тензора деформации перед раз-рушенве.м. При этом, вообще говоря, значение П. и. зависит от процесса деформации, т. е. от порядка приложения нагрузок. В нек-рых материалах разрушение наступает, когда наибольшее растягивающее напряжение достигает предельного значения в других — когда предельного значения достигает наибольшее касательное напряжение в третьих — когда предельного значения достигает интенсивность напряжений, и т. п. Выбор II. п. зависит как от свойств материала, так и от требований, предъявляемых к конструкции. Напр., в ряде случаев в конструкции недопустимо возникновение пластич. деформаций. При этом для определения П. п. используются условия пластичности. [c.168]

Применим методологию эволюционного подхода к процессам деформирования и разрушения материала [146]. Под автономностью будем понимать отсутствие старения материала и других аналогичных временных явлений при деформировании. Кроме того, будем полагать, что механизмы и процессы разрушения материала не изменяются в течение рассматриваемого периода времени, т. е. стационарны. Повреждениями тела (материала) считаем разрыхление, образование пор и микротреш,ин, их рост, а также другие изменения механических и физических свойств материала при воздействии внешних факторов. В эволюционной системе тело-повреждения накопление повреждений (состояние системы) будем характеризовать интерпретируемым как сплошность скаляром О ф являюш,имся единственной переменной состояния q = ф. К управляюш,им параметрам следует отнести те, которые отражают условия нагружения тела тензоры деформаций и напряжений, температуру, внешнюю среду и другие переменные, суш,ественные для процесса накопления повреждений. Учет всех управляюш,их параметров в эволюционном уравнении (1.5.2) представляет весьма сложную задачу. В то же время важно, чтобы управляюш,ие параметры деформирования и разрушения могли быть найдены из достаточно простых экспериментов. Примем следующий постулат в основе процессов деформирования и разрушения материалов (функционирования системы тело-повреждения ) лежат обш,ие закономерности (1.5.2) накопления повреждений, которые в простейшем случае могут быть записаны в виде [c.59]

Настоящее исследование, выполненное в лаборатории сопротивления материалов Научно-исследовательского института математики и механики Ленинградского государственного университета им. А, А. Жданова, в определенном смысле является продолжением предыдущих исследований лаборатории (см. Г/Б, Талыпов Приближенная теория сварочных деформаций и напряжений. Изд. ЛГУ, 1957). этой работе. показано, что основной металл зоны сварного шва поЬле сварки и остывания до приложения внешних сил находится в упруго-пластическом деформированном состоянии. При последующем приложении внешних сил металл этой, зоны может оказаться в условиях сложного нагружения. К аналогичному состоянию приводит процесс закалки. Кроме того, определенная зона основного металла в процессе сварки и остывания подвергается термическому сложному нагружению. В связи с этим возникают проблемы влияния сложности нагружения на форму, размеры и положение мгновенной поверхности текучести, а taкжe на границу разрушения. В монографии приведены результаты исследования по этйм- проблемам для изотропного в начальном состоянии металла. [c.3]

Интересные данные о закономерностях циклического разупрочнения и упрочнения, а также особенностях протекания не-гомЬгенной деформации в условиях усталости были получены в работах [18, 40, 41] на образцах из низколегированной стали 42СгМо48АЕ (4140) в нормализованном (а = 400 МПа) и улучшенном состояниях <5Q2 = 875 МПа). Испытания проводились при постоянном напряжении за цикл и контролировалось изменение пластической деформации за цикл е . Образцы из нормализованной стали имеют сложную зависимость изменения от числа циклов (рис. 3.14), При средней амплитуде напряжения С1а = 320 МПа разупрочнение сменяется упрочнением. И лишь незадолго до разрушения наблюдается опять небольшое разупрочнение, связанное с развитием трещины. Развитие негомогенной деформации на начальных стадиях циклического деформирования для этой амплитуды напряжения представлено на рис. 2,11 (см. гл. 2). Фронт Людерса-Чернова за время до разрушения успевает пройти через всю рабочую часть образца. Иную картину мы наблюдаем у образцов после улучшения. В этом случае после стадии циклической микротекучести во всех случаях вплоть до разрушения все время наблюдается разупрочнение (рис, 3,14), а в области негомогенной деформации вплоть до разрушения материала фронт макроскопической деформации не распространяется на всю рабочую часть образца. [c.77]

Как известно, подавляющее большинство реальных детален машин подвержено действию сложного комплекса механических и тепловых воздействий, обусловливающих сложное (плоское или объемное) напряженное состояние материала. В связи с этим возникает необходимость в разработке критериев для сопоставления механических характеристик, которые получены при простеЙ1Йих нагружениях (растяжении, сжатии, реже — кручении) и являются основной информацией о материале при расчете, с его сопротивлением пластическим деформациям и разрушению в условиях действия любой сложной системы напряжений. [c.6]

Результаты испытаний показали, что в теле футеровки при осевом сжатии имеет место сложное напряженное состояние. Разрушение образцов происходит в результате совместного действия сжатия, изгиба и среза. При ввдерхве на очередной ступени нагружения во всех случаях развиваются пластические деформации. Трещины в основном развиваются при напряжениях, равных О,8-0,9 В р, и проходят главным образом через вертикальные швы кладки. В таблице приводятся основные показатели прочности и деформативности образцов футеро-вои при центральном сжатии при воздушно-сухом хранении и в условиях воздействия серной кислоты. [c.140]

Прежде всего опытным путем установлено, что зависимость между напряжениями и деформациями при растяжении, сжатии, изгибе и других видах деформаций для стеклопластиков близка к линейной почти вплоть до разрушения и яосит анизотропный характер. Линейная связь сохраняется и при испытании образцов -в условиях сложного напряженного состояния. На рис. 2.5 Приведены диаграммы растяжения образцов из [c.32]

Для пластических материалов вопрос о прочности в условиях концентрации напряжений также далеко не прост. Если разрушению предшествует значительная пластическая деформация в тех местах, где напряжения по расчету особенно велики, то материал перейдет в пластическое состояние, образуются пластические зоны. Напряженное состояние будет пространственным, сложным для его изучения нужно решать пространственную задачу теории пластичности, что удается лишь в немногих случаях. Экспериментальные методы определения напряжений в пластической области весьма сложны, и соответствующие измерения крайне немногочисленны. Таким образом, первая трудность состоит в нахождении величин напряжений при переходе за предел упругости. Вторая трудность заключается в установлении критерия прочности при сложном пластическом напряженном состоянии. Мы вернемся к этим вопросам в главе XVII, предварительно рассмотрев общую теорию напряженного состояния и общие законы пластичности, а пока ограничимся грубой трактовкой вопроса на базе элементарных представлений. [c.69]

В условиях сложного напряженного состояния реализуется множество различных сочетаний компонентов напряжения, которые могут изменяться по величине, знаку, частоте. Поэтому задача о расчете на прочность становится весьма сложной и в общей постановке до сих пор не решена [703, 1025, 1036]. Известные теории усталостного разрушения предложены применительно к отдельным, наиболее простым случаям циклического нагружения. При этом для установления условий разрушения обычно используют статические теории прочности. Возможность такого использования имеет два оиоснования. Во-первых, соотношение пределов вьшосливости при растяжении — сжатии и кручении изменяется для разных классов материалов примерно в том же интервале, что и соотношение между пределами текучести (или пределами прочности) при тех же способах нагружения, которое прогнозируют классические теории прочности 703]. Во-вторых, процесс усталости связан с возникновением и развитием локальных микропластиче-ских деформаций, а классические теории пластичности как раз и прогнозируют условие перехода материала из состояния упругости в пластическое состояние [3971. [c.276]

Изложенные выше соображения по поводу склонности материалов к хрупкому разрушению не позволяют предсказать характер разрушения материала, в котором уже образовалась трещина. Возможно, это связано с тем, что у большинства материалов при увеличении скорости деформирования резко повышается предел текучести. Микротрещины в материале могут образоваться в зонах локализации деформации. Таким образом, зная лишь характеристики макропластичности (кривые деформирования) при растяжении гладких образцов, нельзя достоверно оценивать в общем случае склонность материала к хрупкому разрушению. Примером разрушения детали из стали, имеющей отношение 0 0,2/сГв < 0,87, явилось хрупкое разрушение корпуса насоса, работающего в условиях сложного напряженного состояния, для которого в месте образования трещины значение А = (Гг/о = 0,4. Корпус был изготовлен из литой стали 20Х13Л, имевшей грубую структуру и следующие механические свойства <Го.2 = 293 МПа сг = 451 МПа б = 10% ф = 9,8% (рис. 2.7, б). Разрушение корпуса было вызвано аварийным превышением давления. Из металла разрушенного корпуса были изготовлены образцы типа Менаже для испытания на ударный изгиб с радиусом в надрезе 1 мм. Значение уд ной вязкости (удельной работы разрушения) оказалось равным 70-100 кДж/м . [c.85]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...