Квазихрупкому разрушению

Для оценки квазихрупкого разрушения сварных соединений с концентратором при ненулевом радиусе вершины в работе Винокурова В.Н. предложен критический коэффициент! интенсивности деформаций Vc (аналог Кс). Этот параметр определяется в момент наступления разрушения и отражает пластические свойства и остроту в вершине концентратора:

В некоторых случаях для оценки квазихрупкого разрушения целесообразнее использование критерия сопротивления отрыву RCT. Для хрупкого материала RCT = ав. Значительно труднее определить RCT для пластического материала. Иногда это удается сделать, например, испытывая материал при очень низких температурах или путем испытания тонких мягких прослоек [1]. Критерий Ra целесообразно использовать для прочности механических неоднородных сварных соединений (см. работы О. А. Бакши).

ных свойств материала. Распределение напряжений и смещений в этой области отличается от упругого распределения. В схеме квазихрупкого разрушения принимается, что область нелинейных эффектов мала сравнительно с длиной трещины. Это позволяет считать, что размер этой области и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности К и пределом текучести ао,2. Эта область мала настолько, что поле напряжений вокруг нее все еще описывается асимптотическими формулами.

Следовательно, для квазихрупкого разрушения сохраняются обе формулировки критерия разрушения при разумеющейся зависимости величин Кс и GC от характеристик сопротивления материала пластической деформации. Причем при наличии малой пластической зоны элементы упругого решения вне этой зоны сохраняются (по предложению) в неизменном виде и, следовательно, К не зависит от характеристик пластичности.

а) схема квазихрупкого разрушения Орована-Ирвина. Объем пластически деформированной зоны у поверхности трещины настолько мал, что его наличие не влияет на соотношение между 5А и 8W.

В процессе производства труб, монтаже и строительстве, а также при эксплуатации трубопроводов могут возникать общие и локализованные пластические деформации. Они способствуют деформационному охрупчива-нию и старению металла. В связи с этим возникает опасность реализации хрупкого разрушения при наличии острого дефекта, как царапина (риска). Другим охрупчи-вающим фактором является отрицательная температура. Охрупчивание металла может происходить при одновременном действии механических напряжений и коррозионных сред, например, в сероводородосодержащихся. В условиях хрупкого или квазихрупкого разрушения разрушающие напряжения могут быть значительно меньше предела прочности и даже предела текучести.

30. Панасюк В.В. Механика квазихрупкого разрушения.- Киев: Наукова

Зависимость механических свойств от температуры отжига имела сложный характер (табл.). Наибольшее уменьшение прочностных показателей наблюдалось в интервале температур 1350...1450°С, а в остальных интервалах их изменение незначительно. Среди показателей пластичности наибольшей чувствительностью отличались 850 и \ур. Протекание первичной рекристаллизации вызывало незначительное понижение показателей прочности и общего остаточного сужения Vf, при этом относительное удлинение и равномерное (без учета шейки) остаточное сужение Ц/р возрастали. Мнкромеханизм разрушения не менялся и носил вязкий транскристаллитный характер с элементами продольного расслоения, которое после рекристаллизации было выражено в значительно меньшей степени. Начало протекания собирательной рекристаллизации соответствовало смене микромеханизма разрушения на вязкий межкристаллитный <-' отдельными участками квазихрупкого разрушения по границам зерен. При 1400°С но фотографиях зерешюй структуры и изломах замечено выделение крупных карбидов по границам зерен, что соответствовало резкому падению характеристик пластичности и прочности. Интенсивность проявления физического предела текучести мощно ОПИСАТЬ разницой между верхним и нижним пределами текучести Да.;-' и иеличиыой площадки текучести ЕТ- Эти величины соответственно возрастали и уменьшались с увеличением температуры отжига до НОЙ'С С, что" видимо связано с дополнительным закреплением дислокаций и дислокационных скоплений в приповерхностных слоях выделяющимися карбидами. Повышение температуры отжига, до 1450(С вызывало уменьшение размера и количества крупных карбидных выделений, что сказывалось на повышении характеристик пластичности, снижении Да-г и некотором увеличении ЕТ/. Дальнейшее повышение температуры отжига приводи ло к увеличению выделения карбидов, заметному возраетани"» доли квазихрупкой составляющей поверхности излома И к уменьшен .но показателей прочности, и пластичности. При этом ДОт сначала ун.ли чивались, а затем понижалась. Показано, что характер изменении, предложенного в [1] критерия Dv — «фрактальной размерности диш

В действительности для большинства реальных материалов в малой области конца разреза из-за больших напряжений возникает зона проявления нелинейных свойств материала, в которой распределения напряжений и смещений отличаются от упругого. В схеме квазихрупкого разрушения (Орован, Ирвин) принимается, что зона нелинейных эффектов мала по сравнению с длиной трещины. Это позволяет считать, что и размер данной зоны, и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности напряжений, пределом текучести и коэффициентом упрочнения, а поле напряжений вокруг пластической области описывается асимптотическими формулами.

Следовательно, для квазихрупкого разрушения обе формулировки критерия разрушения сохраняются. В дальнейшем мы не будем делать существенного различия между хрупким и квазихрупким (в указанном смысле) разрушением и для обоих случаев будем пользоваться термином хрупкое разрушение.

1. Оценка материала по Кс предполагает идеально упругое разрушение, в то время как бс этого не предполагает. Для оценки квазихрупкого разрушения с помощью Кс в упругое решение приходится извне, в виде дополнительных предположений, вводить область пластических деформаций с целью учета свойств материала при пластическом течении и его реального поведения у вершины трещины. В то же время учет пластичности органически присущ теории критического раскрытия трещины 6С.

Проведенный анализ позволяет трактовать температуру t0]s, как температуру, при которой разрушение связано с образованием хрупких трещин. Координаты точки бифуруации lj^5--75 °С и D'^dX — [,67 отвечают неравновесному фазовому переходу от вязкого к квазихрупкому разрушению.

неравновесному фазовому переходу от вязкого к квазихрупкому разрушению.

При малом диаметре образца объем материала с зоной перенапряжения материала доминирует, что может способствовать квазихрупкому разрушению с минимальной затратой энергии в соответствии с соотношением (2.5). Процесс порообразования перед вершиной надреза одновременно завершается соединением пор с вершиной надреза и между собой в срединных слоях образца. С возрастанием диаметра образца доля перенапряженного материала в вершине надреза уменьшается по отношению ко всему сечению образца и ее влияние на вязкость разрушения перестает быть существенным. Вот почему начиная с некоторого диаметра образца приращение энергии на процесс распространения трещины не происходит и вязкость разрушения становится независимой от размера сечения.

При нагружеани чугуна графитовые включения, являясь «надрезами», снижают его прочность и пластичность. Это происходит, во-первых, вследствие некоторого уменьшения живого сечения металлической основы из-за полостей, занятых графитом, имеющим небольшую прочность на разрыв, и, во-вторых, что наиболее важно, из-за высокой концентрации напряжений, возникающей в местах графитовых включений, особенно при пластинчатой форме графита. Чем длиннее пластинки графита, тем больше коэффициент концентрации напряжений. Все это приводит к резкой локализации пластических деформаций в металлической основе, исчерпанию пластичности материала в этих местах, развитию трещин и в итоге — к квазихрупкому разрушению материала при средних напряжениях и показателях пластичности, более низких, чем прочность и пластичность металлической основы чугуна.

4.5. Методы оценки сопротивления квазихрупкому разрушению

Сопротивление квазихрупкому разрушению

4.5. Методы оценки сопротивления квазихрупкому разрушению................................... 95

Сопротивление квазихрупкому разрушению

вязкому разрушению, \/tl — к вязкохрупкому и % = 0,5 — к квазихрупкому разрушению. На рис. 110 показана зависимость D =/(*)/<-) в интервалах изменения 1 ^ D ^ 2 (кривая /) и 1,67^D <3. (кривая 2).

\/? для определения истинной критической температуры хрупкости tk по температурной зависимости \f. Кроме того, знание пороговых значений \j/ = \/А2, V*i и V*3> отвечающих соответственно 0,33; 0,67 и 0,79, позволяет по температурной зависимости \)/, определяемой при стандартных испытаниях гладких образцов на растяжение, устанавливать t/.^ и tk2, характеризующие соответственно переход от вязкого к вязкохрупкому и от вязкохрупкого к квазихрупкому разрушению (рис. 112, 113 и табл. 15).

В случае длительной работы теплонапряженных конструкций при достаточно высоком уровне температуры и напряжений существенное влияние на работоспособность элементов конструкций оказывает накопление повреждений в материале вследствие ползучести. , Это влияние учитывается критериями длительной прочности материала [20, 26]. Зависимость времени /* до разрушения образца материала, нагруженного в изотермических условиях постоянной растягивающей силой, от условного напряжения о, определяемого по начальному значению F0 площади поперечного сечения образца, в логарифмических координатах имеет в общем случае два практически прямолинейных участка (рис. 4.1.4) [77]. Более пологий участок АВ соответствует вязкому характеру разрушения с накоплением значительной деформации, а более крутой участок ВС - хрупкому или квазихрупкому разрушению при сравнительно небольшой остаточной деформации. Эти участки: могут стыковаться в точке Д но возможен и плавный переход (штриховая линия на рис. 4.1.4), которому отве-