Локализация деформаций

В основе испытаний на вязкость разрушения лежат положения линейной механики разрушения. Разработанные Д. Ж. Ирвипым положения позволяют оценить влияние трещин и подобных им дефектов па сопротивление материала хрупкому разрушению. Базой для развития линейной механики разрушения послужили работы Гриффитса, который показал, что хрупкое разрушение связано с наличием в материале трещин, вызывающих локальную концентрацию напряжений, и происходит в результате самопроизвольного движения этих трещин, поддерживаемого энергией, накопленной в материале вследствие упругой деформации.

Даже из представленных здесь немногочисленных результатов видно, какое значение имеет укладка волокон — их взаимное расположение, в частности интервалы между соседними волокнами. Уменьшение этого расстояния в направлении приложенной нагрузки в случае прямоугольной укладки влечет за собой сильную локальную концентрацию напряжений. Однако при приложении нагрузки в направлении, соответствующем большим расстояниям между волокнами при прямоугольной укладке, получились бы результаты, значительно отличающиеся от приведенных здесь. Во всяком случае, полное параметрическое исследование влияния расстояний между волокнами для. различных комбинаций материалов волокон и матриц было бы весьма полезным.

Поскольку хрупкий материал не обладает способностью понижать высокую локальную концентрацию напряжений в результате пластического течения, наиболее опасные трещины вызывают

Наличие в мартенситной основе карбидов и особенно увеличение их числа и размеров снижает предел выносливости в связи с тем, что карбиды являются очагами разрушений, и при воздействии повторно-переменных нагрузок происходит их «расшатывание» и образование трещин, увеличивающих локальную концентрацию напряжений.

б) влияние кипения в осадках и щелях на локальную концентрацию веществ, растворенных в теплоносителе;

Разработанная В. В. Померанцевым, С. Л. Шагаловой и Б. Д. Кацнельсоном [Л. 15, 27, 28, 37, 38] теория выгорания пылеугольного факела дает возможность определить массу несгоревшего углерода к любому рассматриваемому моменту времени, а следовательно, и локальную концентрацию коксовых частиц в пламени.

При расчетах локального теплообмена, в частности теплообмена в камерах горения двухкамерных топок или в зоне ошипованных экранов топок с жидким шлакоудалением, необходимо при расчетах тКОкс учитывать среднюю локальную концентрацию коксовых частиц в указанных зонах пламени. Как показывает опыт, концентрация коксовых частиц в камерах горения двухкамерных топок и в зоне ошипованных экранов однокамерных топок с жидким шлакоудалением значительно превышает средний для всего топочного объема уровень концентрации углерода в факеле пламени.

В основе испытаний на вязкость разрушения лежат положения линейной механики разрушения. Разработанные Д. Ж- Ирвиным положения позволяют оценить влияние трещин и подобных им дефектов на сопротивление материала хрупкому разрушению. Базой для развития линейной механики разрушения послужили работы Гриффитса, который показал, что хрупкое разрушение связано с наличием в материале трещин, вызывающих локальную концентрацию напряжений, и происходит в результате самопроизвольного движения этих трещин, поддерживаемого энергией, накопленной в материале вследствие упругой деформации.

когерентными частицами устраняет локальную концентрацию напряжений на границе фаз. Если частицы обладают большой прочностью межатомной связи, прохождение дислокаций через них потребует больших усилий, что обеспечит высокую прочность.

Биологическая коррозия представляет собой процесс или процессы коррозии как следствие активности живых организмов. Это могут быть либо микроорганизмы, такие, как аэробные и анаэробные бактерии, или макроорганизмы, такие, как грибы, плесень, морские водоросли или рачки. Организмы могут вызывать коррозию или влиять на нее как при потреблении пищи, так и при выделении отходов. Например, сульфатовосстанавливающие анаэробные бактерии, находясь в контакте в земле со стальными конструкциями, образуют сульфид железа. Аэробные серноокисляющие бактерии вызывают повышенную локальную концентрацию серной кислоты и оказывают коррозионное действие на находящиеся в земле стальные и бетонные трубопроводы.

Микрокартина разрушения данного образца позволяет заключить, что сдвиговое разрушение вскрыло возможный и неразвившийся очаг повреждения трубопровода, образовавшийся в результате коррозии в сочетании с расслоениями, вызывающими локальную концентрацию напряжений и отслоение материала.

ной формы и др.). Таким образом, сопротивление деформированию носит устойчивый или неустойчивый характер. Устойчивое сопротивление деформированию обычно сопровождается с ростом внешней нагрузки (например, при нагружении монотонно возрастающей силой). Переход из устойчивого в неустойчивое состояние сопровождается снижением интенсивности роста или спадом внешней нагрузки и называется предельным состоянием, а параметры, соответствующие ему, - критическими (критическая сила, деформация, напряжение, энергия). Формы потери устойчивости сопротивления деформации разнообразны, например, переход металла из упругого в пластическое состояние, локализация деформаций (шейко-образование) при растяжении, потеря устойчивости первоначальной формы при действии напряжений сжатия и др. Разрушение нередко происходит при нормальных условиях эксплуатации конструкций, когда в целом металл испытывает макроупругие деформации. Такие разрушения, как правило, реализуются при наличии дефектов и конструктивных концентраторов. Последние вызывают локальные перенапряжения и образование микротрещин. Трещины в металле могут существовать и до эксплуатации конструкции, например, холодные и горячие трещины в сварном соединении. При рабочих нагрузках, вследствие действия временных факторов разрушения, происходит медленный, устойчивый рост исходных трещин и при определенных условиях наступает период неустойчивого (быстрого) распространения и окончательного разрушения. Определение критических параметров неустойчивости росту трещин является основной задачей механики разрушения. Критерии механики разрушения, как и феноменологические теории прочности, постулируются на основании какого-либо силового, деформационного или энергетического параметра R (рис.2.7). Условием неустойчивости тела с трещиной является (быстрое распространение трещины).

На основе метода муаровых полос было установлено распределение линейных и угловых деформаций (ех и у^у) по различным сечениям испытываемых образцов. В качестве примера на рис. 2.8 показано деформированное состояние соединений с мягким стыковым швом при расположении дефекта в его центре. Локализация деформаций ехпри этом наблюдается в окрестности вершины дефекта и в угловых точках шва. Угловые деформации у максимальны в сечении 2y/h=l в окрестности угловых точек. При этом у ме-

Использование моделирующих образцов в сочетании с методом муаровых полос позволило исследовать особенности напряженно-деформированного состояния толстостенных оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками. В качестве примера на рис. 4.8 приведены распределения линейных ех и угловых у деформаций по различным сечениям мягкой прослойки в кольцевом образце, нагруженном наружным давлением q /141/. Локализация деформаций ех во всех случаях наблюдается в области линии разветвления пластического течения (в сечении 2у //1 = 0) со смещением в направлении угловой точки при приближении к контактным границам (2v/h - !). Угловые деформации у,у максимальны в сечении 2у IИ = 1, совпадающем с контактной границей М-Т, и меняют знак практически на линии разветвления пластического течения прослойки (см. рис. 4.8,6). Вдоль оси симметрии прослойки (оси х) yxv ~ 0. Аналогичный уп, характер распределения имеют касательные

На основе метода муаровых полос было установлено распределение линейных и угловых деформаций (кх и у ) по различным сечениям испытьшаемых образцов. В качестве примера на рис. 2.8 показано деформированное состояние соединений с мягким стыковым швом при расположении дефекта в его центре. Локализация деформаций е^при этом наблюдается в окрестности вершины дефекта и в угловых точках шва. Угловые деформации у_^„ максимальны в сечении 2y/h=l в окрестности угловых точек. При этом у ме-

Использование моделирующих образцов в сочетании с методом муаровых полос позволило исследовать особенности напряженно-деформированного состояния толстостенных оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками. В качестве примера на рис. 4.8 приведены распределения линейных гх и угловых у,^ деформаций по различным сечениям мягкой прослойки в кольцевом образце, нагруженном наружным давлением q /141/. Локализация деформаций &х во всех случаях наблюдается в области линии разветвления пластического течения (в сечении 2у I h = 0) со смещением в направлении угловой точки при приближении к контактным границам (2v / h =1). Угловые деформации у^, максимальны в сечении 2у I h = 1, совпадающем с контактной границей М-Т, и меняют знак практически на линии разветвления пластического течения прослойки (см. рис. 4.8,6). Вдоль оси симметрии прослойки (оси х) УХУ « 0. Аналогичный у^ характер распределения имеют касательные напряжения т,^,, которые (рис. 4.9,а) достигают своего максимального значения т„, = т JL на контактных поверхностях мягкой прослойки и меняют знак на линии разветвления ее пластического течения. Следует отметить, что в толстостенных оболочковых конструкциях, как и в тонкостенных, распределение т^ по высоте (толщине) прослойки h практически линейно (рис. 4.9,6). Последнее позволяет ввести ряд существенных упрощений при математическом описании напряженного состояния толстостенных оболочек, ослабленных мягкими прослойками, и получить соответствующие решения исходя из построенных сеток линий скольжения в замкнутом виде.

Проведенная серия термоусталостных испытаний позволила выявить особенности сопротивления неизотермическому деформированию сплава ЭП-693ВД. Установлено, что процесс циклического деформирования протекает в «шейке», где и происходило разрушение, весьма нестационарно. В указанной зоне образца, где локализация деформаций начиналась практически с первых циклов нагружения, накапливаются при долговечности порядка 1000 циклов величины односторонней деформации на уровне 5-10%.

В связи с тем, что в испытаниях при повышенных температурах, как правило, не удается избежать появления градиента температур на испытываемом образце, важно производить измерение деформаций на базе с перепадом температур порядка 1—2%, поскольку при высоких температурах возможна локализация деформаций в нагретом участке образца. Определенными преимуществами в этом смысле обладают поперечные деформометры, однако их показания при переходе от поперечных к продольным деформациям нуждаются в дополнительной расшифровке [78]. Для поперечных деформометров указанный градиент температур должен обеспечиваться на длине образца не менее диаметра.

ность накопления односторонней деформации; в-третьих, то, что существенным является процесс накопления односторонней деформации, а следовательно, и значительных величин квазистатических повреждений. Например, при выдержке тв = 60 мин накопленная односторонняя деформация близка к пластичности при статическом разрыве; даже для термического цикла без выдержки с умеренными скоростями нагрева и охлаждения в зоне разрушения, где локализация деформаций начинается практически с первых циклов нагружения, накапливается односторонняя . деформация порядка 7% (при долговечностях порядка JVP=103 циклов).

Увеличение времени выдержки при амплитудном значении напряжения в полуцикле растяжения интенсифицирует процесс накопления деформаций ползучести. В этих условиях локализация деформаций у контура концентратора менее выражена и накопление номинальных деформаций обусловливает снижение -темпов роста Ке по числу циклов (рис. 5.6) по сравнению с циклическим нагружением без выдержек (Ат = 0). Полученные для сплавов В-95Т и АК4-1-Т1 данные показывают также, что относительные градиенты R = de/emSLX деформаций в упругой области и начальных стадиях упругопластического деформирования примерно равны. Аналогичные результаты получены для АК4-1-Т1 расчетом по методу конечных элементов в работе [10].

Распределение упругопластических деформаций в области концентрации напряжений в образцах по рис. 7.7 измеряли специализированными цепочками фольговых двухмиллиметровых тензо-резисторов. Эпюры интенсивности деформаций е и размахов интенсивности Де деформаций для различных уровней относительных номинальных напряжений 0„/0т приведены на рис. 7.9. Кривые построены по результатам измерений, полученных при испытании 2—3 однотипных образцов; пунктиром показан размах Де деформаций для стабилизировавшегося состояния. Характер эпюр е и Де свидетельствует о значительной концентрации упругопластических деформаций вблизи шва. Локализация деформаций в рассматриваемых сечениях увеличивается с ростом нагрузки и сохраняется при циклическом нагружении.

и (7.1) — при Ае — 2еа. Значения показателя степени т кривых малоциклового разрушения при жестком нагружении были указаны выше. Сопоставление расчетных кривых усталости при жестком нагружении с экспериментальными данными для основного материала и металла сварных соединений всех исследованных сталей показало, что между ними наблюдалось хорошее соответствие (за исключением отклонения в сторону меньших долговечностей для сварных соединений изСт.Зсп, когда имела место локализация деформаций в основном металле [7]).

Рекомендуем ознакомиться:

Легкоплавких материалов

Легкоплавкого компонента

Легкового автомобиля

Ленинградским отделением

Ленинградского объединения

Лаборатории института

Ленточные фундаменты

Ленточных материалов

Ленточным транспортером

Ленточного материала

Летательными аппаратами

Лезвийного инструмента

Лимитируется прочностью

Меню:

Главная страница Термины