Прочности разрушение

- На видах 26-29 показано последовательное усиление листового соединения, нагруженного растягивающей силой Р и изгибающим моментом Л/изг. Сравнение прочности различных; конструкций приведено в табл. 6.

Из опыта проектирования и эксплуатации различных машин и конструкций устанавливаются минимально необходимые коэффициенты запаса прочности различных деталей, при которых будет гарантироваться их надежная работа. Различные ведомства, крупные заводы и проектные организации с учетом производственного опыта устанавливают свои нормы требуемых коэффициентов запасов прочности. Если по нормам, существующим для данного типа деталей, установлен требуемый (нормативный) коэффициент запаса прочности, обозначаемый [п], то прочность детали будет обеспечена только в том случае, если ее расчетный коэффициент запаса прочности будет не ниже требуемого:

С целью выявления геометрии сварных швов был выполнен анализ макроструктуры соединений и проведен замер твердости НУ. Определение пределов прочности различных зон соединений осуществляли по формулам: для титановых сплавов —

Проанализируем прежде всего зависимость теоретической прочности различных металлов от удельной энергоемкости, определяемой величиной F.

С целью выявления геометрии сварных швов был выполнен анализ макроструктуры соединений и проведен замер твердости HV. Определение пределов прочности различных зон соединений осуществляли по формулам: для титановых сплавов —

Выбор схемы нагружения и режима испытания. Испытания должны обеспечивать воспроизведение вида и характера разрушения, типичных или преобладающих для данной детали в эксплуатации. При этом не всегда воспроизводят полностью эксплуатационный характер нагружения. Эксплуатационный характер разрушения может быть получен и без полного воспроизведения эксплуатационного характера нагружения. Это позволяет значительно легче осуществлять выбор схемы нагружения, более широко использовать универсальное испытательное оборудование для решения вопросов прочности различных по своему назначению деталей.

Методика испытаний на установках типа Коффина широко используется для оценки прочности различных деталей, работающих в условиях теплосмен. Закрепленные в установке (рис. 148) тонкостенные трубчатые образцы периодически нагреваются пропусканием тока и охлаждаются струей сжатого воздуха [28]. В процессе испытаний с помощью индикаторов часового типа или проволочных тензометров фиксируются деформации опорных колонок. Максимальная и минимальная температуры цикла, измеряемые термопарой, приваренной посредине образца, поддерживаются в процессе испытания постоянными. Фиксируется число циклов до образования сквозной трещины в стенке образца.

Поверхности прочности различных анизотропных композитов соответствуют многочисленным механизмам разрушения и могут иметь самые разнообразные размеры и форму, так что для описания таких поверхностей необходимо иметь достаточно гибкую математическую модель. Несмотря на то что форма поверхности прочности может быть достаточно сложной, по аналогии с выводами общей теории пластичности можно ожидать, что она будет выпуклой (Поль [38]), но даже при отсутствии выпуклости (Ашкенази [1]) для любой заданной траектории на-гружения условие разрушения, записываемое в виде некоторого уравнения, имеет только один корень. Например, две прямолинейные траектории, идущие вдоль коллинеарных лучей, пересекают, как показано на рис. 2,а, поверхность прочности не более чем в двух точках. Наличие единственного корня (рис. 2,6), означающее, что для некоторых траекторий нагружения материал обладает бесконечной прочностью, физически допустимо, но в инженерной практике встречается редко.

Феноменологические теории и теории прочной поверхности, раздела будут рассмотрены лишь вкратце, поскольку они обсуждаются в монографии [22] и подробно изложены в других цитируемых работах. Кроме того, эти теории в том виде, в каком они сформулированы, учитывают влияние поверхности раздела лишь, постольку, поскольку предполагают, что она идеально передаегг-нагрузку, и игнорируют проблемы разрушения по поверхности; раздела. Поэтому основное внимание будет уделено тео'р-ии пре-. дельных значений прочности, учитывающей влияние несовершенств поверхности раздела на прочность при внеосном нагру-. жении, и самим предельным значениям прочности композита для; случаев прочной и слабой поверхностей раздела. Такой подход по-, зволит понять влияние несовершенной поверхности раздела на прочность при внеосном нагружении и глубже разобраться в про-, блемах, которые необходимо решить для достижения максимальной прочности различных реальных систем.

Настоящая книга представляет собой перевод пятого тома энциклопедической серии «Композиционные материалы», выпущенной в восьми томах издательством «Академик пресс». Она целиком посвящена проблеме разрушения и прочности различных композиционных материалов.

Данные по сопротивлению термической усталости конструкционных материалов, получаемые по методике с варьируемой жесткостью нагружения, являются базовыми для оценки прочности различных конструктивных элементов, работающих в условиях теплосмен [25, 38, 71].

По энергетической теории прочности разрушение происходит, когда удельная потенциальная энергия формоизменения достигает предельной для материала величины. Условие прочности запишется так:

По-видимому, остаточные внутренние напряжения, возникающие при формировании покрытия, играют двоякую роль при возникновении и распространении усталостных трещин. Если в покрытии и приповерхностных слоях основного металла имеются сжимающие остаточные напряжения, то они увеличивают долговечность, задерживая зарождение и распространение усталостных трещин. При образовании напряжений растяжения (что происходит чаще), неблагоприятных с точки зрения конструктивной прочности, разрушение образца ускоряется вследствие усиления напряженности состояния и инициирования трещинообразования.

Двойственный характер влияния покрытия на разрушение образцов был отмечен в работах, осуществленных в Физико-механическом институте АН УССР им. Г. В. Карпенко [11, 56]. Малоцикловые испытания проводились на плоских образцах из технического железа сечением 1,5.Х2 и длиной 20 мм. Покрытия из порошков вольфрама, молибдена и никеля наносили на плазменной установке. В качестве схемы нагружения был выбран чистый изгиб. Часть образцов с покрытием подвергали диффузионному отжигу. У этих образцов наблюдалось наибольшее снижение малоцйкловой прочности, что объясняется образованием хрупких переходных слоев. Малоцикловая прочность образцов с плазменными тонкими покрытиями (без отжига) практически не отличается от таковой для контрольных (без покрытия). Результаты микроскопических исследований на поперечных шлифах показали, что усталостное разрушение начинается во всех случаях с поверхности образцов. Микротрещины зарождают-

_ учета поцикловой нестационарности нагружения может быть использовано линейное правило суммирования повреждений [190]. На рис. 1.1.9 приведены данные, подтверждающие указанную гипотезу малоцикловой прочности. Разрушение образцов при жестком нагружении в условиях однородного напряженного состояния происходит при достижении циклическими напряжениями значений разрушающих напряжений при мягком нагружении.

Не сразу поняты были большие возможности кинетической теории для выяснения физической природы прочности и механизмов разрушения твердых тел. При кинетическом подходе к проблеме прочности разрушение рассматривается как своеобразный процесс накопления дефектов.

Эффективность этих соединений в качестве ингибиторов коррозионной усталости авторы объясняют образованием хемосорбционных пленок на поверхно-" сти металла, которые подавляют эффект адсорбционного понижения прочности.] Разрушение металла в этих условиях происходит за счет локальной коррозии,] активированной механическими напряжениями. \

лия атомов, способствующих тепловому движению атомов и облегчающих вязкое течение, могут оказаться слабее самих зерен. Тогда при нагрузках, превышающих предел прочности, разрушение будет происходить по границам зерен, а не через зерна.

Разрушение большого числа конструкционных пластичных сталей (малоуглеродистые и низколегированные); широко применяемых в машиностроении, сопровождается образованием местных или обших уп-ругопластических деформаций по. всему разрушаемому сечению. Расчетное определение величин разрушающих нагрузок при этом на основе соответствующих уравнений линейной механики разрушения оказывается невозможным, даже с учетом поправок на размеры зон пластических деформаций. Более удовлетворительные результаты получают при использовании деформационных критериев разрушения, в частности критического раскрытия трещин. Однако такой подход к определению предельных эксплуатационных нагрузок оказывается недостаточным. Экспериментально определяемое на лабораторных образцах критическое раскрытие трещин существенно зависит от абсолютных размеров сечений, температур, скоростей и способов нагружения и т.д. Поэтому в связи -с этим расчет прочности в хрупких состояниях должен проводиться с привлечением дополнительных критериев, к

Разрушение триплексов. При нагружении гидравлическим давлением характер разрушения принципиально не отличается от описанного для изгиба (рис. 68). Дробность разрушения увеличивается с увеличением прочности. Разрушение стекол под действием остаточных напряжений (образование сетки) происходит и после снятия внешней нагрузки.

Из рис. 49 следует, что при достаточно высокой скорости деформирования полимера изменение его релаксационных свойств начинается почти сразу после начала процесса деформирования, т. е. задолго до перехода через предел прочности. Разрушение структуры в материале совершается вплоть до выхода его на режим установившегося течения. Облегчение релаксации напряжений происходит не только до перехода через предел прочности, когда растут напряжения сдвига, но и в области нисходящей ветви кривой т (t), когда, несмотря на снижение напряжений сдвига, наблюдается облегчение релаксации напряжений. Последнее

В настоящее время существуют различные модели разрушения материала. Здесь мы воспользуемся самой простой, в соответствии •с которой разрушение вещества происходит в том месте и в тот момент, когда давление достигает значения динамической прочности. Разрушение проявляется в том, что давление скачком меняется от значения Р — —а до значения Р = 0.