Плоскости симметрии

Отмеченные фрактографические закономерности изломов металла характерны и для сварных соединений. Однако специфические макро- и микроструктурные особенности сварных соединений накладывают определенные отпечатки на характер их разрушения. Отличительной особенностью сварных соединений является структурная неоднородность, обусловливающая различие механических и химических свойств отдельных участков (механическая неоднородность). Кроме того, в сварных соединениях более вероятно появление дефектов (непровар, холодные и горячие трещины, поры, включения и др.) и выше уровень напряженности из-за остаточных (сварочных) напряжений. Металл шва в большинстве случаев имеет более высокие механические свойства, поэтому при отсутствии макроскопических дефектов при статическом нагружении разрывы происходят по основному металлу по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Однако наличие дефектов и участков с различными вязкопластическими характеристиками существенно изменяет характер и местоположение разрыва (рис.2.4; 2.5). Даже незначительные подрезы в швах могут перевести место разрушения с основного металла (ОМ) в область шва (Ш) или зоны термического влияния (ЗТВ). При этом плоскости разрушения располагаются вблизи линий сплавления (рис. 2.4,6), под углом 45° (рис. 2.4,в) и 90° (рис.2.4,г) к направлению действия максимальных напряжений. Прямой излом может реализоваться как при вязком, так и хрупком разрушениях, но с различными фрак-тографическими параметрами поверхности излома. Непровар швов способствует разрушению в результате косого среза (рис.2.4,л) или прямого излома (рис. 2.4,м). При наличии в изломе нескольких очагов разрушения поверхность излома имеет сложное очертание с различной ориентацией к направлению действия максимальных главных напряжений. Нередко в сварных соединениях имеют место так называемые мягкие и твердые прослойки (рис. 2.5).

где Wp — полярный момент сопротивления сечения швов в плоскости разрушения (см., например, рис. 3.15).

зи, концентрируются главным образом на границах неоднородностей. Разрывы отдельных связей приводят к образованию микротрещин, длина которых имеет порядок диаметра зерна. Микротрещины обычно локализуются вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Размер зоны разрыва межатомных связей имеет порядок 10"'° м. Разрушение межатомных связей в какой-то одной плоскости приводит к образованию новой плоскости разрушения. Разрыв межатомных связей в плоскости, перпендикулярной направлению действия нагрузки, проявляется в разрушении материала, носящем название нормального отрыва (рисунок 2.1.12). Разрыв межатомных связей в плоскости, параллельной направлению действия нагрузки, приводит к сдвиговому разрушению (рисунок 2.1.13). Во всех случаях разрушение происходит лишь тогда, когда локальные напряжения превышают когезионную прочность материала, соответствующую примерно 0,1 модуля упругости.

зи, концентрируются главным образом на границах неоднородностей. Разрывы отдельных связей приводят к образованию микротрещин, длина которых имеет порядок диаметра зерна. Микротрещины обычно локализуются вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Размер зоны разрыва межатомных связей имеет порядок 10"'° м. Разрушение межатомных связей в какой-то одной плоскости приводит к образованию новой плоскости разрушения. Разрыв межатомных связей в плоскости, перпендикулярной направлению действия нагрузки, проявляется в разрушении материала, носящем название нормального отрыва (рисунок 2.1.12). Разрыв межатомных связей в плоскости, параллельной направлению действия нагрузки, приводит к сдвиговому разрушению (рисунок 2.1.13). Во всех случаях разрушение происходит яишь тогда, когда локальные напряжения превышают когезионную прочность материала, соответствующую примерно 0,1 модуля упругости.

Наибольшие трудности встречаются при определении /-интеграла вязких низкопрочных материалов. При нагружении образцов, изготовленных из таких материалов, перед разрушением происходит подрастание предварительно наведенной усталостной трещины. С целью фиксирования момента начала подрастания трещины испытания проводят на нескольких образцах, имеющих предварительные трещины одинаковой длины. Первый образец нагружается до разрушения или заметного спада нагрузки, остальные — до меньших значений /Р, а затем разрушаются на маятниковом копре. Зона пластического разрушения может быть отмечена «термическим от-тенением» (нагрев до температуры 500—600°С, приводящий к окислению плоскости разрушения), методом красок, циклическим нагруженном или доломом разгруженных образцов при отрицательных температурах. На рис. 8.9 показана схема изломов образцов при такой последовательности нагружения (зона пластического разрушения фиксировалась доломом образцов при температуре жидкого азота). В плоскости разрушения образца измеряется подрастание трещины

Помимо влияния второй компоненты нагружения на стеснение пластической деформации имеет место ее влияние на ориентировку плоскости разрушения. Применительно к пластинам, для которых выполняется условие ?/, > t?, влия-

правления магистрального развития и перпендикулярно ему. Поэтому даже для одноосного растяжения имеем комбинацию известных решений [145-147], которые должны быть учтены в описании разрушения при одновременной реализации поперечного сдвига и отрыва (&г + km) в мезотуннеле и продольного сдвига и отрыва (km + ki) в перемычке между мезотуннелями. В случае продольного сдвига дополнительно учитывается возможность наклона плоскости разрушения к горизонтали. Сказанное позволяет записать систему уравнений для учета роли комбинации компонент сдвига и отрыва в разрушении материала в виде:

Рассмотрение процесса распространения трещины только в некоторой плоскости, перпендикулярной плоскости разрушения, с отклонением ее траектории от горизонтали на угол 60 позволило определить для нее фрактальную размерность в виде [157]:

Такой же вывод следует и из анализа распределения случаев возникновения трещин в лопатках по наработке. Наибольшее число случаев удовлетворяет нормальному закону распределения, но лопатки, наработка которых превышает 60 % от назначенного им ресурса, явно выходят за рамки распределения по наработке остальных лопаток. Имеет место только два случая разрушения лопаток (из 48 всех случаев возникновения трещин), когда их наработка существенно превысила наработку всех остальных лопаток — 12006 и не менее 14676 ч. Такая ситуация не может быть отнесена к особенностям повреждения материала лопаток. В лопатке с максимальной наработкой не было выявлено признаков нерекристаллизованных зерен, поэтому возникновение в ней первоначальной межзеренной трещины из-за длительного статического разрушения обусловлено естественной утратой лопаткой своего ресурса. Поэтому две лопатки с максимальной наработкой в эксплуатации, существенно отличающихся от всех остальных лопаток, следует относить к другому распределению. Они характеризуют рассеяние непосредственно лопаток без повреждений в тех условиях эксплуатации, в которых начинается исчерпание долговечности лопаток по критерию длительной статической прочности. Это подтверждается и сечением разрушения последней лопатки с максимальной наработкой. Расстояние от основания лопатки до плоскости разрушения составило 148 мм, что находится в середине диапазона (121 + 177)/2 = 149 мм для всех лопаток с трещинами.

Для однонаправленного композита константы Sie и S w обращаются в ноль. Используя основные упругие константы материала, можно^вычислить S[j, a затем величины деформаций, соответствующие выбранным пределам прочности; эти результаты используют для построения поверхности разрушения при отсутствии сдвига во всех четырех квадрантах в плоскости разрушения при отсутствии сдвига во всех четырех квадрантах в плоскости главных напряжений. Отдельно рассчитывают предельные деформации, соответствующие чистому сдвигу. Эти значения используют теперь в качестве критерия максимальных деформаций для определения допустимых нагрузок и напряжений в слое и в материале в целом.

Первые исследования распространения усталостной трещины в эвтектике А1 — Al3Ni были проведены Гувером и Гертцбергом [31] на цилиндрических образцах с надрезом. В предыдущих исследованиях с участием одного из этих авторов [27] было показано, что в изучаемом сплаве матрица — деформируемая, а усы AlgNi — упругие. При больших циклических напряжениях усы Al»Ni разрушались, а затем образовывались микропоры. Материал разрушался полностью, когда микропоры коалесцировали в главной плоскости разрушения подобно тому, как это наблюдалось при постепенном нагружении (рис. 16). Вид излома существенно изменялся при переходе к относительно низким циклическим напряжениям, когда уровень напряжений в надрезе оказывался недостаточным для разрушения отдельных усов. В этом случае повреждения концентрировались исключительно в Al-матрице. По мере накопления пластических повреждений в матрице начиналось распространение устойчивой трещины, которое происходило параллельно направлению нагружения и ориентации усов (рис. 17, а). Фронт вертикальной трещины имел тенденцию двигаться вдоль плоскости (111) Al-матрицы (аналогично первой стадии распространения усталостной трещины по [19]), а иногда и по поверхности раздела уса и матрицы (рис. 17,6). -Следует отметить, что при относительно низких напряжениях разрушение усов и связанное с ним образование микропор не происходили.

д) если же допуск относится к оси или плоскости симметрии, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии (рис. 16.21, <•).

если допуск относится к поверхности, а не к оси элемента, то стрелку располагают на достаточном расстоянии от конца размерной линии; если же допуск относится к оси или плоскости симметрии, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии (рис. 22.6, г — примеры обозначения допусков ци-линдричности и соосности).

— если же допуск относят к оси или плоскости симметрии, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии (рис. 22.6, г — обозначение допуска соосности).

При такой установке ось цилиндрической детали всегда находится в плоскости симметрии призмы независимо от отклонений в размерах диаметра детали, но расстояние центра деталей от основания призмы будет изменяться на величину е6 в зависимости от отклонений в размерах диаметра детали и величины угла а призмы.

Цилиндр (труба) под давлением. Рассмотрим общий случай деформации тонкостенного цилиндра от совместного действия внутреннего давления и растягивающей силы. Такой случай деформации трубы из изотропного металла рассмотрен, т. е. имеет три ортогональные плоскости симметрии механических свойств. Нагру-жение считается простым и справедливой деформационная теория пластичности. Кроме этого, принимаются обычные гипотезы и допущения, имеющие в основе без-моментной теории оболочек.

Например, при базировании цилиндрического валика на призме / (рис. 4.15, а) ось валика с наибольшим диаметром D будет находиться в точке О, а с наименьшим (D — а) — в точке Ot. Величина смещения оси валика (вследствие погрешности его диаметра) в направлении плоскости симметрии призмы равна отрезку OOi- Легко увидеть, что в направлении, перпендикулярном пло-

где 6б — погрешность базирования оси валика в направлении плоскости симметрии призмы, мм:

ж) симметричности отверстий относительно плоскости симметрии кронштейна (рис. 7.12, г), допуск симметричности зависимый;

м) симметричности осей отверстий относительно плоскости симметрии кронштейна (рис 7.12, д), допуск симметричности зависимый;

Если допуск относится к оси детали или плоскости симметрии (рис. П7, в и г) или к оси резьбы (рис. П7, а), то соединительная линия должна быть продолжением размерной линии. При недостатке места стрелки размерной и соединительной линий можно совмещать (рис. П7, д).

Если допуск относится к оси (плоскости симметрии) и из чертежи ясно, для каких поверхностей ось (плоскость симметрии) является общей, то рамку соединяют с осью (плоскостью симметрии) (рис. П7, е).