Разрушения непосредственно

1. Образующаяся при сварке тугоплавкая пленка окисла магния MgO (Тпл = 2500° С) затрудняет процесс сварки. Для ее разрушения необходимо применять флюс либо использовать эффект катодного распыления при сварке вольфрамовым электродом в среде инертных защитных газов (ток переменный).

Для выяснения причин хрупкого аварийного разрушения необходимо, прежде всего, знать условия разрушения. Среди них следует назвать:

В противном случае при описании развития разрушения необходимо учитывать значение У\С или эго аналога для пластичных материалов - ^ интеграла, 3-ьс- Определение данных параметров производится на полнотолщшшых образцах, что сдерживает применение линейной механики раэрупения для описания разрушения тонкостенных сосудов давления, какими являются МТ. Многолетними исследованиями ряда научни - исоледор'тельских центров показана достаточно высокая корреляция 1..зжду энергией разрушения полнотолщиннь'-' образцод, и образцов Шарли для сталей трубного сортамента. Для других типов сталей корреляция несколько ниже. Аналитически эта зависимость записывается в ь де

Наличие трещин, образующихся на стадии изготовления элементов конструкций или в процессе их эксплуатации вследствие усталости материалов, нередко становится причиной хрупкого разрушения, носящего катастрофический характер. Предполагается, что разрушение конструкции с трещиной происходит тогда, когда длина трещины достигнет критической величины. Если определяющей является герметичность конструкции, то длина трещины, которая приводит к потере герметичности, может быть использована в качестве критерия разрушения. Если конструкция с трещиной предназначена для работы при сравнительно низких температурах, то в качестве критерия разрушения необходимо использовать показатели трещиностойкости, определенные при соответствующих условиях. Критерием разрушения может служить также критическая величина остаточной статической прочности, при достижении которой элемент конструкции будет разрушаться.

Наличие трещин, образующихся на стадии изготовления элементов конструкций или в процессе их эксплуатации вследствие усталости материалов, нередко становится причиной хрупкого разрушения, носящего катастрофический характер. Предполагается, что разрушение конструкции с трещиной происходит тогда, когда длина трещины достигнет критической величины. Если определяющей является герметичность конструкции, то длина трещины, которая приводит к потере герметичности, может быть использована в качестве критерия разрушения. Если конструкция с трещиной предназначена для работы при сравнительно низких температурах, то в качестве критерия разрушения необходимо использовать показатели трешиностойкости, определенные при соответствующих условиях. Критерием разрушения может служить также критическая величина остаточной статической прочности, при достижении которой элемент конструкции будет разрушаться.

Для оценки возможности реального, эффективного упрочнения металлических сплавов, т. е. повышения предела текучести без существенного снижения вязкости разрушения, необходимо сопоставлять

при возникновении усталостного разрушения необходимо сопоставить результаты расчета напряженности конструкции, осуществленные применительно к моделируемым условиям нормальной эксплуатации. При анализе процесса разрушения с реализованной напряженностью должна быть установлена напряженность конструкции и длительность процесса роста трещины для неизвестных условий нагружения с одновременной оценкой влияния неизвестных, хотя и предполагаемых параметров воздействия. В этом случае восстанавливаемая последовательность развития разрушения из анализа излома может опираться на те же критерии, что используются при моделировании трещин, поскольку расчетом могли быть не учтены факторы, ускоряющие процесс усталостного разрушения в эксплуатационных условиях. Однако сами условия нагружения могли не соответствовать расчетному режиму, что необходимо установить из анализа процесса разрушения. Вполне естественно в такой неоднозначной ситуации разрушения использовать в качестве свойства материала сопротивляться росту трещин не величину того или иного параметра, а последовательность протекания процессов, присущих материалу под циклической нагрузкой независимо от условий внешнего воздействия.

Говоря о качественной оценке разрушения, необходимо представить себе ситуацию, в которой вся совокупность внешних факторов силового, температурно-скоростного и агрессивного воздействия среды реализуется в прогрессирующем во времени нарушении сплошности материала. Каждый фактор вносит свой вклад в энергетические затраты, связанные с подрастанием трещины в цикле нагружения. Вместе с тем поглощение энергии материалом происходит без разделения вида источников, которые ее генерировали. Подрастание трещины реализуется в тот момент, когда поглощенная материалом энергия не может быть релаксирована иным способом, как только в связи с формированием свободной поверхности, а следовательно, подрастанием трещины. Прежде чем характеризовать реакцию материала на реализованные в условиях эксплуатации затраты энергии на прогрессирующее развитие разрушения необходимо охарактеризовать общее представление о видах разрушения детали с учетом свойств материала и его структурного состояния.

Диаграммы наиболее приближены к оценке поведения материала в предполагаемых условиях нагружения (сочетание параметров воздействия). Вместе с тем, как было указано выше, в качестве параметра, влияющего на процесс разрушения, необходимо рассматривать жесткость напряженного состояния (одно-, двух- или трехосно), используя эквивалентное напряжение, или условия раскрытия берегов трещины, включающие в себя информацию о многоосном внешнем воздействии при ведущей роли одного из видов раскрытия берегов трещины. Только за счет многоосного воздействия можно существенно изменить границы

6) наличие кривой усталости, построенной для различных вероятностей разрушения, необходимо для особо ответственных случаев, когда учитывают не среднюю, а минимальную их долговечность или в расчет принимают определенную вероятность разрушения.

.1. Введение. Данный раздел знакомит конструктора с элементарными правилами проектирования соединений, выработанными в результате синтеза теоретических и экспериментальных исследований. Знакомство с различными принципами конструирования клеевых соединений позволяет выбрать в каждом конкретном случае наиболее эффективное из них. Представление о критериях *, используемых при расчете соединений и типах их разрушения, необходимо при оценке возможностей использования литературных данных для проектируемых конструкций и разработки программ экспериментального их исследования.

На практике выход конструкции из строя чаще всего связан с разрушением, т. е. с разделением материала на части. Поэтому особое значение имеют условия, при которых происходит разрушение. Условия разрушения непосредственно связаны с характером дефектов (трещин) и их развитием. С точки зрения целостности конструкции важно знать допустимые пределы распространения трещин до наступления критических условий разрушения [17].

та Д = 2р или его условный радиус). Во втором диапазоне (рис. 3.13, в) точка AJ = А^ смещается в противоположном направлении до точки О. При этом NO = р. Согласно /26/, в точке А; зарождается микротрещина, являющая очагом разрушения. Для реальных размеров дефектов данная точка настолько приближена к их вершине, что можно полагать начало разрушения непосредственно из вершины дефекта, а пластическое течение сосредоточено в узких полосах, совпадающих с линиями скольжения А,С и A(F. При этом последние расположены под углами 6Т и 6М к контактной границе металлов М иТ. Такая модель, с одной стороны, учитывает особенности механически неоднородных соединений, а с другой, является обобщением модели локальной текучести для тел с трещинами.

Учитывая, что скорость коррозионного разрушения непосредственно

На практике выход конструкции из строя чаще всего связан с разрушением, т. е. с разделением материала на части. Поэтому особое значение имеют условия, при которых происходит разрушение. Условия разрушения непосредственно связаны с характером дефектов (трещин) и их развитием. С точки зрения целостности конструкции важно знать допустимые пределы распространения трещин до наступления критических условий разрушения [17].

та Д = 2р или его условный радиус). Во втором диапазоне (рис. 3.13,в) точка Ас = А^ смещается в противоположном направлении до точки О. При этом NO = р . Согласно /26/ , в точке А; зарождается микротрещина, являющая очагом разрушения. Для реальных размеров дефектов данная точка настолько приближена к их вершине, что можно полагать начало разрушения непосредственно из вершины дефекта, а пластическое течение сосредоточено в узких полосах, совпадающих с линиями скольжения А(С и A(-F. При этом последние расположены под углами 0Т и 0М к контактной границе металлов М иТ. Такая модель, с одной стороны, учитывает особенности механически неоднородных соединений, а с другой, является обобщением модели локальной текучести для тел с трещинами.

Морфологические особенности излома формируются при вязком внутризеренном разрушении как результат пластической деформации, развивающейся в зоне разрушения непосредственно в процессе образования несплошности. Увеличение интенсивности пластической деформации и расширение объемов, где она протекает, увеличивает затраты энергии на распространение трещины. Страгивание трещины от несплошности материала при внешнем воздействии будет зависеть не только от условий нагружения, но и от степени стеснения пластической деформации в вершине несплопшости. Исследования разрушения образцов из стали с пределом прочности 430-570 МПа при различных параметрах надреза круглого образца показали [36], что по мере изменения жесткости напряженного состояния меняется соотношение между размерами ямок на начальном этапе развития страгиваемой трещины. Испытаны на растяжение круглые образцы с разным диаметром (4r)min B минимальном сечении и радиусом надреза р в этом сечении. В случае острого надреза 0,2 мм начальное разрушение имело место у надреза, а с мягким радиусом более 1 мм разрушение начиналось в центральном сечении образца. При указанном остром надрезе ширина ямок 20-40 мкм у надреза и далее — 40-80 мкм, тогда как у мягкого радиуса ширина ямок составила 10-20 мкм. Жест-

Следует подчеркнуть, что оценка хладноломкости материала по критериям вида изломов образца (процент кристаллической составляющей излома, сужение дна надреза, вид поверхности разрушения непосредственно вблизи дна надреза) не исключает субъективности подхода разных исследователей. По виду излома нельзя определить количество энергии, поглощенной при развитии разрушения. Поэтому при определении склонности стали к хрупким разрушениям по результатам, ударных испытаний следует отдать предпочтение методам оценки критической температуры хрупкости по величине работы распространения трещины в образце [40, 41].

Опыт эксплуатации конструкций в различных морских средах показывает, что существует несколько наиболее распространенных видов коррозионного разрушения, непосредственно влияющих на работоспособность конструкции. Скорость общей коррозии стали в различных районах мирового океана находится в пределах 30— 100 мкм/год но, как правило, не она определяет срок службы конструкции.

При пластической деформации выступов фактическая площадь контакта почти не зависит от микрогеометрии поверхности, определяется пластическими свойствами материала и нагрузкой. Упрочнение материала влияет на формирование фактической площади контакта, которая при этом зависит от нагрузки в степени. В случае упругой деформации шероховатостей на фактическую площадь контакта существенно влияют геометрические характеристики шероховатости и упругие свойства материала. Площадь в этом случае пропорциональна нагрузке в степени ~ 0,7—0,9. В узлах трения механизмов и машин, приборов, оборудования часто встречающимися видами износа являются адгезионный, абразивный, коррозионно-механи-ческий, усталостный. При воздействии потока жидкости, газа возникает эрозионное изнашивание . Наиболее интенсивно изнашивание протекает в процессе заедания. Поверхности трения при малых колебательных перемещениях подвержены фреттинг-коррозии. В условиях кавитационных явлений возникает кавитационное изнашивание. Механизм физико-химических связей при адгезионном взаимодействии и интенсивность поверхностного разрушения непосредственно зависят от величины площади фактического контакта [4, 8-12], Значительный рост интенсивности изнашивания наблюдается при достижении контактными нормальными напряжениями величины предела текучести материала. Энергия адгезии увеличивается при физически чистом контакте материалов и совпадающих по структуре материалов. Гладкость поверхностей способствует увеличению адге-

Д р о б е с т р у и н а я обработка. Дробеструйная обработка осуществляется (посредством обработки поверхности дробью диаметром 0,76 мм, 'изготавливаемой из 'отбеленнюго закаленного чугуна, «оторая направляется на конструкцию с большой скоростью при помощи (вентилятора. Результаты данного метода (аналогичны результатам обкатки в том отношении, что создаются высокие 'поверхностные сжимающие напряжения и некоторое механическое упрочнение материала. С помощью данного метода MOiJKHo обрабатывать детали любой формы за исключением трудно1 доступных зон. Сжимающие напряжения колеблются от 42,1 [кГ/мм2 до 1105,5 кГ/мм^ IB 'зависимости от глубины проникновения дроби и вида обрабатываемого материала. Глубина проникновения составляет около \ 0,20 мм. В этом отношении дробеструйная обработка оказывает более поверхностный эффект, чем обкатка, глубина проникания 'Которой 'может доходить до 6,35 \мм. 'Поэтому компенсирующие растягивающие напряжения находятся довольно близко к поверхности, что может привести к возможности разрушения 'непосредственно под поверхностью. Это ограничивает увеличение усталостной прочности теми случаями, в которых создаются высокие градиенты напряжений, как например, у У-образных ,ка-наво'к, ;в зонах механического (повреждения поверхности и на гладких образцах малого размера, которые подвергаются изгибу или (кручению. Увеличение усталостной прочности зависит от условий и обычно составляет более 20% для деталей с канавками. Для деталей без канавок усталостная прочность может несколько! уменьшаться по сравнению с полировкой. Однако стоимость полиро'вки выше, чем обдувки дробью, поэтому дробеструйную обработку можно также применять для обработки деталей без канавок. Было показано, что дробеструйная обработка увеличивает усталостную прочность ряда деталей, подвергаемых повторным знакопеременным нагружениям, таких, как

В 1967 г. автор получил основной инвариантный Г-интеграл механики разрушения '> непосредственно из закона сохранения энергии [1]: