Разрушения представляет

В испытаниях, проводившихся в течение пяти лет в Великобритании, технически чистый алюминий был сильно поврежден питтингом в четырех разных грунтах (глубина язв от 0,1 до >1,6мм), но в пятом грунте разрушения практически не было [10].

КРИВАЯ УСТАЛОСТИ, кривая Вёлер а,— графич. изображение способности материала сопротивляться усталостному разрушению (зависимость макс, напряжения цикла от числа циклов до разрушения). Различают 2 осн. типа К. у.: 1) по достижении определённого напряжения число циклов до разрушения практически перестаёт изменяться при дальнейшем уменьшении напряжения; 2) при уменьшении напряжения число циклов до разрушения непрерывно уменьшается. В зависимости от типа К. у. применяют разные способы определения предела выносливости (усталости).

Испытание на сжатие проводят на коротких цилиндрических образцах или кубиках. Диаграмма сжатия образца из пластического материала показана на рис. 122. Вначале диаграмма сжатия совпадает с диаграммой растяжения. Однако после точки D нагрузка не падает, как при растяжении, а резко возрастает. Образец расплющивается, а площадь поперечного сечения увеличивается. Довести образец пластического материала до разрушения практически не удается. Модуль упругости, пределы пропорциональности и текучести для большинства пластичных материалов при растяжении и сжатии приближенно можно считать совпадающими.

Указанные варианты являются двумя возможными предельными случаями хрупкого и чисто вязкого разрушения. Практически приходится встречаться с промежуточными состояниями, когда зарождению очагов разрушения предшествует заметная деформация, а образование, микроповреждений может начаться в конце первого, на втором или в начале третьего периода ползучести. Таким образом, возможны случаи, когда ни аь ни сг/ не могут служить критерием длительной прочности.

в) при среднем запасе прочности п ^ 3 и вариации действующих напряжений vau^S\aav < 0,2 вероятность разрушения практически равна нулю и поэтому использование ее в качестве критерия прочностной надежности для особо ответственных деталей оказывается нецелесообразно;

в том случае, когда сталь в данных условиях находится в пассивном состоянии, т. е. в таком состоянии, когда коррозионные разрушения практически не имеют места. Следовательно, при выборе легирующих элементов нужно стремиться к тому, чтобы сплав был достаточно однородным (в идеале однофазным) и пассивирующимся в большинстве агрессивных сред.

Дальнейшее накопление усталостных повреждений интенсифицирует рост микротрещин, в результате чего усиленно формируются ювениль-ные поверхности и потенциал резко разблагораживается (участок IV). Фиксируемая величина потенциала в момент разрушения практически не зависит от начального уровня приложенных амплитудных напряжений, а обусловлена, по всей вероятности, совокупностью конкурирующих процессов, протекающих в распространяющейся трещине. Это предположение в некоторой степени подтверждают результаты изучения кинетики общего электродного потенциала при определении влияния коррозионной среды на скорость роста усталостной трещины.

Результаты расчетов (рис. 8-19—8-22) показывают, что изменение коэффициента теплопроводности расплава в 6 раз оказывает более сильное влияние на параметры разрушения, чем изменение вязкости от ^2 До M-i согласно уравнениям (8-25) и (8-27). Следующие пары теп-лофизических свойств (ц2, А,2) и (ц\, К\) дают соответственно верхнюю и нижнюю границу эффективной энтальпии /эфф расплавленного стекла. При этом в первом случае параметры разрушения практически не отличаются от результатов расчета для случая чистой сублимации кварце-

щественная деформация температурного профиля в материале, что в свою очередь оказывает влияние на скорость оплавления материала ввиду сильной зависимости вязкости расплава от температуры. Одновременное увеличение скорости газификации и снижение роли оплавления приводит к тому, что суммарная скорость уноса массы в этом случае оказывается намного ниже, чем при поверхностном горении в том же температурном диапазоне (рис. 9-21). После того как пленка расплава полностью исчезнет с разрушающейся поверхности, гетерогенное взаимодействие уже принципиально не изменяет зависимости скорости разрушения от температуры, а сам механизм разрушения практически не отличается от чистой сублимации вещества.

Такими жидкостями оказались прежде всего состоящие из углеводородных полимеров минеральные масла нефтяного происхождения. В последнее время число рабочих жидкостей пополняется синтетическими маслами на основе сложных эфиров, фтороуглерод-ных полимеров и некоторых других веществ. Рабочий процесс гидромашины определяется такими свойствами жидкости, как малая сжимаемость, способность выдерживать без разрушения практически любые давления, способность не распадаться при протекании в дросселирующих щелях с большими перепадами давления, способность выдерживать без кавитации разряжения и не создавать пену.

Характер разрушения в значительной степени определяется и уровнем действующих напряжений. Так, в алюминиевых сплавах при относительно низком уровне напряжений излом в зоне замедленного разрушения практически полностью межзеренный, при повышенных напряжениях - смешанный.

Механика развития трещин, часто называемая механикой разрушения, представляет собой раздел механики и физики твердого деформируемого тела, изучающий законы разделения кристаллического или континуального Тела на части под действием механических усилий или иных внешних причин. Далее будем иметь в виду континуальное тело, наделенной феноменологическими свойствами, определяемыми экспериментально на стандартных образцах.

Испыпшпие на длительную прочность отличается от испытания на ползучесть тем, что испытуемый образец доводят при данной температуре и напряжении до разрушения В результате испытания определяют предел длительной прочности, т. е. наибольшее напряжение, вызывающее разрушение металла за определенное время при постоянной температуре. Предел длительной прочности обозначают о с двумя числовыми индексами, например: aiooo — предел длительной прочности за 1000 ч при 700 °С. В логарифмических координатах зависимость между напряжением и временем до разрушения представляет прямую линию (рис. 154, б).

При превышении температурой порогового значения Т,^ (первой критической температуры) металл переходит в вязкое состояние. Долгое время считалось, что микромеханизм вязкого разрушения представляет собой процесс слияния пор, возникающих около частиц второй фазы [47]. Однако электронно-микроскопические и рентгеновские исследования микроразрушения кристаллических материалов выявили более сложный механизм развития трещины, включающий две стадии повреждаемости. На первой стадии при незначительной степени деформации образуются субмикроскопические кристаллографические трещины, обусловленные эволюцией дислокационной структуры. Затем эти зародышевые трещины сливаются в критическую трещину, что означает переход от дислокационного механизма повреждаемости к вакансионному, т. е. образованию пор около групп вакансий, а при высоком уровне напряжений-около частиц второй фазы [47].

Докритическая диаграмма разрушения представляет собой характеристику материала данной толщины, оценивающую способность материала тормозить трещину. Эта диаграмма отражает процесс разрушения, в то время как на обычных диаграммах деформации стадия разрушения отмечается только координатами концевой точки. Этой информации недостаточно для оценки такой важной стадии процесса сопротивления материала воздействию внешней нагрузки, как стадия разрушения. Вместе с тем стадия медленного роста трещины не описывается теориями, рассмотренными ранее (§§ 3, 7). Остановимся вкратце на существующих теориях докрптического роста трещины.

При превышении температурой порогового значения ТГО1 (первой критической температуры) металл переходит в вязкое состояние. Долгое время считалось, что микромеханизм вязкого разрушения представляет собой процесс слияния пор, возникающих около частиц второй фазы [43]. Однако электронно-микроскопические и рентгеновские исследования микроразрушения кристаллических материалов выявили более сложный механизм развития трещины, включающий две стадии повреждаемости На первой стадии при незначительной степени деформации образуются субмикроскопические кристаллографические трещины, обусловленные эволюцией дислокационной структуры. Затем эти зародышевые трещины сливаются в макротрещину, что означает переход от дислокационного механизма повреждаемости к вакансионному, т. е. образованию пор около групп вакансий, а при высоком уровне напряжений- около частиц второй фазы [37].

происходит отрыв частиц металла, размеры которых сопоставимы с атомными. Процесс разрушения представляет собой диспергирование поверхности без удаления продуктов износа. Оторвавшиеся частицы металла быстро окисляются. Дополнительным источником повреждения поверхностей может явиться возникающее в отдельных местах схватывание сопряженных металлических поверхностей. Цепи соединившихся атомов при скольжении вначале искажаются, а затем разрываются, что

пластической деформации ступеньки несоответствия накапливаются и при некотором уровне пластической деформации может произойти межзеренное разрушение. Рельеф такого межзеренного разрушения представляет собой картину развитой пластической деформации (рис. 5.11, в).

к образованию двух новых поверхностей, имеющих топографию зеркального отображения. Таким образом, распространение разрушения представляет собой результат процесса скола с элементами скольжения, приводящего к появлению ручьевого узора. Направления полного разрушения должны быть перпендикулярны следам ручьевого узора.

Анализ излома лонжерона лопасти показал, что он имеет усталостный характер. Зона устало- : сти расположена на нижней поверхности лонжерона и занимает около 40 % площади сечения разру- ; шения (рис. 12.2). Очаг разрушения представляет j собой повреждение наружной поверхности лонжерона глубиной от 0,05 до 0,6 мм. Очагом разруше- ния послужила одна из лунок от пескоструйной обработки поверхности лонжерона — сталь i 40ХНМА. Рентгеноструктурный анализ материала в зоне зарождения трещины показал, что вместо j создаваемых напряжений сжатия для компенсации растягивающих напряжений от внешней нагрузки в поверхностных слоях материала имели место остаточные напряжения растяжения величиной около 500 МПа. ;

напряжений. Прочность конструкций, изготовленных из однородных изотропных материалов, при простых схемах нагружения, таких как растяжение, сжатие и кручение, можно оценить, сравнивая вычисленные напряжения с пределами текучести или прочности материалов, которые определяются из опытов на растяжение, сжатие и кручение. Для более сложных напряженных состояний и неоднородных ортотропных материалов, с которыми наиболее часто приходится встречаться при проектировании и расчете конструкций из композиционных материалов, практически невозможно поставить эксперимент и моделировать это состояние. Для оценки прочности конструкции необходимо использовать критерии разрушения или поверхности разрушения, основанные на предсказании поведения материала при реализуемых условиях нагружения. Критерий разрушения, или поверхнрсть разрушения, представляет собой аналитическую интерпретацию в пространстве напряжений границы допустимых напряженных состояний, в пределах которой материал может работать при заданных условиях без разрушения.

Для того чтобы обеспечить однозначность перехода от одного из этих условий к другому, предположим, что материал обладает потенциальной энергией деформации вплоть до начала интересующего нас резкого изменения; в частности, зависимость между напряжениями и деформациями может быть нелинейной, но она должна быть однозначной до самого начала «разрушения». Следует отметить, что данное предположение не выполняется, если критерий разрушения представляет собой условие разрыва среды, которому предшествует процесс необратимого деформирования; при этих условиях область применимости критерия разрушения ограничена прямолинейными траекториями нагружения, проходящими через начало координат. При исследовании материалов, для которых с принятой точностью выполняется предположение о существовании потенциальной энергии деформации, в формулировке критерия разрушения можно использовать любое из трех уравнений (1) — (3), если они удовлетворяют основным математическим требованиям.