Разрушения сопротивление

Трещины начинают развиваться задолго до полного разрушения при усталостном, пластическом и даже хрупком разрушении. Например, при однократном статическом растяжении гладкого образца момент появления первой трещины частичного разрушения соответствует точке А на диаграмме растяжения (рис.3.2), причем чем чувствительнее метод дефектоскопии,тем ближе точка А располагается к началу диаграммы.

Трещины начинают развиваться задолго до полного разрушения при усталостном, пластическом и даже хрупком разрушении. Например, при однократном статическом растяжении гладкого образца момент появления первой трещины частичного разрушения соответствует точке А на диаграмме растяжения (рис. 3.2), причем чем чувствительнее метод де-

Для вывода на остове выражения (47.23) уравнения кинетической диаграммы разрушения / = /(А') необходимо заметить следующее. Если при данном К моменту разрушения соответствует ниспадающая ветвь кривой С — С(х, t*), О^х^б, то в качестве длины элементарного скачка трещины естественно принять А/ = = хс = б. Если же этому моменту соответствует восходящая ветвь (рис. 47 ..5, б), то зона предразрушения при подрастании трещины пересечет область, достаточно насыщенную водородом, а длина элементарного скачка трещины увеличится до границы, от которой начинается резкое убывание функции С(х, t%), т. е. до Д/ = => хт = 26. Таким образом, в качестве длины скачка трещины следует принять А/ = и(т)б, где величина 1 < х(т) < 2 учитывает характер распределения концентрации впереди вершины трещины.

Из результатов исследования влияния структуры на механизмы разрушения молибдена [396] следует, что наблюдаемый излом (рис. 5.3, в) соответствует ситуации, когда каждый элемент структуры ведет себя как микрообразец с образованием до разрыва микрошейки. Схематически процесс формирования ямочного излома при образовании пор-расслоев по границам элементов структуры показан на рис. 5.10. Размер в поперечнике отдельных фрагментов поверхности разрушения соответствует размеру зерен и ячеек, возникающих при деформации как в процессе предшествующей обработки, так и во время испытания образцов. В работе [41] показано, что наиболее крупные поры-трубки образуются по тройным стыкам зерен.

II — образование на начальной стадии пластической микродеформации хрупких межзеренных трещин; рост и слияние этих трещин под действием нормального напряжения, которое увеличивается в процессе деформационного упрочнения; переход межзеренных трещин при достижении ими критического размера в трещины скола и полное разрушение образца. Размер фрагментов поверхности разрушения соответствует размеру зерна.

Анализ сигналов АЭ выполнен по двум параметрам — изменению напряжения цикла и изменению числа циклов нагружения. Исследованы вероятностные характеристики появления событий и амплитуд сигналов АЭ. Рассматривались поверхности этих функций и строились их картограммы по 25 сечениям, соответствующим 25 уровням сигналов (рис. 3.29). Наиболее плотное число событий соответствует трем областям на полученных картограммах. Первая область соответствует моменту непосредственно начала раскрытия берегов трещины, вторая расположена около максимума напряжения цикла, и третья область примыкает к участку закрытия трещины. Появление первой и третьей областей объясняется процессом формирования скосов от пластической деформации у поверхности образца [143, 144]. Процесс деформации и разрушения соответствует преимущественно скольжению и поворотам при совместном раскрытии по типу III + I.

При выборе ограниченной базы для деталей с большой длительностью работы следует убедиться в том, что: а) характер разрушения соответствует эксплуатационному; б) кривые усталости не пересекаются или испытания проводят ниже точки их пересечения, когда уменьшение базы не приведет к качественному изменению ранжировки по усталостной долговечности испытываемых деталей.

Критерии оценки разрушения слоистого материала. За расчетный предел прочности принимается максимальное напряжение в слоистом материале, при котором еще не происходит механического разрушения. Его легко определить при испытании на растяжение; однако определение предела прочности на сжатие, например, для образца пз композита бор — эпоксидная смола весьма затруднительно. При разрушении плоского вырезанного образца могут расщепиться его концы. Если концы приклеены или зажаты, разрушение может произойти путем поперечного коробления. Если обеспечена достаточная опора в поперечном направлении, при разрушении образец может растрескаться вдоль по волокнам в результате эффекта Пуассона. Какой из этих способов разрушения соответствует реальному пределу прочности на сжатие, не очень понятно, так как в зависимости от методики испытаний величина прочности па сжатие колеблется от 14 000 до 32 000 кгс/см2.

Разрушения в условиях эксплуатации, соответствующих области в карты механизмов ползучести наблюдаются при перегревах металла труб пароперегревателей. Как видно из картограммы (рис. 1.2), при нагреве до температур, превышающих 620 °С, в металле развиваются процессы рекристаллизации. Это приводит к возрастанию деформационной способности металла, полной трансформации структуры стали в феррито-карбид-ную структуру, интенсификации процессов перехода легирующих элементов в карбидные фазы. Долговечность труб в условиях такого перегрева не превышает 10—15 тыс. ч. Для труб, разрушившихся в условиях ползучести, характерно наличие значительного слоя окалины и присутствие на наружной поверхности труб продольных трешин, сопутствующих основному разрыву. В случае перегрева до указанных температур разрушение происходит с относительно большим увеличением периметра трубы, заметным утонением стенки за счет повышенной деформационной способности в этих условиях. Характерно широкое раскрытие трубы в месте сквозной трещины. Микромеханизм разрушения соответствует порообразованию. Структура металла разрушенной трубы становится ферритной с крупными карбидными частицами по границам зерен. Вблизи разрушения имеет место некоторый рост зерна. Присутствие всех перечисленных признаков 'свидетельствует о том, что разрушение исследуемой трубы произошло в результате длительного перегрева.

считать оправданным использование концепции разрушения С. Н. Журкова, энергия активации разрушения соответствует энергии сублимации никеля, а предэкспоненциальный коэффициент равен периоду тепловых колебаний атомов.

При энергии удара 15 Дж минимальной глубине разрушения соответствует максимальный размер ядра. Неуплотненный слой уменьшает возможность передачи энергии неразрушенной части, поэтому зависимость износа от энергии удара в этом случае имеет минимум.

так как при каждом значении напряжения можно довести образец до разрушения. Сопротивление усталости таких материалов оценивается по пределу ограниченной выносливости, под которым понимают максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее задаваемой циклической долговечности. Предел выносливости при симметричном цикле обозначают через а_ь при отнулевом — через сг0.

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются: линейная и нелинейная механика разрушения; деформационные и энергетические критерии разрушения; модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения; процессы длительного циклического деформирования и разрушения; сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях; микромеханика процессов статического и циклического разрушений.

Сопротивление усталости описывается семейством кривых усталости, связывающих обычно амплитуду напряжений аа с числом циклов их действия N, необходимым для возникновения разрушения. В связи с существенной дисперсией условий разрушения кривые усталости наносятся по параметру накопленной вероятности разрушения (рис. 3). Эта накопленная вероятность Ра.п. вытекает из получаемой экспериментально функции плотности распределения Ф'г (Nta) разрушающего числа циклов по параметру амплитуды напряжения а:

Для иллюстрации этой зависимости на рис. 3.1 схематически показаны кривая статической усталости ap (t), кривая обратной зависимости I/dp (t) и график производной, отвечающей функции M (t), которую можно таким образом найти по экспериментальным данным. Нужно лишь учитывать, что при неограниченном сокращении времени разрушения сопротивление материала согласно выражению (3.8), как и в случае (3.2), неограниченно нарастает, причем аппроксимирующее выражение экспериментальной кривой статической усталости должно удовлетворять условию ар (0) -+• оо или 1/огр (0) -»• 0 (штриховая линия на рис. 3.1, б). Заметим, что

нне, для получения двухфазной (а + + 7)-структуры. Путем стабилизации 18—30 7л аустеннта (особенно если • аустеннт получен в результате применения термоциклической обработки} могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и вязкость разрушения, сопротивление

именно, критического коэффициента интенсивности напряжений Кс, называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объемов материала или возможное изменение его свойств в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически продеформированных областей, как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих условий нагружения и размеров рассматриваемого объекта и образца, служащего для определения характеристики трещиностойкости. Поэтому постановке эксперимента по определению значений Кс (или, что в некотором смысле более просто, Ktc) следует уделять много внимания, проводя эксперимент с

В случаях, когда есть основания считать возможное разрушение хрупким, то обычно, предполагая справедливость положений линейной механики разрушения, расчет ведут по критерию разрушения (3.3.2). Вычисление стоящего слева коэффициента интенсивности напряжений К при современном развитии вычислительных методов и техники и наличии справочников, как правило, не вызывает затруднений. Гораздо труднее экспериментальное определение правой части критерия (3.3.2), а именно: критического коэффициента интенсивности напряжений Кс, называемого иногда вязкостью разрушения. Сопротивление материала росту трещины во многом определяется затратами энергии на пластическое деформирование объемов материала в ближайшей окрестности вершины трещины. А величина и распределение пластических деформаций, форма и размеры пластически проде-формированных областей как вдоль фронта трещины, так и в удалении от него существенно зависят от многих условий нагружения и размеров рассматриваемого объекта и образца, служащего для определения характеристики трещино-стойкости. Поэтому постановке эксперимента по определению значений Кс (или, что в некотором смысле более просто, Jf[c) следует уделять много внимания, проводя эксперимент с ориентацией на данную конструкцию.

В большинстве конструкций после старта трещины наблюдается стадия стабильного разрушения, которая обычно завершается переходом к нестабильному, а затем динамическому развитию процесса разрушения. Сопротивление конструкции росту трещины характеризуют кривой Хц (рис. 11.4.2) либо диаграмма-

Величина ударной вязкости складывается из работы пластического изгиба образца и собственно разрушения. Сопротивление пластическому течению о (7) с охлаждением растет. Поэтому чем ниже температура, тем при меньшей общей деформации будет достигнуто о(Г) = озг и начнется зернограничное разрушение. Так фосфор вызывает хладноломкость, которая отличается от «обычной» тем, что излом зернограничный. Чем крупнее зерно, тем сильнее концентрация напряжений у его границ, и тем раньше и сильнее проявляется зернограничная хрупкость.

ние, для получения двухфазной (ос + + у)-структуры. Путем стабилизации 18—30 % аустенита (особенно если аустешгг получен в результате применения тсрмоциклпчсской обработки) могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и вязкость разрушения, сопротивление

Выделяющаяся при старении из твердого раствора интерметаллидная у'-фаза обладает уникальными свойствами и вносит определяющий вклад в упрочнение. Как и твердый раствор, она имеет ГЦК структуру и выделяется когерентно. Прочность у' увеличивается с ростом температуры, а ее пластичность не дает ей стать источником разрушения. Сопротивление ползучести никелевых сплавов зависит от морфологии выделившихся интерметаллидов и их объемной доли (рис. 12.6). Чем мельче выделения и меньше расстояние между ними, тем выше сопротивление ползучести. Доля выделений больше, чем в жаропрочных аустенитных сталях.