Разрушения стеклопластика

Отсюда видно, что энергия разрушения не является постоянной материала. Это результат неавтомодельности задачи, так как при распространении трещины контур ее головной части деформируется. Плотность энергии разрушения становится постоянной и равной у = а05с/2 при достаточно малых внешних нагрузках и длинных трещинах, т. е. при С,—»оо. Укажем, что с введением величины у условие (3.50) в этой задаче можно записать в виде

Отсюда видно, что работа разрушения не является постоянной материала. Это результат иеавтомоделыгости задачи, так как при распространении трещины контур ее головной части деформируется и не остается неизменным. Плотность работы разрушения становится постоянной и равной 2•у = а„бс при достаточно малых внешних нагрузках и длинных трещинах, т. е. при ?-*•<». Укажем, что если ввести величину у, то условие (4.6) можно записать

При малом диаметре образца объем материала с зоной перенапряжения материала доминирует, что может способствовать квазихрупкому разрушению с минимальной затратой энергии в соответствии с соотношением (2.5). Процесс порообразования перед вершиной надреза одновременно завершается соединением пор с вершиной надреза и между собой в срединных слоях образца. С возрастанием диаметра образца доля перенапряженного материала в вершине надреза уменьшается по отношению ко всему сечению образца и ее влияние на вязкость разрушения перестает быть существенным. Вот почему начиная с некоторого диаметра образца приращение энергии на процесс распространения трещины не происходит и вязкость разрушения становится независимой от размера сечения.

представляют соответственно вероятности разрушения одного элемента при напряжении не больше а, при напряжении от а до K-fi и при напряжении от от до Кта, когда вероятность разрушения становится близкой к 1. Здесь s = w8% (a) — безразмерное напряжение. Последний сомножитель в формуле (28) представляет вероятность разрушения оставшихся (N — г) элементов мгновенно или в результате быстрой последовательности при напряжениях от а до величин выше Кта. Поскольку каскад разрушения может начаться от любого из N параллельных элементов, то F (а) получается умножением произведения вероятностей на число N.

В данном разделе будут рассмотрены механизмы разрушения, которые учитывают воздействие некоторых инициаторов разрушения. Это могут быть локальные дефекты, например концы или разрывы волокон, а также более опасные, например макротрещины или надрезы, пересекающие много волокон. Однако разрывы волокон или другие дефекты, возникшие в композиционных материалах, не всегда обусловливают их разрушение. Определение того момента, когда инициатор разрушения становится непосредственно причиной разрушения, тесно связано с концепциями механики разрушения.

нашивания лунок и последующий отрыв частиц в результате многократной деформации, вызванной прямым внедрением абразивных частиц; 2) микрорезание и, микроцарапание поверхности изнашивания абразивными частицами, движущимися в гидроабразивном потоке, В начале испытания превалирует первый механизм разрушения, т. е. типичное ударно-абразивное изнашивание. С увеличением продолжительности испытаний и; энергии удара действие первого механизма ослабевает,, и тогда основным механизмом разрушения становится микрорезание и микроцарапание.

Из характера зависимостей тц—,N и тц—R вытекает вывод о критерии разрушения при длительной термоусталости: число циклов до разрушения становится недостаточным для оценки сопротивления разрушению, и необходимо учитывать суммарное время до разрушения. Значения времени до разрушения, опре^ деляемые по верхним участкам кривых на рис. 44, целесообразно сопоставлять с характеристиками долговечности при длительном статическом нагружении. Нижние участки этих кри^ вых, где влияние длительности цикла проявляется в уменьшение числа циклов до разрушения, но само число циклов быстро изменяется при вариации длительности циклов, по-видимому, больше соответствуют характеристикам малоцикловой усталости. Область минимальной долговечности охватывает значения длительности цикла тц, при которых совместное действие стати^ ческих и циклических нагрузок вызывает наибольшие повреждения в материале при термоциклическом нагружении.

В сплаве ХН70ВМТЮФ, испытанном при fmax = 9QO°C без выдержки на 4пах, трещины в основном развивались по зерну (рис. 45,г); трещина,_воаникшая на границе, уходит в тело зерна в направлении, перпендикулярном к действующей нагрузке. С увеличением длительности цикла (тв=10,7 мин, рис. 45,<3) характер разрушения становится смешанным и меняется вид трещин — они широкие и более тупые.

Хрупким разрушением обычно называют внезапное разделение напряженного тела на две или более частей без какой-либо заметной неупругой деформации. Этот вид разрушения сопровождается минимальным поглощением энергии. Причиной таких разрушений являются субмикроскопические трещины с атомарно острыми концами, где концентрация напряжений превышает способность тела сопротивляться им. При скоростях хрупких разрушений, близких к скорости звука в той же среде, процесс разрушения становится самоподдерживающимся.

Важность построения кривых /=/(Да) как характеристики разрушения становится более понятной при сопоставлении значений Jic (страгивание трещины), приведенных выше, со значениями /с, отвечающими максимальной на-

Величина of названа сплошностью, учитывая те значения, которые она приобретает в отмеченных выше крайних случаях. Аналогично тому, как при вязком разрушении наступает момент потери устойчивости равномерного растяжения и возникает шейка, в условиях малых значений if, а именно — при if = if0 > 0, рассеянный характер разрушения становится неустойчивым, и происходит глобальное разрушение образца. Однако, как Н. Дж. Хофф при определении tKp не учитывал образования шейки, так и Л. М. Качанов в упрощенном варианте теории относит (разрушение не к if0 > 0, а к if = 0. При этом, как и в случае вязкого разрушения, отрезки времени от начала нагружения до if = if0 и до if = 0 отличаются несущественно. Л. М. Качанов делает еще одно существенное предположение — связывает хрупкое разрушение с возникновением трещин, которые образуются при достижении максимальным растягивающим напряжением определенной предельной величины. Учитывая это предположение и ожидаемый характер изменения параметрах) if, Л. М. Качанов для его определения" предложил следующее уравнение:

Рис. 9-2. Зависимость температуры Г* начала (h=0,l) и завершения (ft=0,9) реакции восстановления двуокиси кремния углеродом от приведенной скорости квазистационарного разрушения стеклопластика o^j iVa, где а=А/рс.

В этом параграфе мы не будем детально анализировать процессы, протекающие в тонком слое, прилегающем к поверхности, и определяющие скорость линейного разрушения стеклопластика (разрушение в данном случае включает в себя плавление и гетерогенное взаимодействие углерода со стеклом), а ограничимся рассмотрением связи между распространением тепла и термическим разложением связующего.

Рис. 9-10. Изменение относительной концентрации различных кремний- (а) и угле-родосодержащих (б) компонент в продуктах разрушения стеклопластика.

Рис. 9-16. Зависимость относительной скорости разрушения стеклопластика от безразмерного времени (индексом q обозначены параметры квазистационарного разрушения кварцевого стекла в тех же условиях).

Рис. 9-19. Модель разрушения стеклопластика при гетерогенном взаимодействия стекла и углерода.

При других теплофизических свойствах расплава или при условиях обтекания, существенно влияющих на долю испарения, эффективность разрушения стеклопластика может оказаться отличной от той, что представлена на рис. 9-22 и 9-23. Существенное влияние на результаты расчетов могут оказать и различия в моделях разрушения (см. § 9-5).

Это обстоятельство имеет важное значение при обосновании простых инженерных методов расчета разрушения стеклопластика в различных 284 газовых средах.

Теплофизические и кинетические параметры прогрева и разрушения стеклопластика на фенольном связующем [Л. П-15]

9-5. Полежаев Ю. В. Теоретический анализ нестационарного прогрева и разрушения стеклопластика в окрестности критической точки. — «Известия АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение», 1964, № 3, с. 3—8.

9-15. Горский В. В., Савченко И. Я. Исследование разрушения стеклопластика при дифференцированном выгорании углерода. — «Инженерно-физический журнал», 1973, т. 24, № 4, с. 601—608.

9-21. Полежаев Ю. В. О влиянии скорости термического разложения на процесс нестационарного разрушения стеклопластика. — «Известия АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение», 1964, № 5, с. 157—161.