Разрушения связанные

15 Иванов В.Н. Синергетика деформирования и разрушения структурно-неоднородных твердых тел. Математический формализм // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкции: Сб. науч. трудов. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - 145 с.

15 Иванов В.Н. Синергетика деформирования и разрушения структурно-неоднородных твердых тел. Математический формализм // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкций: Сб. науч. трудов. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - 145 с.

Вполне вероятно, что аналогичный механизм разрушения структурно-неоднородных материалов может встретиться и для других пар «газ — твердое тело», а также в случае гетерогенного химического взаимодействия твердых веществ с жидкостями.

Исследованы закономерности и модели процессов накопления повреждений, эа-критического деформирования и структурного разрушения композиционных материалов при квазистатическом нагружении. Рассмотрены постановки, методы и результаты решения стохастически и физически нелинейных краевых задач механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред. Изучены вопросы устойчивости процессов деформирования в зависимости от характеристик нагружающих систем. Получены новые результаты по прогнозированию эффективных свойств, расчету микронапряженнй и микродеформаций для сред со случайной и периодической структурой.

и разрушения структурно-неоднородных тел .....101

6.5. Краевая задача механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел..............121

Процесс разрушения структурно-неоднородных сред носит многостадийный характер. Наиболее выражена стадия объемного, или рассеянного, разрушения, которая связана с объемным накоплением стабильных микротрещин и при достижении пороговой концентрации переходит через укрупнение и слияние на следующий масштабный уровень [225]. Кроме того, показано, что эффективные деформационные характеристики зависят от радиуса корреляции случайного множества дефектов [114, 225]. Естественно предположить, что характер взаимодействия микроповреждений определяет также условия макроразрушения неоднородной среды и, следовательно, ее прочностные свойства.

Краевая задача механики неупругого деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел

Анализ деформирования и разрушения композитов включает в себя описание изменения деформационных свойств и накопления повреждений в компонентах композитов, предшествующих макроразрушению. В настоящей главе рассмотрены определяющие соотношения, описывающие деформирование анизотропных, в частных случаях, ор-тотропных, трансверсально-изотропных и изотропных сред, построенные с использованием тензора поврежденности четвертого ранга. Использована теория пластичности анизотропных сред, предложенная Б.Е. Победрей [203, 204]. Рассмотрено применение совокупности критериев для моделирования актов разрушения по различным механизмам. Предложено использование в задачах механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред граничных условий контактного типа, коэффициенты которых могут трактоваться как интегральные жесткостные характеристики механических систем, передающих нагрузки деформируемым телам, но непосредственно не включаемых в постановки краевых задач. Это позволяет более адекватно описать реальные условия нагружения и учесть факторы, играющие, как будет показано в дальнейшем, определяющую роль в формировании условий макроразрушения.

6.5. Краевая задача механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел

Для описания процессов деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел используем описанную во второй главе двухуровневую структурно-феноменологическую модель механики композиционных материалов [247]. Пусть некоторое тело содержит в себе множество разделенных отчетливыми границами однородных элементов структуры с различными механическими свойствами, а характерные размеры элементов много больше молекулярно кинетических размеров и много меньше расстояний, на которых существенно меняются осредненные или макроскопические параметры.

В настоящее время значительное внимание исследователей привлекают области механики разрушения, связанные с трехмерными задачами, вязким разрушением и с применением механики разрушения к композитам.

Далее в главе сделана попытка рассмотреть те принципы механики разрушения однофазных материалов, которые представляют наибольший интерес с точки зрения возможностей ее применения к композитам. Затем определены проблемы, связанные с использованием теории разрушения для решения задач о разрушении слоистых композитов.

Влияние характера движения индентора. При возвратно-поступательном движении индентора сохраняется периодический характер накопления пластической деформации (рис. 45), но по сравнению с аналогичными условиями трения при движении индентора в одном направлении [116]j наблюдаются некоторые отличия. Увеличение ширины дифракционных линий (НО) и (220) a-Fe на начальной стадии процесса в первом случае происходит медленнее, чем во втором. Число циклов до разрушения по результатам рентгеновского анализа составляет 11, по результатам измерения микротвердости — 13, т. е. практически равно его значеникГпри движении индентора в одном направлении в аналогичных условиях трения. Однако процесс нарушения сплошности развивается более интенсивно. Об этом свидетельствует более полное снятие микронапряжений при установившемся значении величины блоков и вид поверхности образца, свидетельствующий о том, что разрушение охватывает значительный объем [116]. Определение интенсивности износа показало, что при возвратно-поступательном движении индентора отделение частиц износа происходит раньше, чем при движении индентора в одном направлении. Такое расхождение между закономерностями структурныхГизменений и разрушением поверхностного слоя стали 45 обусловлено'тем, что при возвратно-поступательном движении индентора* большое значение приобретают процессы разрушения, связанные с возникновением вакансий и ростом их плотности [1171, что не влияет на'ширину дифракционных линий, связанную только с плотностью дислокаций.

КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ - хрупкость стали, проявляющаяся при относительно высокой темп-ре в процессе ковки, горячей прокатки и при др. видах пластич. деформации. Хрупкие разрушения, связанные с К. с., объясняются либо ослаблением границ зерен при повышенной темп-ре, либо наличием в стали довольно большого количества второй фазы, заметно отличающейся по сопротивлению пластич. деформации от основной структуры. В углеродистой и легированной конструкционной стали красноломкость обусловливается б. ч. высоким содержанием серы или др. легкоплавких примесей (напр., меди и свинца). В легированной нержавеющей стали с высоким содержанием хрома красноломкость фиксируется появлением при темп-ре деформации структуры дельта-феррита.Уменьшения К. с.,наряду с устранением вызывающих ее причин, в ряде случаев можно достигнуть понижением темп-ры горячей деформации.

Следует иметь в виду, что в настоящее время ряд вопросов физической теории разрушения твердых тел еще требует своего решения. Так, еще не решен окончательно вопрос о связи между процессами деформирования и разрушения твердых тел, в частности вопрос, какой из этих процессов и при каких условиях является ведущим. Согласно кинетической теории прочности в твердом теле под нагрузкой одновременно развиваются процессы как деформирования, так и разрушения, связанные между собой. Связь этих процессов характеризуется, например, тем, что произведение долговечности т, определяемой уравнением (4), и скорости деформирования (скорости установившейся ползучести §Е), определяемой уравнением (5), является постоянной величиной, не зависящей от температуры и напряжения:

Характерные особенности электроимпульсного способа разрушения, связанные с повышенной избирательностью процесса, отсутствием движущихся или вращающихся элементов в камере, позволяют объединить в одном аппарате процесс классификации и гравитационного обогащения, в котором возможно быстро и непрерывно выводить из зоны измельчения раскрывающиеся свободные зерна полезных минералов. Кроме того, если организовать процесс измельчения и обогащения таким образом, что продукт, проходя через активную зону рабочей камеры с непрерывным выводом зерен полезных минералов, в конце будет иметь хвостовое содержание полезного минерала и его можно отправлять в отвал, то будет соблюден принцип "не дробить ничего лишнего", что существенно улучшит энергетические показатели разрушения.

ной температуре характеризуется пределом ползучести — напряжением, вызывающим остаточную деформацию (обычно 0,2 %) после определенной длительности нагруже-ния. Ползучесть сопровождается межзе-реннымй перемещениями, поворотом мозаичных блоков, а также дроблением более крупных зерен на большое число мелких с самостоятельной ориентацией (полигонизация). Разрушения, связанные с длительной прочностью, обычно происходят по границам зерен, что отличает их от усталостных изломов, пересекающих зерна. Пределом длительной прочности

Большинство высоколегированных сталей и сплавов широко используют как коррозионно-стойкие материалы. Однако под действием агрессивной среды в сварных соединениях могут наблюдаться различные виды коррозионного разрушения, связанные с перераспределением хрома.

Значительную часть разрушений при низких температурах составляют разрушения, связанные с действием переменных нагрузок и усталостью металла [91, 254].

2. Перечислите факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на явления разрушения, связанные с фреттингом.

Большинство высоколегированных сталей и сплавов широко используют как коррозионно-стойкие материалы. Однако под действием агрессивной среды в сварных соединениях могут наблюдаться различные виды коррозионного разрушения, связанные с перераспределением хрома.

(тип I), а ко второму и третьему (тип II и III) относятся соответственно передний сдвиг краев трещины в плоскости и их сдвиг в антиплоскости. Поэтому принято индексами I, II, III обозначать параметры разрушения, связанные с соответствующим типом распространения трещины. Так, для разрушения при растяжении критические параметры обозначаются Кю и GR. Показатель G\c называется в литературе по-разному, однако чаще других встречается название, «критическая скорость освобождения энергии деформирования при росте трещины». Уравнение (2.3) строго применимо только для роста трещины по типу I для упругоизотропного материала. Для роста трещин по типам II и III модуль Юнга необходимо заменить модулем упругости при сдвиге. Ситуация значительно усложняется в случае упругоанизотропных материалов. При этом вместо простых значений упругости необходимо вводить сложные функции тензора упругости [4]. Это относится в первую очередь к волокнистым композиционным материалам [5]. Геометрические константы Y рассчитаны для различных типов лабораторных образцов и технических конструкций, поэтому значения /Сю и Gic можно легко определить экспериментально. Важнейшим практическим применением ЛУМР, если она описывает разрушение материала, является возможность расчета максимальных нагрузок, которые выдержит заданная конструкция, по значениям К.с или GC, определенным в лабораторных испытаниях, в сочетании с размерами дефектов или трещин в материале, найденных с помощью неразрушающих методов контроля. Однако даже если материал не предназначен для конкретной конструкции, показатели вязкости разрушения являются важнейшими теоретически обоснованными параметрами, характеризующими устойчивость материала к растрескиванию и разрушению, которые не зависят от формы и размеров образцов при выполнении соответствующих условий в процессе испытаний и могут быть воспроизводимо определены в лаборатории. Эти показатели все шире используются не только в конструкторских расчетах, но и при разработке и общей оценке новых материалов.