Разрушение перемычек

; При местной коррозии происходит разрушение отдельных участков поверхности металла. Наиболее характерными видами местной коррозии являются коррозия в виде пятен, язв, точечная и подповерхностная, межкр иста л латная и транскристаллитная. Наиболее опасный вид местной коррозии — это межкристаллитная коррозия, которая, не разрушая зерен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам.

Деформация и разрушение отдельных элементов микроструктуры как микрообразцов, очевидно, возможны лишь с момента образования трещин расслоя, ориентированных приблизительно вдоль растягивающих напряжений по границам элементов структуры. Возникновение трещин расслоя обусловлено двумя причинами: наличием в шейке

пасного ресурса путем введения коэффициентов запаса прочности [9]. В такой постановке задачи проектирования повреждение любого элемента конструкции считалось недопустимым, так как не было известно, при какой длине или глубине повреждения может произойти разрушение. Для оценки предельного состояния необходимо было знать нагруженность В С и по характеристикам материала определить расчетным путем долговечность на основе кривой Веллера [27, 28], которая применительно к различным конструкционным материалам в случае простого одноосного регулярного нагружения устанавливает связь между уровнем напряжения и числом циклов до момента разрушения. При введении коэффициентов запаса на располагаемую долговечность, снижающих срок эксплуатации ВС по отношению к наименьшей расчетной величине долговечности для одного из наиболее нагруженных участков или узлов конструкции, фактически обеспечивалась возможность предотвращения предельного состояния, при котором после накопления повреждений происходит разрушение отдельных элементов конструкции.

Изучение зон контакта и взаимного износа шлиц пяты и наконечника рессоры показало, что шлицы наконечника рессоры полностью изношены. При этом на локальном концевом участке шириной около 2 мм на шлицах разрушившегося наконечника наблюдается усталостное разрушение отдельных шлиц и самого валика (рис. 13.29). Усталостное разрушение одного из шлиц примыкало к сечению разрушения наконечника.

Часто разрушение отдельных слоев композита не вызывает существенных изменений в его макроскопическом поведении и с трудом обнаруживается экспериментально. Например, диаграмма при растяжении в направлении армирования слоистого композита с ортогональной укладкой армирующих волокон [0790°]s не имеет резких переломов. Разрушение же слоев, ориентированных перпендикулярно направлению на-гружения, проявляется наиболее заметно в скачкообразном изменении коэффициента Пуассона. В этом случае анализ поведения слоистого композита на основе свойств составляющих его слоев помогает установить условия разрушения отдельных слоев. Интерес к поведению слоистых композитов при низких уровнях напряжений не случаен, так как для создания надежных при длительной эксплуатации конструкций понимание процессов «частичного» разрушения (разрушения отдельных слоев при низких уровнях напряжений) не менее важно, чем оценка предельных напряжений для материала в целом.

тоду Цая — By несколько отличается от них. Диаграмма деформирования материала по Цаю — By кусочно линейна, на графике же она представлена гладкой кривой. Для рассматриваемого случая по методу Цая — By разрушение отдельных слоев должно произойти при 324 Н/мм2 (47-Ю3 фунт/дюйм2), 412Н/мм2 (60-103 фунт/дюйм2), 550 Н/мм2 (80-Ю3 фунт/дюйм2), В эксперименте плоские и кольцевые образцы соответствующей структуры из рассматриваемого композита разрушились при 275 Н/мм2 (40-103 фунт/дюйм2) и 345 Н/мм2 (50 X

Преобразование статически неопределимой конструкции в кинематический механизм. Спроектировать конструкцию равнопрочной, т. е. такой, чтобы разрушение ее по всем расчетным сечениям происходило одновременно, как правило, не удается. Это связано не только с уровнем наших знаний о работе конструкций в предельной стадии, но и с требованиями технологии изготовления, транспортирования и монтажа элементов сооружения, с требованиями его возведения и с действием на него в различные моменты различных групп нагрузок. В процессе исчерпания несущей способности отдельных сечений конструкции происходит перераспределение усилий, при этом уменьшается степень статической неопределимости системы. Перед разрушением конструкция в пределах зоны разрушения становится статически определимой системой и при дальнейшем увеличении нагрузки разрушается мгновенно — хрупко или с образованием кинематического механизма. В некоторых случаях может произойти разрушение отдельных элементов конструкции и связанное с этим перераспределение усилий в сооружении. Однако такое перераспределение может и не вызвать разрушения всей конструкции.

Со стороны водяной полости конденсатора могут применяться разные материалы, в результате чего между ними будет возникать электродвижущая сила, под воздействием которой возможны электролитическая коррозия и разрушение отдельных деталей конструкции. Наиболее распространенным способом предотвращения этого явления служит установка в водяных камерах цинковых протекторов или протекторов из стали с минимальным содержанием С, имеющих хороший электрический контакт с материалом, подверженным электролитической коррозии. В этом случае используется электрохимическая разность потенциалов, возникающая в паре металлов, образуемой из материалов деталей конструкции конденсатора (катодов) и протекторов (анодов), вследствие чего разрушению подвергаются протекторы.

того, само существование перехода от ранней стадии процесса разрушения (разрушение отдельных стержней) к поздней стадии (разрушение всей системы) зависит от ряда факторов, в том числе от способа нагружения образца (системы стержней). При расчете предел прочности образца (системы стержней) определяли через максимальную нагрузку, 'выдерживаемую системой IB процессе разрушения, аналогично работе [13]. Эта предельная нагрузка при заданном законе изменения внешней силы соответствовала моменту потери устойчивости процесса разрушения.

Эти эффекты оказывают менее существенное влияние на ядерную безопасность и поведение реактора, чем можно было бы предположить. Формирование толстой окисной пленки между двумя поверхностями в некоторой степени ограничено граничным давлением, которое препятствует доступу ССЬ. В частности, это случай, когда зазор между двумя поверхностями имеет толщину того же порядка, что и окисное защитное покрытие. Болтовые соединения реактора обычно довольно многочисленны, и разрушение отдельных болтов не создает опасности для работы. При прогрессирующем увеличении числа разрушений необходимо снизить максимальную температуру СО2 до 360° С, при которой скорость окисления незначительна. Толщина окисной пленки, образовавшейся в результате работы при высокой температуре, колеблется от 800 мкм для кипящей стали, 200 мкм для сталей, содержащих 0,65% Si, и до 100 мкм для сталей с 0,2% Si. После уменьшения рабочей температуры реактора толщина пленки увеличивается незначительно.

Длительное воздействие свежего пара с повышенной температурой резко ухудшает механические свойства и прочность металла, вызывает образование трещин и даже разрушение отдельных деталей турбины. Поэтому повышение температуры пара сверх номинального значения без разрешения завода-изготовителя данной турбины запрещается. Завод в технических условиях обычно указывает предельно допустимую для данной турбины температуру свежего пара, которая, как правило, не выходит за пределы ГОСТ.

пластичное разрушение перемычек между трещинами с образованием гребней (рис. 5.2). Поскольку эти перемычки разрушаются под действием сдвиговых напряжений, иногда удается наблюдать разрушение их путем слияния пор (рис. 5.1, е).

Более наглядное представление о механизме образования ручьевого узора дают Пикеринг, Свен и Эмбери. По их мнению, транскристалл ит-ное коррозионное растрескивание происходит вследствие образования на ступеньках скольжения туннельной коррозии. Туннели растут в на^ правлениях наиболее плотной упаковки. 6 дальнейшем происходит вязкое разрушение перемычек между туннелями, как показано на рис. 37. Туннели такого типа наблюдали в сплаве Си—25 % Аи после выдержки в 10 %-ном растворе хлористого железа; в сплаве Мд — 7 % AI после выдержки в растворе NaCI и К2СгО4, в аустенитной нержавеющей стали после контакта с 42 %-ным раствором MgCI2 при 140°С, в алюминии, находившемся в водном растворе NaCI. Условием для образования туннелей является грубое скольжение, возникающее при наличии ближнего порядка и низкой энергии дефектов упаковки.

- соотношение между текущим и минимальным уровнем энергии разрушения сдвигом, соответственно затрачиваемой на разрушение перемычек между мезотуннелями в цикле нагружения

Вдоль фронта трещины реализуется последовательно волнообразный характер передачи энергии от одной зоны к другой, с учетом вариации локальных пластических свойств материала. Первоначально развитие трещины в мезотуннелях на масштабном микроскопическом уровне реализуется при разрушении перемычек между ними за счет поперечного сдвига Кш (см. рис. 3.17). Разрушение перемычек сдвигом является предпочтительным

Выявленная последовательность сигналов АЭ отражает известную последовательность процессов деформации и разрушения материала, которые реализуются в вершине распространяющейся усталостной трещины [91, 143, 144]. Они связаны с формированием скосов от пластической деформации у поверхности образца и созданием мезотун-нелей вдоль фронта трещины с последующим разрушением перемычек между ними (см. рис. 3.19). Развитие скосов от пластической деформации происходит преимущественно путем сдвиговой деформации, и раскрытие части фронта трещины в области у поверхности образца определяется модами III -+- I. Это наиболее простой способ поглощения и релаксации энергии деформации и разрушения. Этот процесс наиболее активен в момент раскрытия и закрытия берегов трещины, поэтому на этих этапах восходящей и нисходящей ветвей нагрузки сигналы от ротаций объемом материала незаметны. Разрушение перемычек между мезотуннелями при регулярном одноосном нагружении также связано р модами III+I, что, в свою рчередь, соответствует локализованным процессам деформации и разрушения, в которых ротационные эффекты едва заметны.

Каскад мезотуннелей на ртадии формирования усталостных бороздок образуется под действием нормального раскрытия берегов трещины с небольшими смещениями берегов относительно друг друга в направлении роста трещины. Одновременно с этим происходит разрушение перемычек между мезотуннелями в условиях продольного сдвига (раскрытие берегов трещины по типу III). В зависимости от стеснения пластической деформации и условий нагружения разрушение перемычки может происходить в результате сдвига и при ротации локальных объемов материала (см. параграф 3.2). Независимо от способа рассеивания энергии в результате деформации и разрушения перемычек между мезотуннелями они представляют собой области, которые препятствуют локальному раскрытию и смещению берегов трещины относительно друг друга. В результате этого происходит упругое раскрытие вершины трещины в локальной зоне фронта применительно к каждому мезотуннелю. Факт реализации пластической деформации отражается в создании так называемой зоны вытягивания, которая характеризует переход к большему уровню напряжения (см. рис. 2.16). В этот момент все перемычки между мезотуннелями разрушены, и материал имеет возможность однородно деформироваться вдоль всего ее фронта.

Переход на вторую стадию разрушения в мезотуннелях приводит к регулярному упругому раскрытию вершины трещины в каждом цикле приложения нагрузки, что сопровождается каскадом событий, связанных с формированием усталостных бороздок от дислокационных (единичных) трещин в полуцикле разгрузки материала в результате ротаций объемов материала в пределах зоны пластической деформации. Разрушение перемычек при этом может происходить путем сдвига и путем ротаций объемов материала. На начальной стадии формирования усталостных бороздок ротации в перемычках маловероятны, поскольку масштабный уровень для реализации этого процесса является еще недостаточным, чтобы возможно было формирование сферических частиц. Однако по мере продвижения трещины и нарастания скорости ее роста в результате увеличения коэффициента интенсивности напряжений возникает ситуация, когда формирование сферических частиц становится возможным. Этот переход происходит при достижении следующего масштаба параметров дефектной структуры внутри зоны, разграничивающего мезоуровни I и II.

Развитие усталостных трещин сопровождается эффектом мезотуннелирования, когда одновременно протекают два процесса разрушения: отклонение траектории трещины от горизонтальной плоскости в мезотуннеле и разрушение перемычек между мезотуннелями (см. главу 3). В зависимости от ориентировки каскада туннелей к плоскости изучаемого движения трещины можно получить треугольную или ступенчатую картину ее профиля (рис. 5.5). На самом же деле различие профилей трещины не следует из отличий физической сущности процесса развития разрушения, а определяется геометрией профиля каскада мезотуннелей и перемычек между ними в изучаемой плоскости движения трещины. Для наиболее распространенной ситуации разрушения перемычек путем сдвига под действием компоненты km при расчете КИН следует учитывать извилистую траекторию трещины одновременно по двум координатам: вдоль на-

В моделях толщиной 4,9 мм развитие сквозных трещин, как указано выше, происходит без изменения ориентации трещины при возрастании соотношения главных напряжений, но скорость роста трещины последовательно убывает. Аналогичным образом ведет себя и шаг усталостных бороздок. Одновременным изменением асимметрии цикла нагружения и соотношения главных напряжений можно добиться эквивалентности в закономерности роста усталостных трещин (рис. 6.23). Важно отметить, что развитие трещин в широком диапазоне изменения параметров цикла нагружения характеризуется макро- и мезотуннелировани-ем трещины, но при этом шаг усталостных бороздок соответствует СРТ. Мезотуннели почти параллельны поверхности крестообразной модели и вытянуты в направлении роста трещины. Разрушение перемычек между мезотуннелями происходит путем сдвига без признаков ротационных процессов в виде формирования сферических или иных частиц (см. главу 3).

Применительно к сквозным трещинам решаю- : щее влияние на закономерности роста трещины ', при возрастании соотношения Я,а оказывает напря- женное состояние в вершине трещины, что вызы- вает изменение размера зоны пластической дефор- I мации. Разрушение перемычек между мезотунне- i лями происходит путем сдвига одинаковым обра- I зом, как при двухосном растяжении, так и при ! двухосном растяжении-сжатии. Это происходит потому, что вторая компонента нагрузки (растяже- ! ния и сжатия), лежащая в плоскости трещины, ; ориентирована вдоль осей мезотуннелей. Поэтому ! влияние второй компоненты на рост сквозных тре- • щин проявляется преимущественно через измене- ние размера зоны пластической деформации в вершинах мезотуннелей — с уменьшением размера ! зоны пластической деформации происходит моно- , тонное уменьшение всех кинетических параметров: СРТ, шага бороздок и скосов от пластической деформации.

— к какой области усталостного разрушения титановых сплавов относится хрупкое разрушение материала диска, несмотря на то что разрушение перемычек между туннелями соответствовало малоцикловой области;

При фрактографическом исследовании изломов образцов было установлено, что образец, который испытывали по трапецеидальной форме цикла нагружения с ориентацией трещины ОХ, разрушился подобно разрушению диска в эксплуатации. Трещина туннелировала в магистральном направлении, продвигаясь по границам фаз материала и оставляя некоторый период времени на разрушение перемычки между туннелями (рис. 9.38). Последующее разрушение перемычек шло по вязкому механизму с формированием в изломе усталостных бороздок, перпендикулярных магистральному направлению роста трещины. Шаг этих бороздок по длине трещины практически не менялся и в пределах каждой перемычки составлял 0,5— 1,5 мкм. Это указывает, что напряженность перемычек при их разрушении не зависит от длины трещины в магистральном направлении, а определяется у каждой перемычки размерами разделяемых ею туннелей. При этом интервал изменения напряженности перемычек по длине трещины в магистральном направлении оставался постоянным. Усталостные бороздки в магистральном на-