Разрушение сопровождается

Стыковые соединения могут разрушаться по шву, месту сплавления металла шва с металлом детали, сечению самой детали в зоне термического влияния. Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок детали, в котором в результате нагревания при сварке изменяются механические свойства металла. Понижение механических свойств в зоне термического влияния особенно значительно при сварке термически обработанных, а также наклепанных, сталей. Для таких соединений рекомендуют термообработку и наклеп после сварки. Практикой установлено, что при качественном выполнении сварки разрушение соединения стальных деталей происходит преимущественно в зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности стыкового соединения принято выполнять по размерам сечения детали в этой зоне. Возможное снижение прочности деталей, связанное со сваркой, учитывают при назначении допускаемых напряже-

После откачки воздуха включают нагревательное устройство, начинается нагрев детали до заданной температуры с обеспечением равномерного нагрева деталей по всему сечению. После выравнивания температуры прикладывают усилие сжатия, которое в процессе сварки поддерживают постоянным. При охлаждении свариваемых деталей нагрузку снимают не сразу, а при температурах 100— 400°С, чтобы предупредить разрушение соединения из-за различных коэффициентов термической усадки соединяемых элементов.

Обычно клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей, поэтому разрушение соединения может произойти в результате следующих причин:

Зная распределение радиоактивного аппрета после расслаивания соединения эпоксидная смола — аппрет—-стекло, можно более точно определить места разрушений. Например, если весь аппрет сохраняется на стекле, возможны варианты 1 и 2. Если аппрет остается на стекле и смоле, возможен случай 3 при условии однородного расслаивания. Если весь аппрет сохраняется на смоле, то разрушение соединения может произойти по вариантам 4 или 5.

Существенно, что при нескругленных вершинах витков на фаске резьбонакатанных роликов теоретический коэффициент концентрации напряжений аа во впадинах витков сбега резьбы болта может приближаться к значениям а о в соединении или даже превышать их. Последнее может повлечь преждевременное разрушение соединения по сбегу резьбы.

Диаметральные зазоры в сопряжении стержня заклепки с базовой деталью должны выдерживаться строго по чертежу, так как от этого в значительной мере зависит возможность появления изгиба стержня, смещения деталей, а при переменных нагрузках — быстрый износ и разрушение соединения. Величина этих зазоров составляет примерно 0,2 мм для заклепок с диаметром стержня до 6 мм, 0,25 мм при 6—10 мм и 0,3 мм при 10—18 мм.

Сейчас на практике упругие вставки изготовляют из нержавеющей стали с прочностью при растяжении аг= 110-^130 кГ/ммг, винты в пару к ним — из стали, содержащей 0,3% С и 3,5% N, с прочностью CTZ = 80-^90 кГ/мм2. Экспериментально установлено, что при этих условиях разрушение соединения при растяжении происходит в результате разрыва винта (а не срыва резьбы) уже при вворачивании его Фиг. VII. 36. Упру-

Трещинообразование при взаимодействии между основным и; наплавленным металлами потенциально более опасно, чем в наплавленном металле или зоне термического влияния. Это связано-с узкой зоной взаимодействия, образующейся при соединении двух сталей с различным сродством к углероду, в результате чего-происходит обезуглероживание стали с более низким сродством к углероду при наличии карбидообразующих элементов в другом материале. Способность к деформации такого тонкого слоя взаимодействия, находящегося под действием растягивающих напряжений или в области ползучести, ограничена влиянием более прочного материала на одной из плоскостей слоя. Хотя обезугле-роженный материал обычно имеет высокую пластичность в большом объеме, при наличии двух слоев трещины возникают в более слабом слое с минимальной пластичностью (рис. 7.10). Наиболее опасной особенностью является трещинообразование в результате достижения в данной точке предела ползучести, когда мягкий материал находится под статической нагрузкой. В этом случае трещина может распространиться почти через все сечение изделия без выхода на поверхность и, если ее не обнаружить методами неразрушающего контроля, то может произойти разрушение соединения.; Пример трещинообразования этого типа наблюдался в петле, изготовленной из сплава Rex 500. Из-за трудности сварки этого материала подобранными электродами, сварку производили, используя сталь с 2,25% Сг и 1% Мо. Большое сродство к углероду легирующих элементов в сплаве Rex 500 привело к обезуглероживанию стали с 2,25% Сг и 1% Мо, в результате чего произошло разрушение сварного соединения за сравнительно короткое время. Довольно трудно оценить склонность сварных

Такой взгляд ошибочен, ибо лабиринт не устраняет просачивания, а только затрудняет его; начавшееся же просачивание вызовет разъедание и разрушение соединения. Что касается прочности соединения, то наличие кольцевых рисок действительно повышает таковую, но для одновремен-, ного получения плотности требуется чрезмерно большая

Отметим, что при нескругленных вершинах витков на фаске резьбонакатных роликов теоретический коэффициент концентрации напряжений аа во впадинах витков сбега резьбы болта может приближаться к значениям аа в соединении или даже превышать их. Последнее может повлечь преждевременное разрушение соединения по сбегу резьбы.

Кроме того, в эксплуатации самолета «Конкорд», несмотря на то, что двигатели «Олимп» прошли наиболее разнообразные и жесткие испытания, которым когда-либо подвергался двигатель для гражданских самолетов, наработав более 50000 ч при различных испытаниях, отмечались следующие дефекты: неполадки в системе регулирования воздухозаборника, перегрев двигателей, разрушение соединения корпусов компрессоров и некоторые другие. Однако в целом двигатели СПС «Конкорд» характеризуются высокой надежностью.

свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопической деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома. Коррозионные среды не изменяют макрофрактографический характер усталостных изломов, хотя механизм усталостного и коррози-онно-усталостного разрушения существенно отличается.

Процесс образования новых поверхностей в новом теле под нагрузкой связывают с явлением разрушения. Если тело изолировано от внешней среды, разрушение происходит без потери массы. В противном случае разрушение сопровождается с той или иной степенью потери массы в зависимости от активности внешней среды. В некоторых случаях для возникновения разрушения необязательно приложение внешней нагрузки, например, при коррозионном воздействии, хотя в ряде случаев существенно ускоряет его. Разрушение рассматривается не как элементарный акт, а как процесс постепенного образования новых поверхностей в микро- и макромасштабах. В связи с этим механизм разрушения изучают в двух аспектах: физика разрушения, базирующаяся на атомных , дислокационных и других моделях и механика разрушения, в основу которой положены модели и реальные конструкции с макроскопическими дефектами (трещинами). В процессе нагружения твердого тела совершается работа и в материале возникают силы сопротивления деформированию, оцениваемые компонентами тензора напряжений и деформаций. В определенный момент времени какой-либо механический фактор Q (движущая сила разрушения) достигает некоторого критического значения R (рис.2.7), после чего конструкция переходит в новое состояние (текучесть, разрушение, изменение первоначаль-

Пластическое разрушение сопровождается пластической деформацией, о чем свидетельствуют утонение образца и неровная волокнистая поверхность излома. При пластическом разрыве кроме нормальных напряжений в разрушении учасг-вуют и касательные, так как пластическая деформация вызывается действием только касательных напряжений. В тех слу чаях, когда разрушение происходит под действием только нормальных или только касательных напряжений, внешним признаком может служить вид разрушения: разная ориентация излома относительно направления главных напряжений в образце. Наглядно это проявляется при разрушении кручением пластичной и хрупкой сталей.

го излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома.

Материал предыдущего параграфа наглядно свидетельствует о том, что в подавляющем числе случаев разрушение сопровождается образованием пластических областей. Поэтому значительный интерес представляют исследования закономерностей развития трещин в упругоиластическнх телах, имеющих некоторые специфические особенности. Во-первых, хорошо известный экспериментаторам медленный устойчивый рост трещин в докритите-ском состоянии связан с условиями протекания пластических деформации у вершины трещины. Во-вторых, определяемые механические характеристики на образцах с предварительно созданными трещинами зависят от особенностей упругонластиче-ского деформирования в окрестности вершины трещины, причем эти особенности не могут игнорироваться при толковании результатов экспериментов. В-третьих, особенности упругопластическо-

Переход в область скоростей роста усталостной трещины выше 5-Ю'8 м/цикл сопровождается формированием в изломе в основном так называемых усталостных бороздок, которые при регулярном синусоидальном нагружении отвечают СРТ. Но в зависимости от кристаллографической ориентировки разрушающихся плоскостей могут появляться и другие механизмы усталости с формированием на изломе волнистого рельефа или сглаженных фасеток, напоминающих фасетки раскалывания материала [85]. Стабильный рост трещин прекращается при скоростях около 2-Ю"6 м/цикл, и дальнейшее быстрое разрушение сопровождается формированием в основном внутризеренного вязкого ямочного рельефа излома.

= 600 кГц). При однократном растяжении максимум N наблюдается в начале, и в конце пластического деформирования. После достижения максимума АЭ уменьшается, разрушение сопровождается сравнительно невысоким уровнем АЭ. Абсолютное значение максимума N существенно зависит от материала. Для стали 12Х18Н10Т этот уровень на один-два порядка меньше, чем для стали марок 45 и 40X13.

Вследствие больших пластических деформаций, возникающих при зарождении и росте пор, вязкое разрушение сопровождается относительно малым разбросом в деформациях разрушения, и, поскольку локальные условия для напряжений и пластических деформаций одни и те же, имеется слабый масштабный эффект

однако, разрушения композита. В практически интересных случаях, когда более хрупкой фазой является матрица, ее разрушение сопровождается увеличением нагрузки на волокна на величину GmVm в непосредственной близости трещины. Это вызовет удлинение под действием дополнительной нагрузки, которая по предположению передается обратно в матрицу на расстоянии х' по об& стороны от трещины в матрице. Если считать постоянной и равной: т величину касательных напряжений на поверхности раздела,. х' определится из условия равновесия сил для трещины, пересекающей N волокон на единицу площади поперечного сечения

Микрофрактографические исследования показали, что в цилиндрических и плоских образцах рост трещины усталости происходит по идентичным микромеханизмам. В очаге разрушения и начале продвижения трещины можно наблюдать следы скольжения (рис. 1, е), совпадающие с направлением роста трещины. Как показал ренгенов-ский анализ, кристалографические индексы этого направления (ОН). По мере увеличения длины трещины в изломах видны различные смешанные образования, следы скольжения чередуются с хрупкими бороздками (рис. 1, ж). При относительно низких значениях аа преобладают области с характерными для скола ручейковыми узорами, «язычками» треугольной формы с вершиной, обращенной в направлении роста трещины (рис. 1, ж). Из рис. 1, з следует, что трещина продвигалась четкими ступеньками, на фоне которых видны вторичные трещины, уходящие от поверхности в глубь материала. С повышением °а разрушение сопровождается появлением специфических бороздок, участков соскальзывания по плоскостям {111}, реже встречаются участки скола.

Теперь рассмотрим вопрос о влиянии силы связи между компонентами на прочность композиций в поперечном направлении. Довольно часто при растяжении поперек укладки волокон разрушение происходит в результате расщепления последних, так как их прочность в поперечном направлении ав меньше прочности поверхности раздела 0П. р и матрицы ам. В общем случае характер разрушения при испытаниях в указанном направлении зависит от соотношения величин ст^, ап.р, ам. Если ам > а^ > а„. р, то наислабейшим звеном является поверхность раздела, и разрушение будет происходить в результате отслаивания волокон; при выполнении неравенства стм > о^ < стп. р прочность волокон а^~ лимитирует прочность всей композиции в поперечном направлении, и разрушение сопровождается расщеплением волокон. В случае °м < °в <°п. р прочность композиции в поперечном направлении определяется прочностью матрицы.