Сдвигового разрушения

Для зависимости V от сдвигового напряжения т? предложено [68] эмпирическое выражение

где Дт — прирост сдвигового напряжения; / — длина скопления; п — число дислокаций в скоплении.

источника по плоскости скольжения 5, под действием сдвигового напряжения т тормозятся границей зерна и образуют у препятствия скопление. У вершины скопления создается концентрация сдвиговых напряжений, в результате чего может образоваться клин с основанием D = nb (п — число дислокаций; b — вектор Бюргерса), который создаст растягивающие напряжения ст на плоскости скола А А'. Когда это напряжение превзойдет силы межатомной связи, возникнет меж-зеренная трещина. В принципе межзеренная трещина может возникнуть и при выходе двойниковой прослойки на границу зерна (рис. 5.11, б).

Переход от одноосного растяжения к двухосному растяжению-сжатию сопровождается ослаблением напряжения сдвига, обеспечивающего деформацию материала в направлении перпендикулярном плоскости пластины. Поэтому при малых величинах второй компоненты сжатия размер зоны в направлении роста трещины снижается, а не возрастает. Последующее увеличение сжимающей компоненты нагрузки сопровождается одновременным увеличением всех параметров зоны пластической деформации и уменьшением интенсивности сдвигового напряжения в направлении перпендикулярном плоскости пластины.

Таким образом, не вызывает сомнения, ,что напряженное состояние на поверхности раздела в композит.ах с .короткими волокнами крайне сложно. Действительно, в, этом :сдучае напряженное состояние на поверхности раздела может быть наиболее жестким, поскольку, помимр значительных осевых, радиальных и тангенциальных нагрузок, поверхность должна противостоять воздействию еще большего сдвигового напряжения.

Для расчета напряженного состояния на поверхности раздела существует несколько методов, которые могут быть также использованы и для оценки адгезионной прочности. Одним из таких методов является метод запаздывания сдвига ['35, 63]. Это метод применяется главным образом для определения концентрации сдвиговых напряжений на конце волокна и изменений сдвигового напряжения вдоль его оси.

На рис. 21 дана модель, которая используется при различных аналитических методах расчета, а на рис. 22 приведены данные разных авторов о распределении сдвигового напряжения на поверхности раздела для единичного волокна, заключенного в матрицу. Величина напряжения дана как функция диаметра волокон. Максимальная концентрация напряжений (в пределах от 2,5 до 4,0) создается у концов волокна и в значительной степени зависит от выбранных граничных условий.

где Рит — соответственно сжимающее и сдвиговое напряжения на бесконечности, 2а — длина трещины, 26 — участок трещины, где верхняя и нижняя поверхности трещины скользят одна относительно другой, ц — коэффициент трения. Заметим, что наличие сжимающего напряжения снижает коэффициент интенсивности антисимметрично распределенных напряжений, и если значения отношения alb и ^ постоянны, то уравнение (48) предсказывает просто линейный рост &2, вычисленного по значению сдвигового напряжения на бесконечности (штрих-пунктирная линия на рис. 16). Так как из физического рассмотрения следует, что, вероятно, ни а/6, ни ц не должны убывать при увеличении давления сжатия Р, теоретическая прямая дает верхнюю границу прочности при сжатии. Конечно, любой рост эффективного коэффициента трения и прогрессирующее смыкание берегов трещины (увеличение а/6) при увеличении давления сжатия будут давать промежуточные нелинейные эффекты. Заметим, что экспериментальные данные в области сжатия (рис. 16) получены [70] на образцах с начальной клиновидной (а не щелевидной) трещиной, аппроксимирующей вторую конфигурацию бесконечно тонкой трещины. Данные на рис. 16 подтверждают применимость этой модели.

Принимается, что стадия установившейся ползучести композита связана с распределением напряжений б (рис. 32) в волокнах. Значение сдвигового напряжения т в матрице, необходимое для

Из анализа микрорельефа можно сделать вывод о важности не только сдвигового напряжения в вершине трещины, но и локального нормального напряжения, контролирующего скол. Впервые признаки циклического скола на ГЦ К металлах наблюдали на упрочненных алюминиевых сплавах в присутствии коррозионной среды Форсайт и Стаббингтои [8], ориентация участков скола {001}. Хрупкое разрушение по плоскости {001} было обнаружив на монокристаллах алюминия в среде жидкого гелия, даже если плоскость {001} бы

Величина момента кручения зависит от распределения сдвигового напряжения и в неявном виде — от кривой течения 0(е, е, Т), которую как раз и определяют при испытаниях. Кроме того, при скручивании образцов в них появляется продольное напряжение, которое в зависимости от материала, температуры испытаний и степени деформации может быть растягивающим или сжимающим. В работах Эльфмарка это явление связывается с кинетикой динамической рекристаллизации металла при горячей деформации и изменение знака осевого напряжения приблизительно совпадает с. максимумом на кривых

связи, а другая часть за счет сдвигового разрушения матрицы, как показано на рис. 13, в. Слои с низким содержанием волокон (объемная доля kt ^ 0,40) обнаруживают хрупкий вид разрушения. Слои со средним объемным содержанием волокон (0,40 ^ kf ^ ^ 0,65) разрушаются хрупким образом с вытаскиванием волокон. При высокой объемной доле волокон kf ^> 0,65 слои разрушаются хрупко с вытаскиванием волокон, нарушением связи или со сдвиговым разрушением матрицы. Это деление справедливо, если содержание пустот в слое пренебрежимо мало.

исследователей вынуждены принимать определенные предосторожности при выборе формы образца, чтобы избежать сдвигового разрушения под действием осевого нагружения. Не доложены результаты испытаний при сложном напряженном состоянии (например, при растяжении под углом к направлению армирования).

На рис. 2.14 схематически изображен такой механизм. Так, можно представить себе, что волокна, ориентированные перпендикулярно нагружению, стесняют деформации слоев с ориентацией волокон 0° после сдвигового разрушения матрицы из-за возникающей разности перемещения (и° — ы1) на участке шириной md. Есть основание ожидать, что изгиб-ная жесткость волокон 90° вносит дополнительный вклад в сдвиговую жесткость и до начала сдвигового разрушения. Прямое применение модели сдвигового анализа не позволяет

Исследования Бенгуса и др. [475] на аморфных сплавах Feioo—JAx (x = = 14, 16, 17, 20) показали, что морфология поверхностей сдвигового разрушения при переходе от доэвтектических сплавов (х = 14, 16) к эвтектическим (х = 20) качественно изменяется. Это различие коррелирует с вязкостью их расплавов. Кроме того, отмечены физические признаки наличия жидкоподобной фазы в полосах катастрофического сдвига. В работах [489—491] были исследованы эвтектические сплавы TiCu— TiNi. Для подтверждения фазовых переходов при разрушении аморфных сплавов были Проведены измерения температуры и фотостимулиро-ванной экзоэлектронной эмиссии аморфного (T^g.sCi^sNijSiiPo.s) и поликристаллического (BTI-0) сплавов в аналогичных условиях. В момент разрушения фиксировали эмиссию экзоэлектронов, которая в последующем спадала по экспоненциальному закону. Полученный результат интерпретирован как следствие спонтанной локальной кристаллизации, инициируемой самоподдерживающимся процессом выделения тепла при разрыве межатомных связей. Принято, что в процессе спонтанной кристаллизации слой становится "квазижидким" с пониженной прочностью на

Если разрушение материала при комбинированном нагружении имеет характер, типичный Для продольного сдвига, тогда необходимо использовать критерий (5.1.57). В результате обработки многочисленных опытных данных установлено, что в случае сдвигового разрушения вследствие текучести связующего можно принимать 5Г = 1; тогда критерий (5.1.57) для монослоя принимает вид

Оба очага связаны друг с другом участком сдвигового разрушения и областью отрыва шириной всего 4,5 мм, содержащей расслои, небольшой участок предположительно шевронного микрорельефа (рис. 3.32).

Поверхность разрушения сечения N4 трубопровода не имеет признаков значительной пластической деформации и ориентирован в основном почти перпендикулярно образующей (с очень небольшим наклоном), что свидетельствует о малоэнергоемком разрушении, характерном для динамического разрушения. На одном участке длиной около 50 мм обнаруживается сильное утонение стенки (до 3-4 мм) с расслоениями на поверхности разрушения. Другой участок длиной около 60 мм сильно деформирован и образован, возможно, в результате сквозного сдвигового разрушения.

Анализ структуры в зонах сдвигового разрушения стенки трубы фрагмента 2 также показывает сохранение полосчатости феррит-но-перлитной структуры. Металл вблизи кромки изломов во фрагментах 4 и 5 обнаруживает широкий спектр структур. В зоне сплавления часто видны микротрещины вдоль границ зерен (рис. 3.42, е).

сравнению с продольной прочностью при растяжении. Важнейшим типом сдвигового разрушения, известным как межслоевой сдвиг, является разрушение пластины при изгибе (рис. 2.58), особенно при малом отношении расстояния между опорами к толщине образца, LID. Разрушение по межслоевому сдвигу при трехточечном изгибе происходит в композиционном материале со слабой матрицей или слабой адгезионной связью между матрицей и волокнами, когда горизонтальные сдвиговые напряжения, максимум которых находится в нейтральной плоскости, превысит в этом месте сдвиговую прочность материала до того, как растягивающие напряжения на внешней поверхности образца достигнут разрушающего напряжения. Из простой теории изгиба балки горизонтальное напряжение сдвига можно рассчитать по формуле

цесс разрушения ускоряется. Характер разрушения углеродистой стали является смешанным, с преобладанием отрыва. Признаки сдвигового разрушения обнаруживают чаще всего в материалах, обладающих высокой вязкостью, например в хромоникелевой 12Х18Н9Т или хромомарганцевой 25Х14Г12 сталях аустенитного класса. Вязкое разрушение характерно и для углеродистых сталей с высокой твердостью.