Образование - очаг - разрушение
Cтраница 2
 |
Эскиз цилиндрического образца с двумя надрезами для испытания на усталость. [16] |
Основными параметрами диаграммы являются о. Энергия, необходимая для образования очага разрушения, складывается из энергии предельного искажения кристаллической решетки и энергии разрыва межатомных связей. Применительно к диаграмме усталостного разрушения параметры р и а представляют собой приведенные значения напряжения, характеризующие соответственно энергию искажения решетки и энергию разрушения межатомных связей. Приведенное напряжение искажения р, равное разности между пределом усталости и циклическим пределом упругости р 0-ч-сг, показывает, насколько необходимо превысить циклический предел упругости, чтобы за полуцикл в единичном объеме ДУР возникли устойчивые искажения кристаллической решетки предельной величины. [17]
 |
Кривые интенсивности абразивного изнашивания образцов штанговых муфт в зависимости от пути трения. Материал подвижного образца. [18] |
Зависимости износа пластин стекла от пути трения ( числа циклов) подвижного образца представлены на графике ( рис. 19.29), из которого видно, что с увеличением числа проходов контртела износ пластин стекла возрастает. Износ стекла носит характер равномерного истирания без образования очагов разрушения на его поверхности. [19]
При последующем термоциклическом деформировании образующаяся дислокационная структура подготавливает транскри-сталлитное разрушение. Но одновременно термопластическим деформированием осуществляется приток неравновесных вакансий на границу зерна, ускоряющий подрастание и образование дополнительных зернограничных очагов разрушения. В итоге тран-скристаллитное разрушение не успевает развиться. Вследствие более быстрого объединения ( по сравнению с линейным законом суммирования) зернограничных дефектов происходит интеркристал-литное разрушение. [20]
На образцах сплавов с несостаренньш мартенситом интенсивное разрушение начинается раньше, чем на образцах после старения. Состаренный мартенсит в начальной стадии микроударного разрушения оказывает высокое сопротивление пластической деформации, вследствие чего процесс образования очагов разрушения протекает медленно. Процесс накапливания деформаций и разупрочнение несостаренного мартенсита заканчивается раньше, чем при его разрушении после старения. [21]
Длительный процесс разрушения эластомера характеризуется двумя стадиями - медленной и быстрой. Медленная стадия образует на поверхности разрыва шероховатую зону, а быстрая - зеркальную. Первая стадия разрыва начинается с образования очага разрушения, из которого растет надрыв, являющийся аналогом трещины в хрупких материалах. Надрывы возникают под действием напряжений в наиболее слабых местах, причем очаги разрушения появляются как внутри материала, так и на поверхности образца, но среди них имеется наиболее опасный. Поэтому прочность эластомеров и резин определяется вероятностью образования наиболее опасного надрыва, аналогично тому, как прочность хрупкого материала определяется наиболее опасной трещиной. Надрывы растут в направлении, поперечном растягивающим усилиям, аналогично трещинам в хрупком телах. [22]
Киносъемка показала, что кавитационный пузырек может вырасти за 0 002 с до 5 мм в диаметре и полностью разрушиться за 0 001 с. При интенсивной кавитации на площади 1 см2 в течение 1 с могут образоваться и разрушиться более 30 млн. кавитационных пузырьков. Воздействие на поверхность может быть столь значительным, что появляются глубокие каверны, впадины вследствие разупрочнения и перенаклепа материала с образованием очагов разрушения в виде микротрещин. Разрушается прежде всего менее прочная структурная составляющая ( в сталях - феррит; в чугунах - графитовые включения), затем может последовать выкрашивание и более прочных составляющих. [23]
Однако с самого начала относительно приведенной концепции были выдвинуты некоторые возражения. Прежде всего, указывалось на то, что процесс разрушения твердого тела представляет собой сложный многоступенчатый процесс, вовсе не сводящийся к разрыву одной химической связи, описываемому формулой ( XVI. В связи с этим был проведен как аналитически, так и с помощью ЭВМ, ряд модельных расчетов для сложной системы, в которой последовательность элементарных актов разрушения, происходящих по микроскопическому закону, приводила к образованию макроскопического очага разрушения и в конце концов к разрыву макроскопического тела. При этом принималась во внимание кооператив-ность процесса разрушения - то, что в результате разрыва каждой связи происходит перераспределение напряжений в образце [259], а в ряде моделей учитывалось и конкретное пространственное взаимное расположение разрываемых связей. [24]
Однако перемещение несовершенств ( дислокаций) происходит не свободно, а с задержкой у различных препятствий, создающих условия для увеличения сопротивления, а следовательно, и усилия для продвижения последующих дислокаций. Поэтому по мере перемещений дислокаций и соответственно роста пластической деформации металл упрочняется, что приближает стадию его разрушения. Явления, происходящие в металле при пластической деформации, повышают свободную энергию металла, связанную с тем, что упругопластические преобразования в процессе охлаждения приводят к возникновению высокого уровня остаточных сварочных напряжений, вызывающих в отдельных кристаллитах сдвиговую деформацию, а в остальных - упругие искажения. Такое состояние металла сварных соединений делает его более предрасположенным к образованию очагов разрушения под влиянием внешних нагрузок. Повысить термодинамическую устойчивость металла сварного соединения и приблизить ее к основному металлу можно с помощью нагрева, при котором происходят процессы возврата структуры металла и рекристаллизации. [25]
Влияние состояния рабочей поверхности ( табл. 7) сказывается в основном только в самом начале испытания. После появления на поверхности образца очагов разрушения влияние исходного состояния поверхности ослабевает и сравнительные данные потерь массы для данного материала постепенно уравниваются. В лабораторной практике отмечается также изменение потерь массы при периодических перерывах испытания для взвешивания образцов. Это явление вызвано изменением положения образцов и затрачиванием части энергии удара на образование новых очагов разрушения. При непрерывном испытании разрушение прогрессирует главным образом за счет старых очагов, где могут выламываться более крупные группы зерен металла. [26]
Можно предположить, что нечто подобное происходит при истира-чии под действием нерегулярных повторных локальных напряжений. На рис. 2.1 представлены морфологически различные поверхности, образующиеся при испытании резин на усталостную выносливость. По-видимому, все они протекают через образование очагов разрушения вблизи области концентраций микронапряжений или зарождающихся молекулярных трещин, что может происходить одновременно во многих точках. Последующее разрастание очагов разрушения идет путем передачи напряжений к другим, также сильно напряженным элементам; в итоге основное разрушение распространяется по мере того, как соединяются отдельные локальные разрушения. Это напоминает траекторию, по которой разряд молнии находит путь наименьшего сопротивления к земле. При раздире зарождение очагов разрушения и микроразрывы происходят преимущественно в области высоких напряжений вблизи вершины надреза. Таким образом, обстоятельства, сопровождающие описанный основной механизм, во всех трех случаях настолько различны, что обычно почти невозможно установить связь между результатами испытаний наполненных резин на растяжение, раздир и усталостную выносливость. [27]
Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо ( см., например, [ 6, с. При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями: медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид; при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный - высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале. Эти очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров ( резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных ( с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. [28]
Страницы: 1 2