Cтраница 3
К таким материалам относятся стекла, плавленый кварц и др. Линейный размер структурной ячейки в этих материалах равен среднему межатомному расстоянию. Поэтому для оценки вязкости разрушения ( или связанной с ней удельной необратимой работы у) можно применить методы, рассмотренные в гл. [31]
Параметры Ирвина К я G характеризуют поле напряжений в зоне трещины и ее поведение при приложении внешней нагрузки. Они служат критериями оценки вязкости разрушения. Параметр К - коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины, или локальное повышение растягивающего напряжения у ведущего конца трещины, параметр G характеризует энергию, затрачиваемую при увеличении трещины на единицу длины. [32]
Начальную величину ( К1С) 0 выбирают произвольно, в зависимости от способа определения и последующих методов ее воспроизведения. Так, например, при использовании рентгеновского метода оценки вязкости разрушения по размеру зоны пластической деформации под поверхностью излома начальную величину ( / чс) о рассматривают для толщины листа, при которой реализуется плоское напряженное состояние материала. [33]
Определение ударной вязкости белых чугунов не дает надежной информации об их работоспособности при абразивном износе в со - четании с ударами. Более рациональны испытания на многократный удар, а также оценка вязкости разрушения при плоской деформации. [34]
Часто понятие хрупкости ( низкой вязкости разрушения) неправильно ассоциируется с понятием низкой прочности материала. Прочность характеризуется напряжением, при котором материал разрушается. Оценка вязкости разрушения материала более сложна. Качественно легко отличить хрупкие материалы, обладающие низкой вязкостью разрушения, такие как стекло и керамика, от нехрупких, или пластичных, с высокой вязкостью разрушения, таких как некоторые металлы, например медь. Значительно сложнее количественно оценить различие в поведении этих материалов при разрушении и найти показатели, пригодные для конструкторских расчетов. За многие годы было применено большое число различных подходов к решению этой проблемы. [35]
Недостатком всех указанных характеристик в том числе и температуры хрупко-вязкого перехода, определяемой по данным ударных испытаний) при их использовании в качестве критериев развития обратимой отпускной хрупкости является то, что они дают информацию о характеристиках сопротивления распространению трещины в конкретных образцах и не являются в полной мере характеристиками материала. Для получения такой информации необходима оценка вязкости разрушения К ( - критического коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации, который является константой материала, не зависящей от конфигурации и размеров изделия. Поэтому изменение / С) с при заданной температуре или смещение критической температуры хрупкости, определяемой по заданному значению / С с, является, по-видимому, наилучшей характеристикой склонности материала к отпускной хрупкости. Однако к настоящему времени получено лишь незначительное количество данных об использовании таких испытаний для изучения отпускной хрупкости. [36]
Интенсивные исследования последних двадцати лет как у нас в стране, так и за рубежом в области механики разрушения были направлены на разработку методов определения характеристик вязкости разрушения ( трещиностойкости) с целью введения этих важных характеристик в стандарт. Однако предлагаемые в американских и английских стандартах методы оценки вязкости разрушения ( трещиностойкости) весьма трудоемки, особенно в случае определения характеристик трещиностойкости пластичных металлов и сплавов. [37]
Алюминиевый сплав марки 5083 - 0 был выбран для использования в критических узлах больших сферических контейнеров, предназначенных для транспортировки сжиженного природного газа. Этот материал характеризуется прекрасной свариваемостью и исключительно высокой вязкостью как при комнатной, так и при низких температурах. Хотя для сталей на основе теории механики разрушения разработаны методы оценки вязкости разрушения, для сплава 5083 - 0, являющегося очень вязким материалом, таких методик до настоящего времени еще не существует. [38]
К статическим испытаниям относятся метод критического раскрытия трещины и метод построения R-кривых. Достаточно высокая пластичность основного материала и сварных соединений, обнаруженная при предварительных испытаниях, не позволила использовать обычные методы линейной механики разрушения. Метод критического раскрытия трещины общепризнан и включен в стандарты, а метод построения R-кривых обычно используют в США для оценки вязкости разрушения пластичных материалов. [39]
Принципиальным ограничением расширения сферы использования обоих критериев бс и / тс является их применимость только в условиях, когда не происходит роста трещины. Значительное повышение сопротивления разрушению, сопровождающее медленный рост трещины, характеризует лишь / - кривая. При проектировании оборудования для работы при низких температурах обсуждаемые характеристики ( смещение при раскрытии трещины, / - интеграл и - кривая) используются только для оценки вязкости разрушения материалов. [40]
Для сталей невысокой прочности температура эксплуатации важна для определения хрупкого разрушения. Однако для большинства высокопрочных сталей изменение температуры значительно меньше влияет на вязкость разрушения. Как правило, КУс немного уменьшается с понижением температуры, так что материал должен оцениваться на вязкость разрушения при минимальной рабочей температуре. Следует заметить, что это не всегда показательно для оценки вязкости разрушения в случае коррозии под напряжением, так как увеличение температуры может уве - личить и интенсивность коррозии под напряжением. [41]
В данной главе показано развитие испытаний на вязкость разрушения, предложенных на основе оригинального анализа Гриффитса. Нестабильный рост трещины происходит тогда, когда величина высвобождаемой энергии деформации ( при фиксиро ванной деформации) или потенциальной энергии ( при постоянной нагрузке) превышает критическое значение, равное поверхностной энергии для идеально упругого тела. На практике обычные металлы разрушаются квазихрупко, и критические значения вязкости в данном случае включают работу пластической деформации материала вокруг вершины трещины, предшествующей нестабильному состоянию. Постоянство значений вязкости разрушения образцов различной геометрии при различных температурах и скоростях нагружения может быть установлено только экспериментальным путем при полном понимании факторов, контролирующих степень пластического течения перед наступлением нестабильности. В следующей главе описано развитие экспериментальных методов оценки вязкости разрушения, а в гл. VII и VIII обсуждены микромеханизмы распространения трещины, чтобы показать, каким образом их можно иногда использовать для предсказания наступления момента нестабильного разрушения. [42]
В данной главе показано развитие испытаний на вязкость разрушения, предложенных на основе оригинального анализа Гриффитса. Нестабильный рост трещины происходит тогда, когда величина высвобождаемой энергии деформации ( при фиксированной деформации) или потенциальной энергии ( при постоянной нагрузке) превышает критическое значение, равное поверхностной энергии для идеально упругого тела. На практике обычные металлы разрушаются квазихрупко, и критические значения вязкости в данном случае включают работу пластической деформации материала вокруг вершины трещины, предшествующей нестабильному состоянию. Постоянство значений вязкости разрушения образцов различной геометрии при различных температурах и скоростях нагружения может быть установлено только экспериментальным путем при полном понимании факторов, контролирующих степень пластического течения перед наступлением нестабильности. В следующей главе описано развитие экспериментальных методов оценки вязкости разрушения, а в гл. VII и VIII обсуждены микромеханизмы распространения трещины, чтобы показать, каким образом их можно иногда использовать для предсказания наступления момента нестабильного разрушения. [43]
G являются постоянными материала. Критическое значение коэффициента интенсивности напряжений К - предельное значение Кс, получают при наибольшем стеснении пластических деформаций и соответствующем разрушении нормальным отрывом, т.е. в том случае когда наибольшие номинальные напряжения в опасном сечении перпендикулярны плоскости исходной трещины. Критический коэффициент интенсивности напряжений обладает тем преимуществом, что связывает между собой разрушающее напряжение и длину трещины, т.е. является функцией двух переменных - приложенного напряжения и длины трещины. Критерий / С С определяет вероятность нестабильного разрушения в условиях плоской деформации. Существенным преимуществом этого паре метра является то, Что он может быть использован - в расчетах. Существует много различных методов оценки вязкости разрушения ( трещино-стойкости) материалов. Этот критерий, разработанный для оценки высокопрочных сталей в условиях однократного статического нагру-жения, все Шире используется для оценки сопротивления развитию трещин конструкционных сталей пониженной прочности. Кроме того, ряд работ посвящен изучению скорости распространения трещины при однократном нагружении как характеристики сопротивления трещины. Исследования по распространению хрупкой трещины показали, что скорость ее развития снижается с повышением температуры, увеличением ударной вязкости или уменьшением напряжения. Делаются попытки использовать эту характеристику в конструкторских расчетах. [44]