Очаг - хрупкое разрушение
Cтраница 2
 |
Радиальное распределение микротвердости в теле фрагмента. а - сталь 20 ( феррит. б - сталь 20 ( перлит. в - сталь 60. штриховые линии - исходная твердость. [16] |
Фрактографический анализ изломов показал, что разрушение внешней зоны фрагмента ( сдвиг в стали 20, радиальный отрыв в стали 60) происходит по механизму отрыва, причем выделить преимущественное направление развития трещин не удается. Для стали 60 во внешней зоне характерно сочетание областей скола ( свидетелей хрупкого механизма разрушения) и участков с ярко выраженным вязкоямочным рельефом. Следовательно, разрушение оболочки во внешней зоне связано с множественным зарождением очагов хрупкого разрушения - сколов, связанных с относительно хрупкой составляющей структуры - перлитом, и последующим слиянием микротрещин по механизму вязкого разрушения. [17]
К началу цикла нагружения материал в области предразрушения перед фронтом трещины находится в предельном структурном состоянии, которое создается предшествующей многократной интенсивной пластической деформацией. Такому состоянию соответствует идеальная ( свободная от решеточных дислокаций) двухуровневая слоистая субмикрокристаллическая структура, слои которой, состоящие из равноосных бездефектных фрагментов, разделяются протяженными ножевыми границами ( болынеугловыми границами разориентации деформационного происхождения), расположенными вдоль оси х максимальной главной деформации у вершины трещины параллельно ее фронту. Этот предварительно напряженный материал подвергается в цикле нагружения приращению напряжений вплоть до появления очага хрупкого разрушения. В качестве математической модели такого материала ( в интервале времени от начала цикла нагружения до зарождения первичного разрушения) рассмотрим однородную и изотропную по упругим свойствам среду со стационарными полями внутренних напряжений вдоль ножевых границ. [18]
Из стекла и ситалла делают оболочки герметичных кумулятивных зарядов к бескорпусным перфораторам. Теоретическая прочность стекла очень высока и равна примерно 10 - 12 ГПа, а техническая прочность обычного промышленного стекла при растяжении и изгибе в 100 - 300 раз меньше. Разрушение стекла начинается обычно с поверхности и связано с возникновением и дальнейшим развитием поверхностных и внутренних трещин, образующих так называемые очаги хрупкого разрушения. [19]
Из стекла и ситалла делают оболочки герметичных кумулятивных зарядов к бескорпусным перфораторам. Теоретическая прочность стекла очень высока и равна примерно 1000 - 1200 кгс / мм2, а техническая прочность обычного промышленного стекла при растяжении и изгибе в 100 - 300 раз меньше. Разруше - - ние стекла начинается обычно с поверхности и связано с возникновением и дальнейшим развитием поверхностных и внутренних трещин, образующих так называемые очаги хрупкого разрушения. Хрупкость стекла по сравнению с другими материалами очень высока. Известен способ повышения прочности стеклянных изделий за счет уменьшения или устранения поверхностных трещин путем обработки поверхности изделий щелочью. [20]
В условиях эксплуатации таких стекол используется только около 1 % молекулярной прочности стекла. Такое огромное несоответствие между теоретической и практической прочностью стекла объясняется рядом причин, основными из которых являются: во-первых, свойственная стеклу высокая хрупкость и обусловленный этим специфический характер его разрушения; во-вторых, неупорядоченность и неоднородность строения практических стекол и, в-третьих, появление поверхностного дефектного слоя на изделиях из стекла в процессе их производства и эксплуатации. Стекло как хрупкий материал практически не имеет пластической деформации, обладает особенно низкой прочностью при растяжении ( в 10 - 15 раз меньшей, чем при сжатии) и характеризуется относительно высоким модулем упругости в связи с тем, что даже при малых деформациях ( около 0 2 %) в таком хрупком материале возникают напряжения, достигающие уже предела прочности при растяжении. Хрупкое разрушение стекла под действием нагрузки вызывается возникновением и развитием поверхностных и внутренних трещин, образующих так называемые очаги хрупкого разрушения. [21]
В условиях эксплуатации таких стекол используется только около 1 % молекулярной прочности стекла. Такое огромное несоответствие между теоретической и практической прочностью стекла объясняется рядом причин, основными из которых являются: во-первых, свойственная стеклу высокая хрупкость и обусловленный этим специфический характер его разрушения; во-вторых, неупорядоченность и неоднородность строения практических стекол и, в-третьих, появление поверхностного дефектного слоя на изделиях из стекла в процессе их производства и эксплуатации. Стекло как хрупкий материал практически не имеет пластической деформации, обладает особенно низкой прочностью при растяжении ( в 10 - 15 раз меньшей, чем при сжатии) и характеризуется относительно высоким модулем упругости в связи с тем, что даже при малых деформациях ( около 0 2 %) в таком хрупком материале возникают напряжения, достигающие уже предела прочности при растяжении. Хрупкое разрушение стекла под действием нагрузки вызывается возникновением и развитием поверхностных и внутренних трещин, образующих так называемые очаги хрупкого разрушения. [22]
Естественно, если придерживаться вышеизложенной точки зрения на формирование первичных концентраторов напряжений не дислокационным, а диффузионным путем, за счет точечных дефектов, которые трудно зарегистрировать в электронном микроскопе, то при этом категоричность утверждения чисто атермических процессов и число силовых трещин в указанных процессах вызывает сомнение и, по-видимому, даже в этом случае имеет определенное место термоактивируе-мый характер разрушения. Что же касается реальности такой модели-то на практике она действительно имеет место, поскольку, как уже отмечалось, при некоторых критических параметрах деформирования ( a, t, Т) как в условиях одноосного нагружения, так и при ультразвуковом облучении наблюдалось взрывообразное разрушение образца на мельчайшие осколки. Такой взрывообразный характер разрушения может быть объяснен постепенным увеличением плотности и размеров кластеров и соответственным накоплением внутренних напряжений в кристалле, что было подтверждено металлографическими, рентгенодифракционными и электронно-микроскопическими исследованиями. По-видимому, взаимодействие локальных полей напряжений от статистически распределенных по объему кристалла ансамблей кластеров при определенных условиях может приводить к локальным перенапряжениям критической величины и последующему хрупкому разрушению. При этом, поскольку вокруг возникшего очага хрупкого разрушения находится большая плотность локальных областей перенапряжений примерно такого же порядка ( плотность кластеров перед разрушением достигает 108 см 2), образец разрушается не по одной или нескольким магистральным трещинам, а на очень мелкие пылеобразные частицы, вследствие того, что фронт упругой волны напряжений, распространяясь от первичного очага хрупкого разрушения, индуцирует действие большой плотности других аналогичных источников локальных перенапряжений. [23]
 |
Диаграмма, объясняющая условия возникновения внезапного хрупкого разрушения при статическом нагружении с исходной точкой у надреза или первоначальной трещины глубиной lv. [24] |
Теория возникновения и развития хрупкого разрушения играет важную роль при объяснении преобладающего большинства разрушений. Скорость распространения трещины зависит от абсолютных размеров детали, накопленной потенциальной энергии, распределения напряжений, температуры, состава и структуры материала. Важным фактором является коэффициент концентрации напряжения у края трещины. На рис. 201 показана зависимость предельного напряжения апред, соответствующего началу хрупкого разрушения, от глубины трещины или острого надреза, служащих очагом хрупкого разрушения данной стали при данном радиусе кривизны дна надреза или края трещины и данной температуре. [25]
Страницы: 1 2