Разрушение - пластичный материал
Cтраница 2
Если считать, как это делается в работах [55, 84], что этот параметр примерно пропорционален площади под стандартной кривой напряжение - деформация, то для материала заданной прочности он приблизительно пропорционален удлинению при разрушении и, следовательно, может быть параметром, определяющим сопротивление разрушению пластичных материалов. Однако между указанным параметром и сопротивлением кавитационному воздействию прочных хрупких материалов, таких, как инструментальная сталь [19, 33, 43], у которых энергия деформации убывает с повышением прочности, существует обратная связь. Другими словами, для таких материалов твердость ( или предел прочности) играет главную роль. Иначе говоря, он считал, что при хрупком разрушении главную роль играет энергия разрушения. Если учесть, что при кавитации циклы нагружения повторяются с очень высокой частотой, то это допущение становится весьма реалистическим. [16]
Образец сначала принимает бочкообразную форму и, постепенно сплющиваясь, превращается в диск ( рис. 49), после образования которого испытание прекращают. Разрушение пластичных материалов при сжатии происходит без нарушения целостности образца и выражается в больших остаточных деформациях, при которых определение разрушающей нагрузки исключается. [17]
Разрушение в этом случае происходит на некоторой глубине одного из тел. Поверхности разрушения пластичных материалов представляют собой выступающие, вытянутые в направлении движения гребни и суживающиеся в глубь материала конусы. При этом прилегающие к местам вырывов участки подвергаются в большей или меньшей степени пластической деформации. Вырванная часть материала, будучи прочно закрепленной на сопряженной поверхности, образует слой перенесенного материала. Может происходить процесс схватывания и переноса отдельных структурных составляющих сплава, в то время как остальные составляющие будут уноситься в смазочный материал или уходить из зоны трения. [18]
Принимаем, что разрушение пластичного материала является результатом накопления повреждений в процессе пластического деформирования под действием тензора-девиатора напряжений с наложением шарового тензора растягивающих напряжений и последующего развития и слияния микротрещин в поврежденном материале. [19]
Влияние температуры на вязкость разрушения путем слияния пор до сих пор остается практически неизученным. Имеются многочисленные данные по изучению вязкости разрушения пластичных материалов, однако конкретных указаний о механизмах разрушения нет. В работе [384] указано, что для малоуглеродистой стали характерно снижение вязкости разрушения в интервале температур пластичного-разрушения, причем при повышении температуры от 120 К до комнатной вязкость разрушения снижается более чем вдвое. [20]
Хрупкостью называется способность материала разрушаться под действием нагрузки. Разрушение хрупких материалов происходит как бы внезапно по сравнению с разрушением пластичных материалов, без значительных деформаций. Примером хрупкого материала может служить стекло. [21]
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. [22]
Нотта оставляет хорошее впечатление. В ней после краткого тщательно продуманного описания расчета напряжений у вершины надреза и трещины рассмотрены практические методы испытаний на вязкость разрушения, механика разрушения пластичных материалов, переход от хрупкого скола к вязкому разрушению и приложение механики разрушения к росту трещин в условиях усталости и коррозии под напряжением. Везде, где это возможно, дается физическая картина явления. [23]
Фрагментация характерна для всех металлов. Она типична для ОЦК, ГЦК и ГПУ металлов, чистых веществ и сплавов. Фрагментация наступает вне зависимости от режима деформирования; так, не только одноосное растяжение, но и все виды пластической обработки материалов ( ковка, прокатка, гидроэкструзия, прессование и др.), как показано в [5], приводят в итоге к фрагментированным структурам. Вообще при других видах разрушения пластичных материалов фраг-ментированная структура сохраняется до разрушения и подготавливает его. [24]
В главе рассмотрены способы обеспечения сопротивления хрупкому разрушению в крупных конструкциях. Наиболее важным аспектом является выбор конструкционного материала с соответствующим показателем вязкостж разрушения, однако в этом вопросе нет ясности из-за трудности воспроизведения поведения материала натурной конструкции при лабораторном испытании. Описаны применяемые в настоящее время способы преодоления этих трудностей за счет корреляции результатов испытаний образцов с надрезом по Шарпи на изгиб и растяжение со статистическими данными, собранными в процессе разрушения конструкций при эксплуатации; корреляции результатов испытаний образцов небольших размеров и образцов натурной толщины, в частности испытаний, связанных с остановкой и инициированием трещины, а также имитирующими испытаниями. Приведены методы, основанные на диаграмме анализа разрушения, механике линейно-упругого разрушения и механике разрушения пластичных материалов. [25]
Механика разрушения описывает условия, необходимые для распространения трещины. Трещина или надрез, ее имитирующий, влияет на распределение напряжений вблизи вершины трещины двояким образом. На рис. 2.1 схематически изображена вершина трещины и локальные напряжения вблизи нее при нагружении тела перпендикулярно плоскости трещины. Наличие трещины вызывает увеличение локального растягивающего напряжения в направлении 2, причем степень. Растяжение материала в направлении 2 сопровождается его сжатием в направлениях 1 и 3 вследствие эффекта Пуассона, а поскольку напряжение в направлении 2 изменяется вдоль оси 1, то деформации, а, следовательно, и напряжения вдоль осей 3 и 1 непостоянны. Суммарный эффект приводит к двум предельным случаям. В первом случае в поверхностном слое образца с трещиной материал находится в плоско-напряженном состоянии и может свободно деформироваться в боковом направлении, тогда как в его центре материал находится в плоско-деформированном состоянии вследствие ограничений, накладываемых поверхностными слоями. Плосконапряженный материал обычно разрушается при сдвиге под 45 к направлению растягивающего напряжения, тогда как в плоско-деформированной области сдвиг стеснен и разрушение происходит в плоскости, перпендикулярной действующему напряжению. Поэтому в поверхностном слое значительно больше вероятность пластического течения и следовательно, больше энергии поглощается при росте трещины, чем в центре образца. В результате этого при измерении энергии разрушения пластичного материала на одинаковых образцах различной толщины энергия разрушения с повышением толщины уменьшается до тех пор, пока эффект плоско-напряженных областей не станет ничтожно малым, как схематически показано на рис. 2.2. Второй предельный случай проявляется, когда отношение длины трещины к длине неповрежденного участка достаточно велико, чтобы обеспечить разрушение образца за счет нестабильного распространения трещины без пластического деформирования всего объема неповрежденного образца. Минимальные значения поверхностной энергии разрушения получаются, если материал находится в плоско-деформированном состоянии и его общая пластичность подавлена. [26]
 |
Схема действия растягивающих. [27] |
Механика разрушения описывает условия, необходимые для распространения трещины. Трещина или надрез, ее имитирующий, влияет на распределение напряжений вблизи вершины трещины двояким образом. На рис. 2.1 схематически изображена вершина трещины и локальные напряжения вблизи нее при нагружении тела перпендикулярно плоскости трещины. Наличие трещины вызывает увеличение локального растягивающего напряжения в направлении 2, причем степень этого увеличения уменьшается с удалением от вершины трещины по направлению. Растяжение материала в направлении 2 сопровождается его сжатием в направлениях 1 и 3 вследствие эффекта Пуассона, а поскольку напряжение в направлении 2 изменяется вдоль оси 1, то деформации, а, следовательно, и напряжения вдоль осей 3 и 1 непостоянны. Суммарный эффект приводит к двум предельным случаям. В первом случае в поверхностном слое образца с трещиной материал находится в плоско-напряженном состоянии и может свободно деформироваться в боковом направлении, тогда как в его центре материал находится в плоско-деформированном состоянии вследствие ограничений, накладываемых поверхностными слоями. Плосконапряженный материал обычно разрушается при сдвиге под 45 к направлению растягивающего напряжения, тогда как в плоско-деформированной области сдвиг стеснен и разрушение происходит в плоскости, перпендикулярной действующему напряжению. Поэтому в поверхностном слое значительно больше вероятность пластического течения и следовательно, больше энергии поглощается при росте трещины, чем в центре образца. В результате этого при измерении энергии разрушения пластичного материала на одинаковых образцах различной толщины энергия разрушения с повышением толщины уменьшается до тех пор, пока эффект плоско-напряженных областей не станет ничтожно малым, как схематически показано на рис. 2.2. Второй предельный случай проявляется, когда отношение длины трещины к длине неповрежденного участка достаточно велико, чтобы обеспечить разрушение обоазца за счет нестабильного распространения трещины без пластического деформирования всего объема неповрежденного образца. Минимальные значения поверхностной энергии разрушения получаются, если материал находится в плоско-деформированном состоянии и его общая пластичность подавлена. [28]
Страницы: 1 2