Нестабильное разрушение
Cтраница 5
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. [61]
Сохранение предыдущего масштабного уровня процессов деформации и разрушения приводит к быстрому разрушению. Далее будет показано, как такие ситуации могут быть реализованы на практике при нагружении элементов конструкций и что нужно предпринимать для предотвращения такой драматической ситуации. Второй переход отвечает нарушению принципа однозначного соответствия, и он также может быть предотвращен, если будут изменены условия нагружения. Наконец, наступает последняя точка бифуркации, когда начинается нестабильное разрушение. [63]
Ни в одном случае не наблюдалось нестабильное разрушение; все образцы разрушались вязко по типу отрыва после общей текучести. Тем не менее даже при наличии углового перекоса в ПО % и смещения, равного 25 % от толщины плиты в сечении надреза, остаточная прочность была гораздо выше, чем ст02 - Следовательно, остаточная прочность сплава 5083 - 0 нечувствительна к неточностям технологии изготовления. Оценку сплава 5083 - 0 проводят с точки зрения контроля качества, поскольку нестабильное разрушение не наблюдалось ни в одном случае. Для оценки остаточной прочности рекомендуется использовать разрывные образцы шириной не менее 400 мм с двусторонними надрезами. Поэтому в лабораторных условиях удобно использовать образцы для испытаний на растяже-жен ь шириной 100 мм. [64]
В результате расчета числа усталостных линий, выявленных наиболее четко с расстояния от очага разрушения около 5 5 мм, длительность роста трещины составила около 210 полетов. Имея в виду, что рост трещины происходил при последовательном возрастании расстояния между усталостными линиями, можно считать, что от очага разрушения трещина развивалась за каждый полет на величину не более 0 056 мм, что соответствовало средней ее величине на последующей длине 5 5 - 7 мм. Глубина трещины была взята несколько больше глубины залегания очага разрушения от коррозии под напряжением на глубину около 1 3 мм, поскольку граница зоны очага была неровной. В результате выполненных оценок длительности роста усталостной трещины видно, что от зоны коррозионного растрескивания материала до перехода к нестабильному разрушению длительность роста трещины составила около 280 ( 210 70) полетных циклов ее нагружения. [66]
Появление асимметрии цикла за счет растяжения материала при том же размахе КИН приводит к смене механизма разрушения, что реализуется при меньших величинах размаха ( AKi) 12, чем при пульсирующем цикле нагружения. Поэтому большей асимметрии цикла нагружения соответствует меньшая величина размаха в момент смены механизма разрушения при прочих равных условиях. При достижении некоторой асимметрии цикла рассматриваемая минимальная величина порогового размаха КИН не может быть достигнута. Дальнейшее увеличение асимметрии цикла будет связано с развитием трещины только на первой стадии, на масштабном микроскопическом уровне, вплоть до перехода к нестабильному разрушению. [67]
Последовательное возрастание асимметрии цикла нагружения не нарушает последовательности смены механизмов разрушения, поскольку указанная смена, согласно принципам синергетики, является свойством открытой системы. Внешние условия нагружения влияют только на диапазон, в пределах которого ведущий механизм эволюции открытой системы остается неизменным. Более того, возможно создание таких внешних условий, когда один из механизмов разрушения вообще не может быть реализован при неизменных параметрах цикла нагружения. Рассматривая влияние асимметрии цикла на рост трещин, следует ввести условие сохранения неизменным ведущего механизма разрушения в срединных слоях материала вплоть до наступления нестабильности. Таким условием является достижение некоторой пороговой величины асимметрии цикла ( Rth) ps - При условии Rj ( Rth) Ps смена механизма роста трещины не происходит ни в срединной части образца, ни у поверхности вплоть до наступления нестабильного разрушения. При меньшей асимметрии цикла, чем введенная пороговая величина, в срединной части образца или детали могут быть последовательно реализованы в большей или меньшей мере все механизмы роста трещины, присущие данному материалу. [68]
Следующая критическая точка отвечает середине кинетической диаграммы. Особенности поведения материала и смены процесса разрушения в указанной точке будут рассмотрены далее. Пока отметим, что последующий рост трещины связан с быстрым нарастанием деструктивных процессов, вызывающих возрастание ускорения роста трещины. Эти процессы отвечают тем механизмам разрушения, которые доминируют на следующем, масштабном макроскопическом уровне. С точки зрения принципов синергетики в рассматриваемой точке нарушается принцип однозначного соответствия. Меняется не сам доминирующий механизм разрушения, а в направлении роста трещины существенную роль начинают играть процессы, приводящие к нестабильному разрушению сначала в локальном объеме, а затем и на масштабном макроскопическом уровне. [70]
Страницы: 1 2 3 4 5