Неустойчивое распространение
Cтраница 2
Главный интерес представляет решение для остановки трещины. Вышеприведенное уравнение дает два корня соответственно для неустойчивого распространения и остановки трещины. [17]
Очевидно, что предмет динамической механики разрушения значительно шире, чем квазистатической. Если в квазистатической механике разрушения формулируется только критерий неустойчивого распространения трещины, то в динамической механике разрушения нужно установить ряд критериев: для старта, остановки, распространения, искривления и ветвления трещин. В рамках упомянутой выше идеализированной модели при этом возникает соответственно целый спектр критических коэффициентов интенсивности: коэффициент интенсивности старта, зависящий от скорости нагружения, коэффициенты интенсивности остановки, ветвления и, наконец, критический коэффициент интенсивности, зависящий от скорости распространения трещины. Некоторые экспериментальные данные по значениям коэффициентов интенсивности напряжений удается удовлетворительно объяснить, а некоторые - приводят к противоречиям с теоретическими положениями. Однако опубликованные экспериментальные данные и сами по себе противоречивы. Возможно дело здесь в том, что во многих экспериментах пренебрегалось взаимодействием отраженных от границ образцов волн напряжений с вершиной трещины, недостаточно точно измерялись скорость распространения трещины и коэффициенты интенсивности напряжений. [18]
Таким образом, очевидно, что предмет динамической механики разрушения значительно шире, чем квазистатической. Если в квазистатической механике разрушения формулируется, как правило, только критерий неустойчивого распространения трещины, то в рамках динамической механики разрушения нужно установить целый ряд критериев: для старта, остановки, распространения, искривления и ветвления трещины. При попытках феноменологического описания динамики разрушения при помощи концепций магистральной остроугольной трещины и коэффициентов интенсивности напряжений возникает соответственно целый спектр критических коэффициентов интенсивности: коэффициент интенсивности старта трещины, зависящий от скорости нагружения, коэффициент интенсивности остановки, коэффициент интенсивности ветвления, коэффициент интенсивности распространения трещин, зависящий от скорости трещины. При этом некоторые экспериментальные данные удается объяснить, а некоторые приводят к серьезным противоречиям с теоретическими положениями. Необходимо, однако, заметить, что и экспериментальные данные сами по себе являются весьма противоречивыми. [19]
Для реальных пламен фронт пламени имеет комичную толщину, а сам процесс распространения фронта пламени определяется нелинейными уравнениями в частных производных. Так же как и в § 6.8, предполагается, что начальная температура горючей смеси равна Тн, а некаталитический торец циллиндра в мэмент времени t 0 мгновенно нагревается до температуры Т0 ГГ, которая при f О делается постоянной. Будем предполагать, что имеет место реакция первого порядка и справедливы четвертое и пятое допущения, сформулированные в начале этого параграфа. Определим условия, при которых возможно устойчивое и неустойчивое распространение фронта пламени. [20]
Как отмечалось в разд. Процесс зажигания длится с момента начала искрового разряда до установления режима устойчивого распространения пламени. Здесь существуют по крайней мере две проблемы. Одна из них - формирование очага пламени при искровом разряде, а другая - неустойчивое распространение пламени этого очага. На рис. 3.1 - 3.3 показаны различные примеры развития очага пламени, или начального пламени, в процессе зажигания. На рис. 3.4 показана зависимость ( от времени) изменения произведения скорости горения S на температуру пламени Т в трех упомянутых случаях. [21]
 |
Минимальные размеры трещины, проходящей через всю толщину стенки. [22] |
Для удовлетворения этого условия длина трещины перед неустойчивым состоянием должна быть достаточной, чтобы пройти через всю толщину стенки. Дефекты и трещины, конечно, имеют различные формы, зависящие от их типа и условий возникновения. Предположим, что дефекты и трещины имеют полукруглую форму. Таким образом, если длина критической трещины, при которой вЬз - никнет неустойчивое состояние, равняется 2t или более, следует ожидать, что произойдет течь вместо неустойчивого распространения разрушения. [23]
Реакцией несущих элементов конструкций и деталей машин на суммарные статические и динамические нагрузки, воздействие физических полей ( линейных и нелинейных) и коррозионных сред является возникновение не только полей напряжений и деформаций, но и полей повреждений. В зонах концентрации напряжений местные напряжения и деформации имеют повышенные значения, а сами процессы повреждения материала протекают более интенсивно, приводя к возникновению разрушения. В зависимости от условий нагружения и среды реализуются различные механизмы накопления статических и динамических повреждений и разрушения. Среди этих механизмов наиболее опасными являются те, которые приводят к катастрофическому ( лавинообразному) разрушению, например, в условиях коррозионного растрескивания, динамического и длительного статического нагружения, контактного взаимодействия, неустойчивого распространения трещины при статическом кратковременном нагружении. Выявление и анализ физических особенностей механизмов появления и накопления повреждений в материале играют весьма важную роль в изучении механики разрушения и катастроф при формировании физических критериев достижения предельного состояния. [24]
Уровень разрушающих напряжений определяется наиболее энергоемкой фазой. В металлах, содержащих включения, первые две стадии протекают сравнительно легко, но затем трещина сдерживается границами зерен. По этой причине в таких металлах часто наблюдают зарождение и торможение множества трещин до момента неустойчивого распространения одной из них. [25]
Хотя исследования по определению скорости распространения трещины были основаны на этом или другом равнозначном энергетическом критерии, его использование для решения проблемы остановки трещины было минимальным. Следовательно, наибольшая часть современной литературы об остановке трещины базируется на статических или квазистатических схемах, хотя ниже рассмотрены и динамические явления. Более того, применение статических методов анализа предложено по меньшей мере половиной исследователей, которые изучали роль динамических эффектов. Ирвин и Уэллс ( 1965 г.) предложили рассматривать остановку трещины как простое реверсирование по шкале времени возможных начальных явлений плоской деформации. Основываясь на этой концепции, можно представить схематично критерий остановки трещин, как и критерий их неустойчивого распространения. [26]
Проведенное Баттелли исследование цилиндров под гидравлическим и пневматическим давлением показало, что необходимо внести ясность в некоторые аспекты диаграммы анализа разрушения. Так, например, зависимость разрушающего напряжения от температуры для дефектов постоянного размера более похожа на зависимости, показанные на рис. 7 и 21, чем предложенная диаграммой анализа разрушения. В температурном диапазоне выше температуры перехода при инициировании трещины разрушающее напряжение для дефекта постоянного размера остается постоянным и не повышается с увеличением температуры. Семь из десяти результатов экспериментов ( см рис. 7), сведенных в табл. 3, характеризуют инициирование трещины пластического вида, а четыре из семи результатов характеризуют разрушения срезом на этапе неустойчивого распространения. Как видно из табл. 3, во всех десяти экспериментах разрушающие напряжения были значительно ниже предела текучести материала. Кроме того, разрушающее напряжение для дефекта постоянного размера, когда температура выше температуры перехода при инициировании трещины, остается постоянным и, следует ожидать, останется таким же при температуре перехода при инициировании трещины. [27]
Страницы: 1 2