Критическое значение - коэффициент - интенсивность - напряжение
Cтраница 4
 |
Начальные участки диаграмм монотонного и циклического деформирования сталей 10ГН2МФА ( а, 15Г2АФДпс ( б и армко-железа ( в. [46] |
В соответствии с рассмотренной ВЫШР моделью распространения трещины при циклическом нагружении определяющим является наличие в вершине трещины пластически деформированной зоны, металл в которой охрупчивается в процессе циклического нагружения, что приводит к развитию трещины с большой скоростью. Исходя из этих предположений, следует ожидать, что существенная разница между характеристиками вязкости разрушения при статическом и циклическом нагружении будет иметь место для тех материалов, которые в процессе циклического нагружения в области напряжений, соответствующих критическим значениям коэффициента интенсивности напряжений, имеют циклические неупругие деформации, увеличивающиеся с увеличением числа циклов нагружения, что приводит к интенсификации процессов, разупрочняющих металл. [47]
Наиболее важные результаты были получены в области исследования со - - противления однократному статическому и динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихрупкого разрушений упругих и упругопласти-ческих тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений К с и Кс, пределов трещиностойкости 1С, энергии разрушения G c, Gc, fk, Jic, Jc, раскрытия трещин S & или 8С, а также критические деформации в вершине трещин ес. Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний - на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [48]
Испытания по типу 1 или 3 позволяют устанавливать критическую длину трещины / s, находящуюся в предельном равновесии с приложенной амплитудой напряжения. Это позволяет определять пороговые значения Ki Kis, характеризующие нижнюю границу автомодельного упругопластического роста усталостной трещины. В соответствии с положениями линейной механики разрушения К с характеризует критическое значение коэффициента интенсивности напряжений / Сь отвечающее переходу к нестабильному разрушению при достижении критической нагрузки РРС при неподвижной трещине. [49]
Простейший из критериев разрушения, который следует в этом плане рассмотреть - - это критерий Ирвина, используемый в линейной механике разрушения упругих тел. Согласно этому критерию, рост трещины происходит таким образом, что коэффициент интенсивности напряжений всегда совпадает с соответствующим критическим значением. В этом случае распределение напряжений (2.13) представляет собой полное решение, а не его некоторую асимптотику. Критическое значение коэффициента интенсивности напряжений обозначается через Kzd, предполагается, что оно не зависит от скорости распространения трещины. Данная связь вязкости разрушения со скоростью представляет собой тест для сопоставления с другими аналогичного типа соотношениями, выведенными из других критериев разрушения, основанными на предположении о независимости реакции материала от скорости. [50]
Рассмотрим условия, определяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велора, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов интенсивности напряжений ( Л с или KIC) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций желательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [51]
Конструкционными называются стали, применяемые для изготовления конструкций и сооружений, деталей машин и механизмов. Эти стали могут быть как углеродистыми, так и легированными. Конструкционные стали должны иметь высокие механические свойства, определяемые при стандартных испытаниях ( ов, оо 2, §, /, KCU, НВ, HRC) и конструктивную прочность, т.е. прочность, которая находится в наибольшем соответствии со служебными свойствами данного изделия. К свойствам, определяющим надежность материала в отношении внезапных разрушений, относится работа распространения вязкой трещины, Kic ( критическое значение коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины), температура порога хладноломкости, tnx - Долговечность изделий определяется сопротивлением усталости, коррозии и износу. [52]
Описана методика эксперимента для точного измерения сопротивления инициированию разрушения конструкционных сталей при динамическом нагружении с чрезвычайно высокими скоростями. В установке использован нагружающий стержень Кольского ( надрезанный стержень Гопкинсона), что позволяло нагружать до разрушения стержневой образец диаметром 25 4 мм с предварительно созданной кольцевой усталостной трещиной быстро нарастающим импульсом растягивающих напряжений, возникающим в результате взрыва заряда взрывчатого вещества. Раскрытие трещины как функция времени измерялось оптическим способом, и в результате для каждого испытания была получена полная диаграмма нагрузка - деформация. Полученные данные позволяли определять критическое значение коэффициента интенсивности напряжений fdc при скоростях Ri свыше 109 ( фунт / дюйм3 г) / с [ 3 5 - 10б ( кг / / мм - О / с ], что примерно на два порядка выше скоростей нагружения, достигаемых при использовании других известных способов. [53]
По результатам испытаний определяются температурные и температурно-скоростные зависимости характеристик прочности ав, Sk, пластичности сгт) 5, / и ударной вязкости КС. Однако получаемой информации оказывается недостаточно для расчетного моделирования и прогнозирования разрушения. В этом случае при проведении расчетов конструкций с дефектами необходимо иметь функциональные соотношения между характеристиками трещиностойкости, температурой и скоростью деформирования во всем диапазоне эксплуатационных условий. Результаты экспериментального определения характеристик механических свойств и трещиностойкости, представленные в виде температурных зависимостей [8, 9, 76], позволяют выделить интервалы хрупкого, квазихрупкого и вязкого разрушений и конкретизировать области применения расчетных характеристик и методов. Такие функциональные зависимости для критических значений коэффициентов интенсивности напряжений предлагались в ряде работ [ 76 - 80 и др. ] и были использованы при проведении расчетов на трещино-стойкость в области хрупких разрушений. Для расчетов в области квазихрупких и вязких разрушений необходимы аналогичные зависимости для характеристик упругопластического разрушения. [54]
 |
Коэффициент уменьшения подрастания длины трещины в функции числа циклов. [55] |
Рассмотрим условия, определяющие долговечность элемента конструкции па стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины If, до критической 1С, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов интенсивности напряжений ( Кс или К с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций желательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [56]
 |
Коэффициент уменьшения подрастания длины трещины в функции числа циклов. [57] |
Рассмотрим условия, определяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины 4 до критической 1С, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов интенсивности напряжений ( Кс или Kjc) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого для сварных конструкций желательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [58]
 |
Коэффициент уменьшения подрастания длины трещины в функции числа циклов. [59] |
Рассмотрим условия, определяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины Z0 до критической 1С, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов интенсивности напряжений ( Кс или К J для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций желательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5