ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы оценки вязкости разрушения сталей из "Хладостойкость и износ деталей машин и сварных соединений" При достижении критического размера трещины С и К (коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины) получают критические значения Окр, Ккр или Ос, Кс, Для )азрушения при отрыве или при плоской деформации — Ою, хс. Существуют различные методы для регистрации критических размеров трещины или скорости распространения трещины. Так, имеются методики с применением краски для получения данных о движении трещины. Предполагается, что трещина будет окрашена до точки перехода к лавинному росту, так как при увеличении скорости трещйны чернила (краски) не успевают двигаться за трещиной. Длина трещины определяется затем по тарировочным графикам, которые строятся с помощью тарировочных образцов со щелями различной длины. [c.29] При определении вязкости разрушения в условиях плоского напряженного состояния величина смещения переводится в длину трещины по тарировочному графику. Такой метод не имеет существенных ограничений при любых испытаниях, однако уступает по своей чувствительности методу измерения разности напряжений. [c.29] Измерение разности электрических потенциалов между двумя точками по обе стороны трещины можно осуществлять мостом или электронными приборами [31]. С ростом длины трещины изменяется разность электрических потенциалов. Распределение электрического напряжения в образце зависит от геометрии образца, расположения токоподводящих контактов, размера трещины. При испытании необходимо изолировать образец от испытательной машины. Диаграммы изменения разности напряжений в зависимости от нагрузки можно преобразовать с помощью тарировочных графиков Б диаграммы нагрузка — прирост трещины (рис. 6). Такой метод пригоден для всех типов образцов. Тарировочные графики строятся с помощью токопроводящей бумаги. К недостаткам метода можно отнести то, что он неприменим для испытаний при низких температурах. [c.29] Разработан также [33] метод измерения скорости распространения трещины при помощи датчика вихревых токов, дефектоскопов ДНМ-15 иДНМ-500 (рис, 7). Метод пригоден для регистрации кинетики развития трещины в листовых образцах шириной не менее 100 мм. [c.30] Весьма распространен за рубежом и в исследованиях советских ученых метод, положенный в основу проекта Британского стандарта для испытания на вязкость разрушения при плоской деформации (определение Ктс). При этом часто используется коэффициент интенсивности напряжений Kг определяемый при разрушении путем отрыва [29, 34]. [c.30] Характеристика материала К,с зависит от температуры и скорости деформирования. Уровень значений Кгс материала при определенных условиях может быть использован для того, чтобы определить максимальную нагрузку элемента конструкции, содержащего трещину известных размеров, при которой еще не происходит полного разрушения этого элемента. [c.30] В проекте Британского стандарта [29] предложены образцы с лимитируемыми размерами трещин. Развитие этих трещин в процессе испытания фиксируется специальными ско-бовыми датчиками. [c.30] Величины конкретных обычно рассчитываются и приводятся в виде таблиц [29]. [c.31] Из формулы (38) следует, что путем измерения интенсивности рентгеновского излучения за образцом можно исследовать изменение площади надреза во времени. При одновременной записи действующей на образец нагрузки получаем зависимость нагрузка — изменение площади надреза, имитирующего реальный дефект в материале. [c.33] Указанный метод реализуется иа специальной установке (рис. 12а) (аппарат РУП-120, применяемый для дефектоскопии сварных соединений). Максимальное напряжение рентгеновской трубки — 120 кВ. Указанный аппарат использован для получения. достаточно жесткого излучения, способного проникать через стенки криокамеры. За образцом устанавливается универсальный сцинтилляционный датчик УСД-1. Детектором служит кристалл йодистого натрия (с добавкой таллия) цилиндрической формы, имеющий диаметр 40 и высоту 40 мм. К датчику УСД-1 подведено высокое напряжение от стабилизированного высоковольтного источника. Информация от датчика в виде цифрового кода подается на пересчетное устройство с дискриминатором, а интегратор преобразует его в непрерывный сигнал, поступающий на вход оси абсцисс двухкоординатного самописца. Возможно получение дискретной информации при помощи механических блоков записи типа БЗ-15 или перфораторов. Применение по-следни.х или других дискретных запоминающих устройств позволяет изучать разрушение в условиях высоких скоростей деформирования и непосредственно вводить информацию в ЭЦВМ для ее дальнейшей обработки. [c.33] На рис. 12, б приведена типичная для подвергнутых нормализации образцов кривая изменения площади надреза в ходе их деформирования, по которой можно определить момент полного разрушения образца, стадии упрочнения и пластического деформирования образца в зоне надреза. [c.33] Нами изложены лишь некоторые подходы к оценке сопротивления материалов хрупкому разрушению, основанные на испытаниях на вязкость разрушения. Именно в этом направлении следует ожидать решения многих важных задач прогнозирования поведения материалов в конструкциях в условиях низких температур, а также создания расчетных методов предотвращения хрупких разрушений деталей машин и сварных соединений. [c.34] Испытания с определением энергии разрушения направлены главным образом на качественную, сравнительную оценку склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению. Наиболее распространенным, но вызывающим самые широкие дискуссии методом из этой обширной группы испытаний является оценка хладостойкостн металлов и сварных соединений по результатам ударных испытаний проб при разных температурах. [c.34] Испытания на ударную вязкость проводятся по ГОСТу 9454—60 на призматических образцах 10X10X55 мм с надрезами различной формы. Применяют также образцы с дополнительно нанесенной усталостной трещиной. Надежность работы материала при этом определяется по назначаемой минимальной величине ударной вязкости или по значению критической температуры хрупкости. Сочетание высокой скорости деформирования и надреза настолько усложняет напряженное и деформированное состояние материала, что теоретический анализ ударной вязкости до сих пор не осуществлен. [c.34] Полная ударная вязкость является интегральной характеристикой, включающей энергию зарождения и распространения трещины Др. Работу, расходуемую на преодоление упругой и пластической деформации до зарождения трещины, называют работой зарождения трещины разрушения Сз, а работу, затраченную на преодоление пластической деформации в вершине распространяющейся трещины — работой распространения трещины ар(ан= 1а+йр). Величина а., не связана с видом излома, поскольку эта работа затрачивается до образования и распространения трещины. Изменение в зависимости от остроты надреза характеризует чувствительность материала к концентрации напряжений. [c.35] От соотношения величин составляющих ударной вязкости зависит характер разрушения. Высокие значения полной ударной вязкости не исключают возможности хрупкого разрушения в том случае, если работа распространения близка нулю. Известны случаи хрупкого разрушения труб, изготовленных из сталей с йн=10 кгс-м/см . Испытания их материала на ударную вязкость с разделением на составляющие показали, что а на 80—90% состоит из и только 20—10% приходится на Ор [36]. [c.35] Если известна работа распространения трещины из суммарной величины полной ударной вязкости, то достаточно надежно можно оценить склонность материала к хрупкому разрушению и сопоставить методы повышения вязких свойств конструкционных сталей. Характер излома образца при этом отражает второй этап разрушения, т. е. развитие трещины. Чем больше процент вязкой составляющей в изломе (В), тем сильнее сопротивляется металл распространению разрушения. [c.35] Вид излома надрезанных образцов в качестве показателя вязкости стали используется давно. Впервые этот показатель применен Е. М. Шевандиным [37] при разработке методики оценки склонности сталп к хрупкому разрушению с определением критической температуры хрупкости. За критическую температуру хрупкости он предложил принимать ту наиниз-шую температуру, при которой сохраняется еще не менее 65—70% волокна в изломе. [c.35] Следует подчеркнуть, что оценка хладноломкости материала по критериям вида изломов образца (процент кристаллической составляющей излома, сужение дна надреза, вид поверхности разрушения непосредственно вблизи дна надреза) не исключает субъективности подхода разных исследователей. По виду излома нельзя определить количество энергии, поглощенной при развитии разрушения. Поэтому при определении склонности стали к хрупким разрушениям по результатам, ударных испытаний следует отдать предпочтение методам оценки критической температуры хрупкости по величине работы распространения трещины в образце [40, 41]. [c.36] Вернуться к основной статье