Разрушение при постоянной нагрузке

Теплоустойчивость (длительная прочность, ползучесть). Потеря работоспособности и даже разрушение оборудования, эксплуатируемого под внутренним давлением при высоких температурах, возможны в результате постепенного, более или менее равномерного по длине аппарата увеличения диаметра с одновременным уменьшением толщины стенки. Причиной этого является свойство металлов медленно и непрерывно пластически деформироваться при высоких температурах под воздействием постоянной нагрузки (ползучесть). Способность металла противостоять развитию ползучести, называемая теплоустойчивостью, оценивается по результатам длительных испытаний показателями длительной прочности (напряжениями, вызывающими при данной температуре разрушение образца за определенный промежуток времени, для оборудования нефтезаводов обычно за 10 ООО и 100 ООО ч) или ползучести (напряжениями, вызывающие при данной температуре за 1000, 10 ООО или 100 ООО ч суммарное удлинение образца, равное 1%, что соответствует средней скорости ползучести 10 , 10 и 10 % в час или относительной деформации 10 , 10 и 10" мм/мм в час). [c.10]

Разрушение полимеров длительно действующей постоянной нагрузкой. Кинетическая теория прочности [c.201]

Испытания при постоянной нагрузке производят на испытательных машинах или установках, позволяющих задавать и поддерживать требуемую величину нагрузки, на гладких образцах или на образцах с надрезом. Определяют уровень безопасных напряжений, т. е. максимальное напряжение, при котором не происходит разрушения образцов за установленный срок испытаний, время до появления первой трещины, характер коррозионного разрушения. [c.54]

При исследовании изменения прочности и деформационных свойств полимерных материалов в агрессивных средах наибольшее распространение получили два основных типа испытаний испытания на растяжение (изгиб) при постоянной нагрузке или прп постоянном напряжении и испытания на растяжение (изгиб) при постоянной деформации. В первой группе испытаний в качестве параметров процесса разрушения выбирают время для полного разрушения стандартного образца при разных нагрузках (напряжениях) или время до появления видимых поверхностных трещин критическую деформацию разрушения критическое напряжение, на котором через определенное время появляются видимые трещины. Основными параметрами второй группы испытаний являются время растрескивания определенного числа деформированных образцов в жидкой среде скорость разрастания трещин в образце. [c.56]

Испытания на водородное охрупчивание обычно проводят с целью исследования какого-либо одного из двух типов поведения. Поведение I типа связано с кратковременными или мгновенными процессами, когда проникновение водорода в металл посредством диффузии невелико или отсутствует. Такие процессы исследуют с помощью испытаний на растяжение или методами механики разрушения при высоком или низком давлении газа. Поведение И типа характерно для тех случаев, когда водород попадает в решетку металла, что может произойти, например, при длительной эксплуатации конструкции в водородсодержащей среде. Такие условия моделируются путем проведения испытаний на образцах, предварительно наводороженных до перенасыщения в газовой фазе или электролитически. Используемые методики могут включать растяжение, разрушение, выращивание усталостных трещин или рост трещин при постоянной нагрузке. [c.49]

Существует несколько методов получения данных по КР алюминиевых сплавов на образцах с предварительно нанесенной трещиной. Один из них включает испытания серии образцов с усталостными трещинами при постоянных нагрузках, чтобы получить ряд текущих коэффициентов интенсивности Кг в условиях плоской деформации ниже значения вязкости разрушения Ки-Если трещины развиваются в результате КР, то уровень Кт воз растает до тех пор, пока не будет достигнуто значение Ки и не произойдет разрушение. Пороговый уровень К кр может быть [c.169]

Склонность к коррозионному растрескиванию принято определять по нескольким показателям. Это может быть время, необходимое для появления первой трещины или полного разрущения образца. Также может быть применен показатель сравнения механических свойств образцов в напряженном и ненапряженном состояниях при их разрушении в коррозионной среде. При испытаниях с постоянной скоростью деформации может быть применен показатель максимально достигаемой нагрузки или показатели изменения пластичности материала (длительная пластичность образцов и ее изменение в зависимости от условий испытания или изменение относительного сужения разрушенных образцов). Формы и типы образцов при испытаниях на стойкость против коррозионного растрескивания достаточно разнообразны и зависят от метода испытания, формы изделия, типа внешних нагрузок, которые может испытывать оборудование в процессе эксплуатации. На рис. 1.4.40 приведено одно из приспособлений для испытаний образцов при постоянной нагрузке. В настоящее время достаточно широко распространены так называемые С-образные образцы, некоторые виды которых представлены на рис. 1.4.41. При испытаниях могут применяться гладкие или ступенчатые образцы, а также образцы с предварительно нанесенной усталостной трещиной. [c.119]

Испытания при постоянной нагрузке также имеют ряд недостатков. При их проведении следует учитывать тот факт, что по мере зарождения и развития коррозионной трещины живое сечение металла в образце уменьщается, а напряжения в процессе испытаний возрастают. Следует иметь в виду, что в ряде случаев при таком методе испытаний причина разрушения образца может быть иная, не связанная с коррозионным растрескиванием. Поэтому на разрушенных образцах факт коррозионного растрескивания следует подтверждать дополнительными методами контроля, например металлографическими исследованиями разрушенных образцов. [c.120]

Чаще всего пластмассовые конструкции работают под воздействием нагрузок, которые в известном приближении можно считать постоянными. В качестве примеров укажем на различного типа напорные трубопроводы, фитинги, товарные емкости, колонные аппараты, подверженные внутреннему постоянному давлению, теплообменники, днища и фланцы напорных емкостей, различные кронштейны и т. д. Под действием постоянной нагрузки развивается ползучесть. Если возникающие при этом деформации малы, например при хрупком разрушении, то значения компонент тензора напряжений допустимо считать постоянными. Поэтому испытания при постоянном напряжении широко применяются. [c.51]

Длительная прочность в настоящее время определяется только для клеевых соединений металлов. Испытания проводят при длительном статическом нагружении растягивающим усилием образцов с односторонней нахлесткой по ГОСТ 14759—69. Обычно для определения длительной прочности при сдвиге применяют машины рычажного типа. Условный предел длительной прочности определяют, проводя последовательные испытания при различных постоянных нагрузках вплоть до разрушения образца и вычисляя среднее по площади склеивания напряжение сдвига, вызывающее разрушение за определенное время (обычно 500 ч). [c.119]

РАЗРУШЕНИЕ ПРИ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКЕ [c.221]

Статическое нагружение центральной силой (рис.6.5.1,а) иногда используют для оценки сопротивления материала хрупкому разрушению [327]. Более характерны два других типа испьггания 1) на замедленное разрушение при статическом нагружении с вьщержкой под постоянной нагрузкой в течение заданного времени или до разрушения 2) на мало- [c.154]

Совместное действие постоянной нагрузки и температуры не является аддитивным. Строго говоря, нельзя коэффициент длительной прочности при 20 °С и коэффициент снижения кратковременной прочности при заданной температуре перемножить для того, чтобы учесть одновременное действие нагрузки и температуры. В табл. II. 15 сопоставлены данные, полученные при непосредственном определении длительной прочности при различных температурах (0(), и данные, полученные путем перемножения коэффициентов снижения кратковременной прочности при данной температуре (т/) и длительной прочности при 20°С (а) [32]. В зависимости от напряженного состояния и температуры разница в значении длительной прочности неодинакова не только по величине, но и по знаку, что объясняется различным соотношением процессов разрушения и релаксации напряжений. Температурная зависимость длительной прочности полимеров описывается уравнением [26] [c.51]

Данные о прочности клеевых соединений алюминия на эпоксидном клее ЭПЦ-1 при выдержке их в воде под постоянной нагрузкой приведены в табл. II. 16. При нагрузке, составляющей 30% от кратковременного разрушающего напряжения, снижение прочности за 1,5 года не превышает снижения прочности образцов, выдержанных в воде в течение того же времени без нагрузки. Однако характер разрушения под нагрузкой меняется от когезионного к адгезионному [9, 29]. В электролитах длительная прочность зависит от pH среды и природы аниона кислоты [34]. При pH менее 4 все соединения на эпоксидных клеях быстро разрушаются, а в щелочных средах долговечность соединения определяется составом клея и природой металла. [c.52]

При испытаниях нагруженных полимерных образцов в жидких средах используются стандартные разрывные машины с постоянной и переменной скоростью растяжения, рычажные установки с постоянной нагрузкой и с постоянным напряжением, машины для динамических усталостных испытаний, а также приборы и приспособления для постоянной деформации испытуемых образцов. В некоторых случаях применяются оптические приспособления и микроскопы для визуализации процесса развития трещины при разрушении в средах. [c.220]

Наибольшее распространение за последние 15—20 лет получили два основных типа испытаний в жидких средах испытания на растяжение (изгиб) при постоянной нагрузке или при постоянном напряжении и испытание на растяжение (изгиб) при постоянной деформации. В первой группе испытаний в качестве параметров процесса разрушения выбирают [c.220]

Наибольшую количественную информацию о кинетике процесса разрушения можно получить при испытаниях с постоянным растягивающим напряжением или с постоянной нагрузкой. Метод постоянной нагрузки чаще используется для жестких высокопрочных пластмасс, стеклопластиков и пленочных материалов [7—9]. [c.220]

Прогнозирование времени до разрушения по данным анализа напряжений и длительной прочности. Вернемся к анализу соотношения между напряжением и временем в критической зоне конструкции. На рис. 3.8 показан типичный график для гипотетического сосуда, работающего при постоянной нагрузке и температуре в течение всего срока службы. Из рисунка видно, что в наиболее нагруженной точке напряжение сохраняется постоянным в течение длительного периода времени. Отметим время, в течение которого сохраняется постоянство напряжений в опасной точке, и по кривой длительной прочности для данного материала (напряжение — время до разрушения) определим надежный срок службы. Нужно определить, какая при этом будет допущена ошибка. [c.106]

Под ползучестью понимают пластическое течение материала под воздействием постоянной нагрузки. Для мембран основными факторами, определяющими ползучесть, являются степень нагружения и температура. Срок службы мембран должен ограничиваться стадией установившейся ползучести, при которой деформация происходит с постоянной скоростью. Стадия ускорения ползучести, оканчивающаяся разрушением металла, для мембран недопустима. В табл. 7.18 приведены предельные значения температур и степени нагружения для мембран из различных металлов. В более тяжелых условиях (по сравнению с указанными в табл. 7.18) срок службы мембран настолько мал, что они становятся практически неработоспособными. [c.201]

В работе [5.36] была выяснена природа накопления повреждений при растрескивании, представляющем собой образование множества трещин серебра , которые в отличие от обычных трещин при постоянной нагрузке растут с постоянной скоростью. Появление трещин серебра не изменяет заметно модуль упругости, а прорастание их через весь образец не приводит непосредственно к разрыву. После разгрузки размеры трещин не меняются. Наблюдали два вида разрушения у ПС идет разрушение тяжей трещин серебра по створкам — поверхностям трещины, а у ПММА происходит прорезание тяжей, концы которых остаются на обеих поверхностях трещины. [c.131]

Вслед за расчетом его необходимо оценить, поскольку критерии длительной прочности, несомненно, нужно совершенствовать. В качестве отправной точки можно считать разрушающие испытания под действием одноосной нагрузки, которая моделирует ползучесть при переходном процессе (кривая ЕЕ на рис. 1.11, а), следующем за периодом постоянного напряжения. Такие испытания должны быть шагом вперед в оценке ползучести при переходном процессе в областях нарушения геометрической непрерывности на основе длительной прочности и могут выявить влияние переходной ползучести при разрушении. Затем нужно сравнить расчеты с испытаниями под действием постоянной нагрузки, относящимися к мембранным частям сосуда. [c.47]

Критерии разрушения материала. Как было отмечено ранее, данные по длительной прочности конструктор получает по результатам испытаний простых образцов при постоянной нагрузке, причем для определения разрушающих напряжений при реальных расчетных сроках службы их необходимо значительно экстраполировать и, кроме того, наблюдается большой разброс экспериментальных данных. Обычно конструктор имеет рекомендации в виде предела длительной прочности за 100 ООО ч, которые могут относиться как к средним, так и к минимальным его свойствам. Для определения допускаемых мембранных напряжений в расчетных стандартах используются соответствующие коэффициенты запаса прочности. [c.104]

Тело с трещиной находится в состоянии механического равновесия, когда в любом элементе объема тела (как и для всего тела в целом) соблюдаются условия равновесия. Это означает, что нагрузка постоянна, нет движения элементов объема, следовательно, нет распространения трещины (трещина неподвижна). Чтобы трещина начала распространяться, необходимо увеличить внешнюю нагрузку или (при постоянной нагрузке) уменьшить энергию разрушения. С медленным ростом нагрузки трещина медленно растет. Малому приращению нагрузки соответствует малое приращение длины трещины. Такое состояние тела с трещиной называют устойчивым (иногда квазистатиче-ским или докритическим) ростом трещины (или просто трещину называют устойчивой). Для устойчивой трещины соблюдается условие — >0, т.е. в предельном состоя- [c.189]

Длинные и гибкие цепи полимера способствуют монотонному частично неупругому деформированию материала при постоянной нагрузке, а именно деформации ползучести. В статистических теориях разрушения обычно специально не рассматривается степень деформации при ползучести. Можно напомнить (разд. 3.4, гл. 3), что кинетическая теория Журкова и Буше также не учитывает деформацию ползучести как один из видов деформирования. В теории Сяо—Кауша, разработанной для твердых тел, не обладающих сильной неупругой деформацией, рассматривается зависимость деформации от времени, которая считается, однако, следствием постепенной деградации полимерной сетки. Буше и Халпин специально рассматривают макроскопическую ползучесть, чтобы учесть соответствующие свойства молекулярных нитей, которые в свою очередь оказали бы влияние на долговечность материала. Согласно их теории, запаздывающая реакция матрицы каучука или термопласта вызывает задержку (вследствие влияния на /ь) роста зародыша трещины до его критического размера. [c.278]

Изменение прочности при растяжении и удлинения связа1ю с процессами сшивки в волокне и его переходом от пластического в хрупкое состояние. При этом возможно образование дефектов. Переход в хрупкое состояние может быть оценен по изменению модуля Юнга. После пиролиза при постоянной длине его значение выше, чем при постоянной нагрузке. Соответственно в первом случае ускоряется переход в хрупкое состояние, в большей степени ограничивается релаксация. Это вызывает разрушение отдельных микрофибрилл. Растягивающая нагрузка на волокно при стабилизации должна быть ограничена. При ее больших значениях увеличиваются усадочные напряжения, образуются разрывы, приводящие к замедлению реакции формирования циклов и падению прочности [9-87]. [c.579]

Все методы контроля стойкости металлов против коррозионного растрескивания можно разделить на три группы в зависимости от условий задания напряжений, возникающих в образце при испытаниях. Это испытания при постоянной общей деформации, постоянной нагрузке и постоянной скорости деформации. В первом случае происходит имитация напряжений, возникающих в конструкции при изготовлении или под воздействием монтажных или эксплуатационных дефектов — т. е. остаточных напряжений. Так как коррозионное растрескивание большинства деталей оборудования различного назначения связано именно с остаточными напряжениями в конструкции, то такие испытания можно считать наиболее реалистичными. Испытания при постоянной нагрузке имитируют разрушения под действием рабочих нагрузок в оборудовании, например в условиях внутреннего (рабочего) давления в сосуде или трубопроводе. Анализ повреждений при постоянной скорости деформации относится к гругше методов, не имеющих непосредственного производственного значения, так как вероятность стресс-коррозионного разрушения материала при таком виде нагружения конструкции мала. Однако эта группа методов позволяет глубже понять процессы, происходящие в материале при коррозионном растрескивании, и незаменима при лабораторных исследованиях. [c.118]

Для прогнозирования работоспособности полимеров в режиме многократных деформаций необходимо зпать как число циклов до разрушения зависит от амплитуды напряжения ао. Обобщая многочисленные экспериментальные данные, удалось показать, что характер этих зависимостей аналогичен соответствующим закономерностям для долговечности под постоянной нагрузкой Гуравнения (13.2) и (13.4)]. [c.211]

Если потенциал стали поддерживать постоянным, то приложение механической нагрузки вызывает в конечном итоге заметный рост анодного тока, что формально можно рассматривать как снижение перенапряжения анодного процесса. Об этом можно судить по данным рис. 20, полученным для стали Х17Н9 в 42%-ном растворе Mg l2 при 154 [156]. Из рис. 20 видно, что под действием непрерывно возрастающей нагрузки ток во времени увеличивается и достигает предельного значения, после чего образец разрушается (точки F на кривых). Эффект усиливается с ростом скорости увеличения нагрузки. Если же в какой-то момент времени, предшествующий разрушению образца, нагрузка снимается, то ток также возвращается к исходному значению (рис.21). [c.35]

Сплавы некоторых классов слабо подвержены растрескиванию в испытаниях при постоянной нагрузке или деформации, как было только что описано, но заметно теряют пластичность при испытаниях иа растяжение или усталость. В таких случаях принято-использовать в качестве меры пластичности величину относительного сужения Ч (уменьшения площади поперечггаго сечения образца). При исследовании воздействия внешней среды определяют относительное изменение этой величины в процентах 100( Fo— —Ч )/Ч о, где Ч о — относительное сужение в нейтральной среде. Подобные сплавы, как правило, менее склонны к разрушению под действием среды, чем легкорастрескивающиеся материалы. Однако изучение их поведения все же необходимо, так как существенное уменьшение пластичности при разрушении может отразиться нэ стойкости материала в условиях эксплуатации. [c.51]

Важно отметить вероятную связь между так называемым водородным охрупчиванием при медленной деформации [186, 224J и растрескиванием под воздействием среды, например при КР в водных растворах или в метаноле. Как отмечено в обзоре [224], в течение длительного времени считается, что охрупчивание при медленной деформации может быть обусловлено деформационно-индуцированным образованием гидридов, хотя прямых свидетельств этого ие имеется. Попытки доказать непричастность гидридов к растрескиванию в испытаниях при постоянной нагрузке [220, 228] неубедительны из-за рассмотренных выше эксперимен-Т1дльных трудностей, связанных с растворимостью водорода и определением плоскостей выделения гидридов. То же относнтся и к попыткам исключить из рассмотрения гидриды при анализе КР [186, 229]. Кроме того, наблюдения, связанные с гидридами, вновь подводят к вопросу о том, характеризует ли разрушение типа скол поведение матрицы или же оно вызывается гидридами. [c.107]

Изменение свойств материала может происходить не только в результате воздействия различного рода сред, но и от вида приложенного нагружения. Наиболее опасным видом нагружения является циклическое нагружение, которое проводит к появлению и развитию трещин, а затем и к полному разрушению тела. Такой тип разрушения называют усталостным, а сам процесс - усталостью Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Происходящие изменения можно разделять на стадии, которые зависят от исходных свойств материала, вида напряженного состояния и особенностей влияния внешней среды. Усталостное разрушение значительно отличается от разрушения, вызванного действием постоянной нагрузки. В основе усталостного разрушения металла лежит дислокационный механизм зарождения микроскопических трещин. Возникновение уста.постных трещии связывают с результатом циклического деформирования кристаллической решетки, когда максимальное значение напряжения за период цикла способно провести к пластическим сдвигам. Происходит интенсивное увеличение количества дислокаций и их движение, как в прямом, так и в обратном направлении. Существуют [c.401]

В разрушении немалую роль играет пластическая деформация, хотя макроскопически необратимость размеров детали невелика в сравнении с разрушением при постоянной нагрузке. Механизм пластической деформации дислокационный и сопровождается образованием ограниченного количества линий скольжения с последующим их расширением. Усталостное разрушение может происходить при напряжениях меньше предела прочности или текучести. Для разрушения тела необходимо только определенное число циклов. При небольшой нагрузке большее число циклов, а при большой - меньшее. В зависимости от частоты со прикладываемой нагрузки условно различают многоцикловую (со > 300 - 10000 Гц) и магюцикловую [c.402]

В зависимости от величины начального напряжения в этом режиме возможно хрупкое или вязкое разрушение. Первое было рассмотрено выше, поэтому остановимся на втором. Обычно оно возникает при <то>0,5ат и сопровождается резким увеличением скорости ползучести. Соответственно на образце появляется шейка, которая быстро распространяется на деформируемый объем. В условиях вязкого разрушения полимеров деформация ползучести достаточно велика. Например, у полиэтилена высокой плотности она достигает 1800% [225]. Поэтому вязкое разрушение пластмассового стержня, длительно растягиваемого постоянной нагрузкой Р, разумно интерпретировать как неограниченное течение. Подобным образом интерпретировали этот процесс Генки, а также Хофф [107, 109, 157]. Следуя схеме Хоффа, обозначим через I, 1а, а также Р и Ро текущую и начальную длины и площадь сечения стержня. [c.221]

Рис. 13.2.1. Влияние начального значения К, на развитие разрушения в стали А1814340 при постоянной нагрузке в 3,5%-ном растворе N801

Стандарт предусматривает три метода испытаний по времени до разрушения образцов с трещиной по страгиванию трещины при постоянной нагрузке по остановке трещины. Предусмотрено использование четырех типов образцов плоского с центральной трещиной — на растяжение призматического с боковой трещиной — на изгиб и два вариз1гга образцов на внецентренное растяжение. [c.492]

На практике очень важно оценить длительную прочность соединений в атмосферных условиях. Высокую атмосферостойкость (25 лет и более) имеют клееные деревянные конструкции на фенольных и особенно резорциновых клеях после обработки их маслянистыми антисептиками и др. Если на клеевые соединения металлов на эпоксидных клеях действует постоянная нагрузка (до 30% от кратковременной разрушающей), то, по крайней мере, в течение нескольких лет разрушения не происходит в различных климатических районах [9, 29, 35]. Длительная прочность на воздухе ниже, чем в помещении, видимо, вследствие действйн влаги. По некоторым данным, длительная прочность на воздухе составляет 13—20% от длительной прочности в помещении. Попеременное увлажнение и высушивание клеевых соединений древесины, находящихся под постоянной нагрузкой, составляющей около 10% от кратковременной прочности, приводит к снижению прочности [38]. Снижение кратковременной прочности после выдержки коррелирует с влажностью воздуха в период, предшествующий удалению образцов со стенда [9, 29]. [c.53]

При многократных механических воздействиях с постоянной величиной деформации деструкция уменьщает напряжения в материале и соответственно замедляет его разрущение структурирование вызывает противоположные эффекты. При постоянных нагрузках деформация увеличивается, способствуя быстрейшему разрушению нагруженного тела. Очевидно, при низком содержании макрорадикалов и при большом содержании ингибитора инициирование нежелательной химической реакции будет невозможно, и нри разрыве даже большого числа макромолекулярных цепей существенных изменений свойств полимеров не будет происходить. Однако для разрушения полимерных материалов валены не столько непрерывные изменения структуры в целом, сколько структурные изменения, внезапно возникающие в определенных микрообластях, даже если последние и малочисленны. [c.189]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология