Скорость роста трещин и деформация

Из этой зависимости вытекает, что чем больше амплитуда напряжений, т.е. чем меньше долговечность, тем больше ширина пластической зоны. При испытании в вакууме она примерно в 3 раза шире, чем при испытании в сухом воздухе, хотя долговечность на порядок выше. Таким образом, ширина пластической зоны сама по себе еще не определяет скорости роста трещины. Большое влияние на процесс усталостного разрушения оказывает не только ширина пластической зоны в вершине усталостной трещины, но и интенсивность микроскопической деформации, которая зависит от скорости нагружения, природы металла и активности окружающей среды. [c.101]

Методами механики разрушения установлены закономерности распределения упруго-пластических напряжений и деформаций в конструктивных элементах с технологическими дефектами, в том числе с угловыми переходами с нулевым и ненулевым радиусом сопряжения в вершине, а также их несущей способности и долговечности. Предложен метод расчета предельных состояний сварных сосудов с поверхностными дефектами. Произведена количественная оценка параметров диаграмм длительной статической и циклической трещиностойкости материала в условиях ВПМ. Объяснен механизм образования на диаграммах длительной статической трещиностойкости участков независимости скорости роста трещин от коэффициента интенсивности напряжений (плато). Теоретически и натурными испытаниями обоснованы методы обеспечения работоспособности сварных соединений со смещением кромок, основанные на регулировании свойств, размеров и формы зон с различным физико-механическим состоянием. Сформулированы закономерности накопления повреждений в материале в процессе гидравлических испытаний оборудования с целью выявления и устранения дефектов. [c.6]

Структура троостита при испытаниях в воздухе обладает наибольшей сопротивляемостью развитию усталостной трещины (см. рис. 44). Однако при наводороживании трещина растет гораздо быстрее, скорость ее роста в низкоамплитудной области повышается примерно в 15 раз по сравнению с ее значением в воздухе. Поверхность разрушения образцов в воздухе в этой области имеет ячеистое строение. При наводороживании трещина распространяется по границам зерен. По мере роста А.К на поверхности излома при разрушении в воздухе появляются признаки, присущие разрушению сдвигом и сколом на некоторых участках видны зоны с неравномерно расположенными усталостными полосами. Под влиянием водорода характер межзеренного разрушения выражается более четко, чем в низкоамплитудной области. При больших значения Д/С на поверхности разрушения данной структуры в воздухе впадины становятся менее удлиненными, что свидетельствует об изменении уровня пластической деформации в вершине трещины. Водород в этой области не оказывает существенного влияния ни на скорость роста трещины, ни на процесс разрушения. [c.93]

У мартенсита влияние электролитического наводороживания на скорость роста трещины выражено наиболее ярко под влиянием водорода в низкоамплитудной области она увеличивается почти в 25 раз (см. рис. 44). Тонкая структура излома имеет ручьистое строение, полосы деформации отсутствуют, разрушение хрупкое. Следует отметить, что наводороживание приводит к уменьшению пороговых значений Д/ , для исследуемых структурных состояний. [c.93]

Сдвиг максимума выносливости стали в водороде к 200°С объясняется соответствующим сдвигом интервала синеломкости. В указанном эксперименте образцы толщиной 2,5 мм испытывали по отнулевому циклу деформации (е =2,85%) при частоте нагружения 0,33 Гц. Показано также, что присутствие газообразного водорода усиливает чувствительность стали к асимметрии нагружения, в то время как в вакууме при комнатной температуре влияние асимметрии не обнаружено. Влияние газообразного водорода сказывается и на периоде зарождения, и на скорости роста трещин малоцикловой усталости. [c.123]

НЫХ условиях. Например, в твердых полимерах, по крайней мере при не очень низких температурах, в вершине треш,ины из-за больших перенапряжений может происходить вынужденно-эластическая деформация, изменяющая конфигурацию вершины трещины и, самое главное, препятствующая после разгрузки образца процессу смыкании трещины. Для таких полимеров скорость роста трещины в широкой области напряжений выражается, формулой (1. 18), которая с учетом поправки на изменение энергии активации с температурой примет следующий вид [c.53]

Строение трещин серебра позволяет сформулировать условия их появления в полимерах. Их появление определяется соотношением при данных условиях опыта между скоростью вынужденноэластической деформации в перенапряженных местах материала и скоростью роста трещин разрущения. С понижением температуры и увеличением скорости деформации предел вынужденной эластичности возрастает настолько, что образец разрушается раньше, чем успевают образоваться тяжи, и процесс идет только путем роста трещин разрушения. Переход от одного механизма разрушения к другому происходит постепенно область трещины серебра впереди трещины разрущения все более сужается и прп низких температурах и больших скоростях деформации—исчезает совсем. При обычной температуре исследования (20 "С) у одних пластмасс (полиметилметакрилат, поливинилацетат) разрушению предшествует образование трещин серебра , у других (ацетат целлюлозы) наблюдается только хрупкое разрушение. [c.100]

В стеклообразном состоянии развитие высокоэластической деформации с понижением температуры затрудняется и рост трещин происходит во все менее ориентированном материале. Поэтому скорость роста трещин, несмотря на понижение температуры, возрастает и прочность падает. [c.135]

Метод основан на том, что образец резины выдерживается при постоянной деформации (без воздействия агрессивной среды) до окончания быстрых релаксационных процессов н установления практически постоянной величины растягивающего усилия Р . Затем образец приводится в контакт с агрессивной средой, на нем образуются трещины и усилие необходимое для поддержания заданной деформации, уменьшается по мере роста трещин. По уменьшению усилия можно рассчитать для каждого момента среднюю эффективную величину растрескавшейся части поперечного сечения образца 5 . По этим данным может быть построена кривая кинетики роста растрескавшегося слоя, характеризующая среднюю скорость роста трещин. [c.264]

Продолжительность стадии нестационарной скорости роста трещин определяется временем до достижения максимального числа трещин, так как в практически ненапряженном слое последующее уменьшение числа трещин из-за их слияния, видимо, не оказывает влияния на величину напряжения в вершинах трещин. Как известно, при увеличении деформации максимальное количество трещин достигается быстрее, в связи с чем и период [c.304]

На стационарном участке скорость роста трещин изменяется немонотонно, она проходит через максимум (рис. 173) при деформации, которую следует назвать критической деформацией ( к). Скорость поглощения озона на стационарном участке также имеет максимальное значение при деформации 20—30% для вулканизата БСК . Аналогично изменяется и константа скорости роста трещин на нестационарном участке . Соображения, связанные с объяснением и подробным исследованием этого явления, будут изложены на стр. 313. [c.305]

Рис. 173. Влияние величины деформации на скорость роста трещин (а) и долговечность (б) резин при озонном растрескивании

Оценим величину напряжений в резине из НК при деформации 5—10% (з, ) и при деформации 200%, при которой -г больше, чем при г, . Для того чтобы напряжение при деформации 5—10% могло стать равным номинальному напряжению в резине, растянутой до 200%, коэффициент концентрации напряжений, 3 при з должен быть равен 20—40. Таких значений р обычно не достигает . В действительности же этот коэффициент должен быть еще значительно больше, так как при растяжении 200% также имеется перенапряжение в вершинах трещин и, кроме того, скорость роста трещин при 200% значительно меньше, чем при е . Далее, если бы положение зависело только от количества трещин, то должна была бы при введении активных наполнителей сдвинуться в сторону меньшей деформации, так как в наполненных резинах при всех деформациях образуется больше трещин и, следовательно, их количество, соответствующее е , должно достигаться в наполненной резине при меньшей деформации, чем у ненаполненной. На самом деле, как будет видно из дальнейшего, при введе- [c.320]

Другим видом испьгганий на описанной вьпие установке является определение скорости роста трещины в условиях высоких температур или при образовании холодных трещин при сварке. Для определения скорости роста трещины необходимо располагать данными тарировки деформации образца в зависимости от длины трещины и регистрировать изгибающий момент в процессе развития трещины. В остальном порядок испытаний остается тем же, что и при определении трещиностойкости по условию начала движения трещины. [c.470]

На стадии изготовления решаются вопросы выбора, обоснования и развития технологий материалов и контроля. Для изготовленных элементов, систем и объектов в целом устанавливаются исходные состояния фактические механические свойства и их отклонения от технических требований, уровень реальной дефектности несущих узлов, геометрические формы и их отклонения. Уточненные данные контроля заносятся в паспорта и банки данных на ЭВМ. Все эти данные являются исходной информацией о характеристиках прочности R (o-b), Ку 5от), деформативности А (удлинений), Z (сужении), деформациях е, температуре t, скорости роста трещин dl/dN (или dl/dx). На их основе проводится уточнение проектных параметров прочности, долговечности, ресурса, живучести и безопасности. [c.117]

Первой причиной появления трещин серебра является наличие структурных микродефектов и, по-видимому, вынужденная эластическая деформация микроструктурных элементов полимера в этих ослабленных дефектных местах. Из-за вынужденной эластической деформации материала трещины размер трещин серебра может быть сравнительно большим (0,5 мкм). Замедление роста трещин серебра объясняется релаксационными процессами и уменьшением перенапряжений в микродефектах. В результате релаксационных процессов скорость роста трещин серебра примерно постоянная. Было показано, что трещины серебра имеют иное строение, чем обычные трещины. Они представляют собой клиновидные области расслоившегося и сильно деформированного полимера, подвергшегося холодной вытяжке и упрочнению. Края трещин серебра скреплены ориентированными молекулярными тяжами . Считают, что образование тяжей связано с пачечным или фибриллярным строением полимеров [26]. [c.118]

Скорость роста трещины серебра в длину исследовалась многими автора.ми. Многие до сих пор не решенные проблемы, касающиеся перехода материала матрицы в вещество такой трещины и реологических свойств последней, значительно усложняют любое количественное описание распространения трещины серебра. По этой причине здесь не приводится детального описания различных методов, но упоминаются их основные особенности. Механические методы исследования разрушения ПММА [15, 50, 102, 127, 133] и ПК [127, 144] позволили получить эмпирические выражения для скорости роста трещины серебра с1 аГр)1сИ, в которые входят коэффициенты интенсивности напряжения. Камбур [76], а также Маршалл и др. [102, 133] подчеркивают важность течения окружающей среды сквозь пористый материал такой трещины. Верхойлпен-Хейманс [155] сформулировал модель роста трещины серебра на основе анализа напряжения и деформации в ее окрестности и с учетом реологических свойств ее вещества. В тех случаях, когда длина такой трещины оказывалась пропорциональной длине обычной трещины [15, 144, 177], эмпирическая закономерность роста последней (например, выражение (9.22)) также описывала рост трещины серебра. [c.379]

Если Тй<Тл, что наблюдается при низких температурах, то в вершине микротрещины вынужденноэластическая деформация ие успеет развиться ни в начале, ни в процессе роста трещины, так как скорость роста трещины V равна стартовой Vs только в начале ее роста, а затем возрастает и соответствующее время продвижения микротрещины за каждую флуктуацию будет меньше, чем тд. Если время Т5>Тп, то в вершине микротрещины вначале будет развиваться высокозластическая деформация, а затем происходить разрыв полимерных цепей. Отсюда следует, что температура хрупкости 7 хр, характеризующая переход к нехрупкому состоянию полимера, соответствует условию Тв = тп. Рассчитанная из этого уравнения температура хрупкости совпадает с экспериментально найденной [11.17]. [c.316]

КР высокопрочных алюминиевых сплавов в нефти известно до некоторой степени, однако только недавно скорость роста коррозионной трещины была изучена количественно как функция К в вершине трещины при испытаниях в органических жидкостях [44, 83, 93]. Одним из первых были опубликованы результаты, показанные на рис. 71, где скорость роста трещины сплава 7075-Т651 з этаноле нанесена как функция коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины при плоской деформации. Линейная связь между скоростью трещины и К была показана для сплава 7075-Т651 в этаноле и четыреххлористом углероде. По пересечению кривой с осью абсцисс был установлен уровень Д 1кр, равный 7,7—9,9 МПа-м " для этанола и 11 —13,2 МПа-м / для четыреххлористого углерода [83]. Предполагается, что в этом случае распространение трещины происходит не в результате действия следов воды в органических растворителях [83, 93]. Следует отметить, что эти данные были получены на трещинах ориентации ДГ) и что пути распространения трещины имели смешанный характер — транс- и межкристаллитный [83]. [c.217]

Согласно уравнению (8), наклон области / на кривой v—К должен уменьшаться по мере того, как радиус кривизны конца трещины увеличивается. Таким образом, анализ [207, 208, 210] должен предсказывать снижение зависимости скорости роста трещин в сплавах при понижении предела текучести, поскольку соответственно увеличивается релаксаппя напряжений в пластической зоне. Рис. 117 и 118 действительно подтверждают это предположение. Если, как полагают некоторые исследователи [166], пластическая зона впереди вершины трещины распространяется в зоне, свободной от выделений, вдоль границ зерен в высокопрочных алюминиевых сплавах, то очень узкая зона, свободная от выделений, должна приводить к более крутому подъему области / на кривой v—K- Такой характер кривых наблюдался на практике [166]. Однако следует напомнить, что ширина пластической зоны обычно на несколько порядков больше ширины зоны, свободной от выделений. Например, на рис. 106 показано, что пластическая деформация распространяется в области от одного до трех близлежащих от трещины зерен. [c.284]

ВОВ Т1—8А1—1 Мо—IV (ЗС) и Т1—5А1—2,5 Зп. В последнем случае растрескивание происходит при напряжениях, близких к пределу прочности на растяжение, что возможно указывает на необходимость нахождения металла в области пластической деформации или в сложнонапряженном состоянии. Трещины могут также зарождаться и на гладких образцах некоторых (а+Р) и -сплавов при напряжениях вблизи предела текучести. В большей части представленных ранее экспериментов по КР рассматривалось зарождение трещины в связи с воздействием среды, начиная с предварительно существующей (статической) трещины. Уируго-пластическое поведение в вершине такой предварительно существующей трещины (подчеркнутое в модели ) недостаточно понятно, поэтому любой анализ распределения напряжений или деформации чрезвычайно затруднен. Наблюдение за надрезом, за влиянием остроты надреза и толщины образца указывает на важность вида напряжения, по крайней мере для а- и (а + Р)-сплавов. Поэтому любая теория по влиянию напряжения на КР должна объяснить несколько факторов важность вида напряжения (т. е. плосконапряженное состояние или условие плоской деформации) существование и значение порогового коэффициента интенсивности напряжений Klкv, зависимость скорости роста трещины от напряжения в области И а роста трещин и независимость от напряжения в области П роста трещин. [c.391]

В зависимости от вида напряженного состояния у вершины трещины влияние среды на скорость ее роста проявляется по-разному. При малых значениях Д/С, т.е. в условиях, близких к плоской деформации, среда интенсифицирует рост трещины и уменьшает пороговые значения относительно того же показателя в воздухе. При одинаковом размахе коэффициента интенсивности напряжений среда увеличивает скорость роста трещины в сплавах ВТ5, ВТЗ, ВТ14 в 6 3 и 2 раза соответственно. При более высоких уровнях Д/С, когда трещина распространяется в условиях [c.96]

Рис. 1.4.19. Влияние состояния поверхности (а) и степени пластической деформации, наведенной холодной прокаткой (5), на скорость роста трещины коррозионного растрескивания в аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н12Т

Иначе обстоит дело, если испытание проводится при заданной деформации. По мере роста трещины происходит разгрузка образца, и запас упругой энергии может уменьшиться настолько, что скорость роста трещины станет замедляться или обратится в нуль. Чем короче образец, тем это вероятнее, тогда как у длинного образца запас упругой энергии достаточен, чтобы обеспечить затраты на разрушение образца. При этом режиме напряжение з может возрастать, если образец длинный, но медленнее, чем при режиме о = соп81, но может и убывать, если образец короткий (об этом виде масщтабного эффекта прочности см. гл. V)- Следовательно, второй режим нагружения менее опасен, чем первый, так как при известных условиях не приводит к катастрофическим разрушениям. [c.31]

В хрупком состоянии скорость роста трещин п ирсчность полимера зависят только от температуры (по уравнению П. 6, стр. 80). Температура хрупкости Г р, (см. рис. 42, гл. И) является условной границей, разделяющей два прочностных состояния твердого полимера. Так, процесс хрупкого разрушения проявляется в виде растрескивания, побеления образцов, появления трещин серебра и т. д. при температурах несколько выше С другой стороны, при температурах несколько ниже в перенапряженных местах образца (неоднородности, дефекты, трещины) наблюдается местная вынужденно-эластическая деформация, приводящая к дополнительной ориентации материала. В целом характер разрущения зависит от соотношения скоростей процессов вынужденно-эластической деформации и разрушения. [c.135]

Константа скорости удлинения образца в процессе его растрескивания, видимо, не является характерным показателем этого процесса, так как получаемая зависимость не согласуется с фактом наличия в условиях / =сопз1 критической деформации резин, при которой скорость роста трещин проходит через максимум. [c.308]

Путем соответствующего выбора толщины образца (в исследованных случаях 0,3—0,5 мм) всегда можно создать условия, когда "Си/ С в этом случае изменение с деформацией будет примерно антибатно изменению скорости роста трещин на стационарном участке. Это хорошо видно из рис. 173, на котором максимальная вкорость роста трещин совпадает с минимальными значениями Таким образом, при соблюдении условия / 1 [c.316]

Изменение количества трещин сказывается на скорости их роста, следствием чего может явиться сдвиг и большая или меньшая четкость самого явления. Изменение скорости роста трещин особенно заметно при больших деформациях. Это хорошо видно из расположения точек на рис. 179 при а = г150%. Наибольшая относительная скорость роста треищп (т. е. наименьшая долговечность -с) наблюдается у образцов с проколом, более низкая—у образца с большим количеством трещин, предварительно озонированного при 50 Ь-ном растяжении, и наименьшая—у контрольного образца, имеющего наибольшее количество трещин. В соответствии с этим наиболее четко наблюдается у контрольных образцов. [c.321]

Озонозащитные вещества. При введении в резины воскообразных веществ, а по некоторым данным , и противоозоностарителей резко уменьшается число образующихся трещин. При этом смещается в сторону больших деформаций, гак как взаимное влияние трещин при большом их количестве, сопровождающееся уменьшением перенапряжений, будет проявляться при большей деформации. Такое сме[цение ,< наблю-далось по степени растрескивания, по скорости роста трещин- и по изменению В тех случаях, когда вводятся озонозащитные [c.331]

Все полученные результаты позволяют сделать следующие выводы 1. Скорость роста трещин в резинах в присутствии агрессивной среды определяется скоростью химического взаимодействия среды с полимером. 2. Условия испытаний (s= onst или a= onst) не оказывают заметного влияния на температурную зависимость процесса. Энергия активации процесса разрушения полимера в агрессивной среде в сильной степени зависит не только от характера химического взаимодействия со средой, но йот адсорбционных явлений, поскольку эта реакция гетерогенна. Данные по влиянию агрессивных сред на вулканизаты СКС-30-1 показывают, что в газообразном H I, действующем на поперечные связи О—Ме, величина энергии активации больше, чем в озоне, и равна 9,5 ккал/моль (а=200%). Кажущаяся энергия активации химического взаимодействия НС1 с полимером в водном растворе должна быть более высокой, чем при взаимодействии полимера с газообразным H I, так как она складывается из энергии активации дегидратации НС1 (по имеющимся данным , она равна 8,6 ккал/моль), энергии активации дегидратации активных центров полимера и энергии активации взаимодействия дегидратированного НС1 с полимером. Кажущаяся энергия активации процесса разрушения резин в растворах СН3СООН как при малых, так и лри больших деформациях несколько ниже (см. табл. 25), чем в растворах H I, что, по-видимому, связано с меньшей энергией дегидратации молекул уксусной кислоты и с лучшей ее адсорбцией на полимере. [c.354]

Значения энергии активации коррозионного растрескивания различных резин (см. табл. 25) никак не могут быть приписаны процессу диффузии, так как в одном случае они слишком малы (озон), в другом слишком велики (НС1). Наконец, прямой расчет показывает , что, например, озон при концентрации 1 мг/л (5-10" %) за сутки диффундирует в резину из НК на глубину около 6 мк, в то время как трещины при этой же концентрации озона и деформации 10—15% проникнут на глубину 1 мм за 10 мин. Элсктропно-микроскопнческие исследования показали также, что глубина слоя, деструктированного за счет диффузии озона, не зависит от величины деформации в отличие от скорости роста трещин, которая сильно зависит от деформации. Таким образом, несомненно, что связывать процесс коррозионного растрескивания со скоростью диффузии агрессивного агента нельзя. [c.356]

Важное значение имеет то обстоятельство, что при повышенных значениях напряжений в зонах разрушения получают заниженные скорости роста трещин. Интегрирование (аналитическое или численное) уравнения для скорости роста трещины позволяет построить зависимость длины трещины I от числа циклов нагруженртя N (рис. 5.8, а). Окончательное разрушение происходит при длине трещины 1 , соответствующей моменту достижения критического значения коэффициента интенсивности деформаций. При этом определя- [c.175]

Если время Та меньше времени релаксации Хк, то в вершине микротрещины вынужденная высокоэластическая деформация не будет наблюдаться ни в начале, ни в конце роста трещины, так как скорость роста трещины о равна стартовой Vs только вначале, а затем она возрастает и соответствующее время продвижения микротрещииы за каждую флуктуацию будет меньше, чем хз. Если время Хз больше хк, то в вершине микротрещины вначале будет развиваться высокоэластическая деформация, а затем происходить разрыв полимерных цепей. Отсюда следует, что температура хрупкости, характеризующая переход к квазихрупкому состоянию полимера, примерно соответствует условию [c.208]

Первое объяснение предпочтительнее. В квазихрупком состоянии пластическая (вынужденная высокоэластическая) деформация в вершине движущейся трещины сопровождается механическими потерями первого вида. При большой скорости выделяемая теплота не успевает отводиться, и трещина при повышенной локальной температуре растет ускоренно. На участке ВО (см. рис. 5.6) происходит переход от изотермического режима к адиабатическому, и скорость роста трещины вместе с локальной температурой увеличивается быстро вплоть до субкритической скорости, которая, как и модуль упругости, слабо зависит от температуры, если разогрев не приводит к плавлению. Пройсс [7.33] наблюдал на поверхности разрушенного полиэтилена следы расплавленного материала. Локальный разогрев в растущей трещине наблюдался экспериментально [7.30]. Эта проблема будет обсуждаться далее при рассмотрении циклической долговечности. [c.209]

Процессы зарождения и развития крейзов, их структура и влияние на прочность полимеров исследованы во многих работах [4.44-—4.47, 7.39—7.44]. Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образова-нию большого числа малых сфероидальных пустот. Исследовалась также поверхность разрушения ПММА. Свежеобразоваи-ные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Измерялся коэффициент преломления света поверхностным слоем полимера на поверхности разрушения и было установлено, что поверхностный слой имеет ту же структуру, что и материал внутри крейза (на поверхностях остаются образованные тяжи). Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю (перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0,68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую (вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. Материал в трещине серебра подвергается растяжению на 60%, что должно приводить к затратам на пластическую деформацию поверхностного слоя ПММА, равным (1,77—2,67)-10 2 Дж/см , в то время, как свободная поверхностная энергия равна всего около 4-10- Дж/см2. [c.212]