Скорость трещин

В последнее время квазихрупким называют разрушение, при котором разрушающее напряжение в сечении нетто Окр выше предела текучести ат, но ниже предела прочности. На рис.3.1 показаны температурные области хрупких I, квазихрупких II и вязких (пластичных) III состояний. В области I скорость трещины велика, излом кристаллический в области II скорость трещины по-прежнему велика (0,2-0,5 скорости звука), излом кристаллический в области III скорость трещины мала (<0,05 скорости звука), излом волокнистый [10]. [c.148]

Т.е. чтобы остановить трещину, надо успеть снизить нагрузку. Однако скорость трещины в закритическом состоянии настолько велика, что при испытании образцов снять нагрузку до полного разрушения образца практически не удается (поскольку машина обладает некоторой податливостью). Кроме того, даже при полностью удаленной нагрузке трещина может продолжать расти от наличия упругой энергии в самом образце, так как для того, чтобы разгрузить образец полностью во всех его точках, требуется известное время. [c.190]

Рис. 11.15. Зависимость между логарифмом скорости трещины и ее длиной в процессе хрупкого (I) и квазихрупкого (2) разрушения

Очевидно, что значения скорости роста коррозионной трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины дают более полную и детальную информацию, чем время до разрушений образцов или Ки- . Образцы ДКБ дают возможность наиболее экономично и удобно измерять скорость трещин при известных условиях напряжений. Такие образцы показаны на рис. 16 и 17. [c.171]

Чтобы проводить испытания по КР на образцах данного типа, нагружающие болты вращаются до тех пор, пока не появится трещина, которая распространяется механически вдоль специальной канавки. При этом измеряют раскрытие трещины (смещение берегов) (между точками В и С на рис. 16) и длину таким образом механически нанесенной трещины. Эти значения могут быть использованы в уравнении (5) для определения Кгс- Нагруженные таким образом образцы затем испытываются в коррозионной среде, где длину трещины измеряют с двух сторон образца в функции времени. Скорость трещины определяется по наклону кривой, выражающей зависимость длины трещины от времени испытаний. Интенсивность напряжений, соответствующая каждому значению скорости, может быть вычислена с помощью уравнения (5), если известны значения а и б. Длина трещины, при которой ее рост приостанавливается (если это имеет место), используется тогда для определения Д гкр. Эта методика схематически показана на рис. 19. [c.172]

Влияние напряжений на скорость трещины [c.283]

Таким образом, наиболее быстрые реакции между металлом и средой будут идти в вершине трещины. Это следует нз расчета поля упругих напряжений для притупленной трещины. Для ускорения КР в случае такой трещины необходимо, чтобы скорость реакции (т. е. скорость растворения) зависела от напряжений сильнее, чем по степенному закону с показателем 1/2 [209]. Такая идея разрабатывается в количественной теории КР [207, 208], согласно которой скорость трещины задается уравнением [c.284]

Сравнение результатов, полученных расчетом с использованием уравнений (8) и (7), с данными рис. 62 показывает, что предсказания теории находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными роста трещины в области / кривой v—К. Теория предсказывает линейную связь между логарифмом скорости трещины и коэффициентом интенсивности в вершине трещины. Экспериментальные результаты по скорости роста коррозионной трещины для области /, представленные в разделе по влиянию среды, показывают, что действительно прямая линия в полулогарифмических координатах является наиболее подходящим выражением экспериментальных данных (см., например, рис. 49). [c.284]

Влияние частоты нагружения на рост усталостных трещин для различных материалов мало изучено, за исключением сплавов алюминия. Имеющиеся экспериментальные данные позволяют утверждать, что скорость распространения трещины выше при малых частотах нагружения, чем при высоких. Однако, как следует из результатов испытаний в вакууме или посушенной инертной среде, эффект частоты незначительный. При рассмотрении эффекта частоты нагружения следует различать влияние, обусловленное самим материалом (его чувствительностью к скорости деформации), и влияние, привнесенное окружающей средой. Имеющиеся данные для алюминиевого сплава 2024-ТЗ, показывают, чтр уменьшение частоты нагружения от 3400 до 30 цикл/мин при АК = 30 кг/мм и К = == 140 кг/мм , ведет к увеличению скорости трещины примерно в 10 раз. Это объясняется не только изменением скорости деформации, но и изменением времени раскрытия и пребывания окрестности ее вершины под действием окружающей среды. [c.419]

Релаксационные явления и связанная с ними вынужденная эластическая деформация приводят к тому, что первичные трещины, образующиеся при растяжении органического стекла, раскрываются настолько широко (на 0,5 мкм и более), что удается наблюдать их возникновение и развитие непосредственно под микроскопом и даже невооруженным глазом. Эта особенность органических стекол и подобных им полимеров позволяет получить прямые доказательства неодновременности разрыва образца и подтверждение теории хрупкой прочности. В пользу этих представлений также говорят результаты исследования поверхности, образующейся при разрыве образца (поверхность разрыва), на которой хорошо видна линия встречи трещин. У полиметилметакрилата эта линия представляет собой гиперболу, возникшую вследствие пересечения двух растущих с одинаковой скоростью трещин, одна из которых начала развиваться раньше другой. У полистирола кривые менее правильны, что, по-видимому, связано с неодинаковой скоростью распространения различных трещин или с зависимостью ее от времени. Иногда линии встречи трещин [c.419]

Чем выше динамическая вязкость, то есть чем больше 6 , тем меньшей скорости трещины соответствует точка пересечения кривых [c.546]

Из представленных на рис. 93 аппроксимированных зависимостей видно, что направление роста трещины в исследованном материале незначительно влияет на скорость роста в нем усталостной трещины. Так, например, при АК = 20 МПа м° скорость трещины в осевом направлении примерно на 30% ниже значения скорости в окружном направлении. С увеличением температуры испытаний и размаха коэффициента интенсивности напряжений АК это различие существенно уменьшается. [c.158]

Характеристики надежности Р по параметрам временного или циклического ресурса могут быть установлены так же, как для случая хрупкого разрушения по (3.16)-(3.19) при введении в расчет функций распределения для Р , I, Ф, К ., I. Эти расчеты можно сводить к определению запасов по минимально допускаемым (для заданной вероятности) максимально возможным (для той же вероятности) скоростям трещин (с //с х и (И/<1К) и уровням нагрузок Р . [c.84]

Выход на стадию постоянной околозвуковой скорости роста представляется естественным. На предыдущих участках трещина разгонялась ввиду повышения локального напряжения у ее вершины. При этом, поскольку рост с предельной скоростью трещины начинается тогда, когда ее длина составляет всего несколько десятых долей ширины образца, среднее напряжение на оставшейся части сечения образца остается малым по сравнению с теоретической прочностью. Следовательно, в некоторой области у вершины трещины имеется высокое напряжение, близкое к теоретической прочности, которое и обеспечивает быстрый разрыв этой зоны, а затем для дальнейшего прорастания трещины надо продвинуть зону высокого напряжения вперед Вот этот-то процесс не может идти быстрее, чем со скоростью распространения упругих волн в теле (за исключением случаев ударных волн, но это особые случаи). Скорость распростран. ния упругих волн определяется коэффициентами жесткости межатомных связей (кстати, именно эти характеристики определяют и частоты тепловых колебаний атомов). Поэтому скорость роста трещины стабилизируется на этом околозвуковом уровне. Эта скорость мало зависит от температуры (рис. 196). Она не очень [c.346]

Поле напряжений было затем представлено в системе полярных координат с центром в вершине трещины, причем тангенциальное напряжение 60 получали как функцию скорости трещины. Когда трещина была стационарной, максимальная величина 00 совпадала с осью (0 = 0). При увеличении скорости этот максимум расширялся, а затем разделялся на два отдельных максимума, расположенных симметрично относительно оси трещины (рис. 8). Скорость, при которой это происходило, составляла приблизительно [c.147]

Относительно справедливости выбора функции энергии статической деформации в модели Гриффита могут быть сомнения, когда трещина распространяется с высокой скоростью, но несоответствие с этой функцией увеличивается по мере того, как скорость трещины уменьшается, стремясь к нулю в точке, в которой начинается распространение трещины. При обсуждении применения энергетического критерия для описания неустойчивости необходимо, как подчеркивалось выше, рассматривать статическую систему и вывести условия, при которых она становится динамической. [c.150]

С большей скоростью (главной трещины). Следует заметить, что измерить начальную скорость трещины в точке разветвления можно было только на основании записи динамических деформаций. Можно полагать, что фактические значения скорости в месте разветвления могут быть несколько ниже, чем указано на диаграммах, однако развитие трещины ни в одном из случаев не прекращается. [c.58]

Рис. 9.27. Поверхность разрушения полиметилметакрилата (Л1ц. = 163 000), иа которой виден переход от гладкой поверхности (скорость трещины а=300 м/с) к шероховатой (а>400 м/с) трещина распространяется слева направо толщина образца 3,75 мм. (С разрешения В. Дёл 1, 1РКМ, Фрейбург.)

Эти потери рассмотрены Моттом и Бейтесоном, а расчет долговечности при атермическом разрушении приведен в [5]. Стартовая скорость трещины иа в атермических условиях разрушения [c.308]

Это явление объясняет экспериментально наблюдаемую ступенчатую зависимость скорости роста трещины от ее длины в процессе разрушения [61] (кривая АВВС рис. 11.15). При малых скоростях трещины локальный разогрев практически ничтожно мал (участок АВ), в точке В и далее с увеличением скорости локальный разогрев становится заметным, а увеличение температуры в вершине трещины ускоряет ее рост в соответствии с термофлуктуационной теорией [c.317]

Влияние вязкости 2 М водного раствора К1 на скорость роста коррозионных трещин в сплаве 7079-Т651 показано на рис. 66. Вязкость раствора регулировалась добавкой глицерина. Оказывается, что вязкость раствора воздействует только на плато кривой V — К, а область / остается без изменения. На рис. 67 показан график зависимости скорости трещины (взятого по данным рис. 66) от вязкости раствора. Этот график при разбросе значений по отношению к прямой линии с наклоном —1 в логарифмических координатах показывает, что скорость роста коррозионной [c.214]

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]

Все высокопрочные алюминиевые сплавы чувствительны к межкристаллитному охрупчиванию в жидких металлах (ОЖМ). Было найдено, что следующие жидкие металлы способствуют охрупчиванию алюминиевых сплавов Hg, Ga, Na, In, Sn и Zn [94], Влияние жидкой ртути на субкритический рост трещины в высокопрочных алюминиевых сплавах при комнатной температуре интенсивно изучается. В противоположность испытаниям по времени до разрушения достижения механики разрушения позволяют количественно измерять скорость трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. На рис. 20 показана типичная межкристаллитная трещина ориентации ВД в результате ОЖМ. Трещина на образце из сплава 7075-Т651 была заполнена ртутью при комнатной температуре. Соответствующая кривая V — К показана на рис. 34. Следует отметить очень высокую скорость роста трещины в области II кривой [c.221]

V — к. Скорость охрупчивания в жидких металлах большинства высокопрочных сплавов составляет 7 см/с. Эта скорость трещины слишком высока, чтобы за ней можно было следить визуально. Поэтому была использована специальная высокоскоростная камера слежения. Следует отметить также переход между областями II и I, где скорость роста трещины сильно зависит от К-При очень низких значениях К скорость роста трещины так сильно зависит от К, что фактически имеет смысл говорить о пороговом коэффициенте интенсивности напряжений Кюжгл, ниже которого рост трещин практически неизмерим. В табл. 7 приведены значения /Сюжм для многих высокопрочных алюминиевых сплавов, которые были охрупчены ртутью при комнатной температуре. Для сравнения приведена вязкость разрушения этих же сплавов в сухом воздухе (/ ie). [c.221]

Начиная с нижнего конца кривой и—К (см., например, рис. 42) скорость трещины растет с увеличением коэффициента интенсивности, вероятно, в соответствии с уравнением (8). В области / скорость роста трещины должна быть ограничена кинетикой реакций в вершине трещины, как это было отмечено ранее. Постоянно увеличиваясь, скорость может достичь предела, при котором источники разрушения находятся в вершине трещины. В этом случае стадией, ограничивающей скорость, должен быть процесс, связанный с диффузией паров воды либо из газа, заполняющего трещину, либо через оксидную пленку в вершине трещины, В любом случае следует ожидать, что скорость трещины сильно зависит от концентрации паров воды в объеме атмосферы и практически не зависит от прилолсенных в вершине трещины напряжений. Действительно, это наблюдается для области II на плато скорости (см. рис. 41 и 42). [c.288]

Электродный потенциал. Имеется в виду, что вершина трещнны рассматривается при смешанном потенциале (так как потенциал в вершине трещины не измерен). Уравнение (18) выражает линейную связь между скоростью трещины и наложенным электродным потенциалом. Это согласуется с данными, представленными на рис. 57, однако разброс данных является слишком большим, чтобы сделать окончательные выводы об экспериментально наблюдаемой взаимосвязи скорости роста трещины и электродного потенциала. [c.293]

Некоторые выпускаемые промышленностью водозамещающие, предотвращающие коррозию масла способны проникать в плотные соединения. В настоящее время такие масла испытываются, оценивается их способность уменьшать скорость роста трещин при КР (рис. 139). Исследование других ингибиторов проводится в направлении увеличения защитных свойств от общей коррозии [250, 250а, 250Ь]. В насыщенном растворе хлористого натрия ингибиторы коррозии уменьшают скорость трещины в области плато приблизительно в 1000 раз. В лабораторном воздухе (относительная влажность 40% и температура 21 °С) скорость роста трещины в области плато снижается в 2—3 раза. Скорость развития трещины при КР на образцах, защищенных этими видами ингибиторов и испытываемых в лабораторном воздухе, является приблизительно такой же, как скорость на образцах, погруженных [c.305]

Рис. 139. Влияние некоторых промышленных водозамещающих ингибиторов коррозии на-скорость трещин прн КР образцов ДКБ из сплава 7079-Т651 (плита толщиной 25 мм ориентация трещины БД температура 23 °С) ---погружение в насыщенный водный раствор Na l ------- выдерживание в лабораторном воздухе

Рассмотренный ускоренный рост трещин обычно характерен для высо ких напряжений [112, 190]. При малых (эксплуатационных) нагрузках существшное влия-иие н.а кинетику роста трещин оказывают релаксационные процессы, снижающие концентрацию напряжений. Соответственно увеличивается долговечность. Эти процессы обусловлены пластическими деформациями и образованием тяжей в вершине трещины, причем перед фронтом разрущения материал упрочняется. В результате скорость трещины замедляется, а размер зеркальной зоны увеличивается. Эти данные были получены [118, 119] методом хрупкого дорыва, который пригоден и для полимеров, если при дорыве величина зеркальной зоны не меняется. Например, для полиметилм етакрилата было установлено [ 119], что это условие независимо от температуры выполняется при скорости нагружения [c.142]

Как уже отмечалось, возникновению магистральной трещины предшествует некоторый кумулятивпый период определяемый из выражения (5.57) для = 0. Поэтому стартовая скорость трещины вычисляется как Ой = Ь 1 . С ростом температуры и напряжения она возрастает, достигая в области температуры стеклования (плавления) предельного значения. Замечено [119], что произведение [c.143]

О2, N2, Аг, а также воздухе. Во влажном воздухе (при относительной влажности 2—100 %) определена линейная зависимость скорости трещины от влажности [6.8]. Однако сплавы систем А1—Си и А1—Си—Mg подвергаются КР только в электролитах и при потенциалах положительнее потенциала питтингообразования по границам зерен [6.4]. В частности, для литейных сплавов первой из этих систем еще в 30-х годах было установлено, что они растрескиваются при испытаниях на КР в 3 %-ном Na l только при переменном погружении. В этих условиях при высыхании раствора его концентрация резко изменяется, в связи с чем становится возможным изменение потенциала питтингообразования. В области плато на кривой (см. рис. 6.8) скорость трещины в водных растворах линейно зависит от концентрации ионов С1 . В интервале значений pH 1 —10 максимальная скорость КР гладких образцов при pH. В трещинах образцов типа ВР, особенно в области вершины, устанавливается pH л 3,5, вне зависимости от рн раствора в указанном выше интервале. Вид катиона, из числа Na , К , NH , Са " , Al " , не оказывает специфического влияния на КР алюминиевых сплавов. [c.237]

Существенную роль при расчете Тк играет критическая скорость роста трещины. По данным [6.36, 6.37], максимальная скорость роста трещины на атермической стадии разрушения для ПММА составляет 700—800 м/с. Принципиально достижение предельной скорости трещины показано на рис, 6.15. По данным Долля [6.38], выход скорости на максимальное значение раньше наступает для образцов ПММА с меньшей молекулярной массой Ма,, но величина Ук практически от Mw не зависит и составляет около 700 м/с. Причина зависимости /к от Мва, вероятно, состоит в том, что образцы с малыми значениями более хрупки и имеют большие значения р, чем образцы с большими Mw (при 20 °С), а согласно (6.40), сгк в первом случае должно быть меньше и будет достигнуто соответственно при меньших длинах /к. Для исследованных образцов ПММА Долль приводит значения модуля Юнга 4,84 ГПа и коэффициента Пуассона 0,36 (р=1,2 г/см ). [c.175]

Предполагается, что при этой скорости трещина остановиться в пределах указанной выше длины трубопровода и, следовательнс , скорость декомпрессии газа будет превышать скорость распро-, странения трещины. Е. Брибекер и Д. Денисон [53] считают, что по температуре нулевой пластичности можно определить возможную скорость разрушения газопровода при, заданной температуре и оценить условия распространения трещин в материале, [c.162]

Максимальная скорость распространения самопроизвольного раздира в вулканизатах представляет некоторый интерес для объяснения механизмов раздира. Робертс и Уэллс кспольговав теорию хрупкого разрыва Гриффита, вывели, что предельное значение максимальной скорости роста трещины составдяет 38% скорости распространения продольных упругих волн в материале. При достижении этой скорости трещина разветвляется Существование максимальной скорости довольно хорошо было показано для таких материалов, как стекло, металлы и пластики Мэйсон показал, что это понятие применимо к резине. [c.53]

На основании описанной предварительной серии испытаний уже можно сделать некоторые выводы относительно скорости распространения трещины. При высоком уровне напряжений (более 100 кГ/см ) изменение скорости распространения трещины мало зависит от способа получения исходной трещины трещина развивается одинаково при возникновении в результате удара и действия высокого местного напряжения растяжения. Развитие трещины не зависит от запаса потенциальной энергии, накопленной в системе. В значительной степени ослаблено также и влияние абсолютных размеров образца на процесс разрушения материала. При более низком уровне напряжения (порядка 50 кПсм и ниже) максимальная скорость распространения трещины на третьем этапе ее развития оказывается такой же, как и при более высоких, однако ускорение продвижения на первом этапе сильно зависит от способа получения исходной трещины. Различной оказывается также и длительность третьего этапа развития. При образовании трещины под действием высокого местного статического напряжения растяжения первоначальная скорость распространения бывает ниже, однако ускорение на последующем этапе развития оказывается выше, чем при возникновении трещины в результате удара. При еще более низком уровне напряжения (до 30 кПсм ) максимальная скорость распространения трещины на третьем этапе при возникновении трещины в результате действия высокого местного напряжения вообще не достигает значения максимальной скорости трещины, полученной в результате удара, когда трещина обычно развивается в условиях наличия требуемого избытка энергии (рис. 41 и 42) [c.50]

Испытания адгезивов на основе эпоксидной смолы, модифицированной разными полимерами с целью снижения трещиностойкости, показали, что для каждой композиции можно найти нагрузку, при которой рост трещины происходит с постоянной скоростью, трещина практически останавливается, и нагрузку,, при которой постоянная скорость роста трещины сменяется на нестабильную, ведущую к разрушению образца. Поскольку образцы разрушались в воде адгезионно, что было показано па углу смачивания водой поверхности металлического субстрата после разрушения, то понятно, что значения энергии начала разрушения для исходной эпоксидной композиции и после ее модификации полиуретанами, латексами и жидким каучуком мала различаются. В то же время защита поверхности субстрата перед оклеиванием кремнийорганичеаким грунтом ЭС-1 или резорцинофенолокаучуковым подслоем существенно увелич авает показатели трещиностойкости (табл. 8.3). [c.216]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология