Разрушение материала в конструкциях

Долговечность полимерных материалов, зависящая от их природы и физико-химических свойств среды, определяется сорбцией и диффузией среды, тепловыми флуктуациями и гетерогенными химическими реакциями. Наложение термофлуктуациопиых, адсорбционных и химических процессов и разница в скоростях нх протекания приводят к экспериментально наблюдаемому перегибу линий долговечности в агрессивных средах ио сравнению с испытаниями иа воздухе. Это обстоятельство требует осторожного отношения к ирименению различных эксиресс-методов и экстраполяции результатов, полученных ири таких форсированных испытаниях, особенно при высоких значениях напряжений, для прогнозирования длительной работоспособности материала, т. е. при небольших значениях механических напряжений. Как показывает анализ многочисленных экспериментальных исследовапий, полная и достоверная оценка практической пригодности и работоспособности напряженных конструкционных пластмасс в агрессивных средах может быть произведена при уровнях механических напряжений в диапазоне 20— 60 % от разрушающих. В этом диапазоне разрушение происходит за время, в течение которого наблюдают практическое насыщение материала жидкой средой и совместный эффект воздействия механического и химического факторов на кинетику разрушения. Экстраполяция этого участка общей кривой долговечности в область низких напряжений для прогнозирования длительного срока эксплуатации материала может привести к занижению времени и, следовательно, к повышению ресурса эксплуатации и надежности конструкции. Совместное решение двух экспоненциальных уравнений, описывающих долговечность в агрессивной среде и на воздухе, дает возможность определить напряжение, выше которого агрессивная среда не оказывает влияния иа характер разрушения материала. [c.43]

Изложенная методика может быть применена при расчете укреплений вырезов в стенках сосудов, изготовляемых из материалов, хорошо работающих в упругопластической стадии при заданной рабочей температуре, а также в случае, когда нагрузки не приводят к усталостным разрушениям материала конструкции. Данная методика может оказаться неудовлетворительной в тех случаях, когда сосуды и аппараты изготовлены из хрупких материалов, имеют хрупкие покрытия, выполненные из пластических материалов, работающих при низких температурах или нагрузках, приводящих к усталостным разрушениям материала конструкции. [c.168]

Новая техника постоянно требует металлических материалов не только повышенной прочности и пластичности, но так-л<е и более устойчивых против коррозионного воздействия различных активных сред. Требования техники в этом отношении обычно значительно опережают реальные возможности повышения химической и механической устойчивости конструкционных материалов. Это следует хотя бы из того, что в ряде ответственных конструкций приходится мириться с сильно заниженными сроками их жизни. Наиболее обычным ограничением срока эксплуатации металлических сооружений является не их моральное старение (что было бы вполне естественным ограничением), но механическое или коррозионное разрушение материала конструкции. В химической индустрии, например, не редки случаи, когда сложные дорогостоящие аппараты вследствие коррозионного разрушения уже через 1—2 месяца должны заменяться новыми. Жизнь лопаток газовых турбин часто исчисляется днями и даже часами, а ракетного сопла даже минутами. [c.9]

Разрушение материала и конструкций происходит на той или иной стадии их эксплуатации (микроскопической, макроскопической). Но, как ясно из третьего пункта перечисленных выше научных результатов теории Гриффитса, [c.182]

Излишне напоминать о важности детального изучения деформирования и прочности промышленных полимерных материалов. Это очевидно всем, кто захочет применять полимеры в несущих конструкциях, для антикоррозийных покрытий или в узлах деформирования либо займется переработкой отходов из них. Прочность и разрушение образца являются положительной и отрицательной сторонами одного и того же явления разрушения материала под действием напряжения. Последний этап такого разрушения проявляется в риде макроскопического ослабления используемого объекта, будь то труба для воды, нефтяная цистерна из армированного стекловолокна или пластмассовая корзина для продуктов. Часто менее заметны предшествующие промежуточные этапы нелинейное деформирование, воздействие окружающей среды, начало образования трещин и их рост, хотя именно они служат причиной и создают очаги разрушения в нагруженном образце. [c.9]

Физико-химическая механика возникла в 30—40-х годах нашего века и оформилась как самостоятельная научная дисциплина в 50-е годы, в основном в трудах советских ученых, прежде всего академика П. А. Ребиндера с коллективом его учеников и последователей. Объекты исследования и приложения физико-химической механики очень широки. Сюда входят разнообразные природные объекты горные породы и почвы, ткани живых организмов, всевозможные дисперсные системы в химико-технологических процессах (пасты, порошки, суспензии), различные материалы современной техники. Такая широта обусловливается универсальностью дисперсного состояния вещества. Вместе с тем это определяется также универсальной ролью механических свойств в тех случаях, когда важна высокая прочность (материала, конструкции, грунта и т. д.) и когда требуется преодолеть сопротивление деформации и разрушению (в процессах перемешивания, формования, измельчения, механической обработки). [c.306]

Отметим также, что быстрое разрушение конструкций может быть вызвано значительным уменьшением нагрузочной способности из-за широкомасштабного замещения сплава в поперечном сечении хрупкими (или даже пористыми) оксидами и другими продуктами коррозии. Этот процесс обычно протекает при высоких температурах в очень агрессивных средах и приводит к глубокому проникновению коррозии или даже к сквозному разрушению материала. В подобных случаях залечивание разрушенного металла оксидами [29, 30, 103], конечно же, не происходит из-за быстрого уноса металла со смежных участков. Примеры сильного коррозионного разрушения в литературе встречаются часто [40, 103, 185] и здесь специально не рассматриваются. [c.45]

Во время эксплуатации многие высокопрочные алюминиевые сплавы при определенных условиях могут разрушаться при напряжениях значительно более низких, чем предел текучести, в результате КР (коррозионного растрескивания). Большие потенциальные потери несущей способности конструкций из-за КР могут быть оценены по данным, приведенным в табл. 4 (см, значения порогового уровня напряжений при КР). Так как такое растрескивание часто имеет место при напряжениях ниже уровня предела текучести, для анализа этого процесса могут быть применены основные положения линейной механики вязкого разрушения. Основным в механике разрушения является положение, согласно которому быстрое распространение механической трещины происходит при условии, что коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины будет равным или несколько превышать критическое значение Ki , характеризующее вязкость разрушения материала. [c.151]

Самым привычным видом разрушения неорганических соединений является эрозия — разрушение конструкций под действием дождей, ветра, изменений температуры. Однако кроме эрозии, т. е. разрушения, связанного с механическими воздействиями на материал, выделяют еще одну причину разрушения неметаллических конструкций, а именно разрушение под действием различных химических и физико-химических факторов. Чаще всего при разрушении неметаллических материалов наблюдается совместное воздействие эрозионной и коррозионной сред. Поэтому, говоря о коррозии строительных материалов, обычно имеют в виду одновременное протекание обоих процессов. [c.102]

В работе рассмотрены также модели процесса разрушения материала и развития макродефектов, приведены сведения о влиянии расслоений различных размеров на упругие свойства образцов с различными схемами армирования. Зависимости потери прочности и потери жесткости от времени различны и должны рассматриваться раздельно. Приведены данные по выбору параметров конструкции, обеспечивающих безопасность ее эксплуатации. Полученные результаты полезны для оценки остаточного ресурса других изделий из ПКМ. [c.761]

Концепция ТПР — это совокупность принципов конструирования сосудов и трубопроводов давления, включающая принцип достаточной трещиностойкости материала конструкции, обеспечивающий существование в данной конструкции устойчивых сквозных трещин принцип обратной связи, обеспечивающий прекращение эксплуатации конструкции с появлением течи через сквозную трещину, а также принцип достижения приемлемо малой вероятности разрушения конструкции без течи. Практическая реализация перечисленных выше принципов должна обеспечить условия безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов давления, при которых либо их внезапное полное разрушение исключается полностью, либо вероятность такого события пренебрежимо мала. [c.20]

Аналогичные коэффициенты запаса прочности используют при расчетах на сопротивление вязкому, квазихрупкому и хрупкому разрушению при наличии дефектов сплошности материала конструкции, при расчетах на сопротивление зарождению трещин усталости [17] и расчетах в рамках концепции ТПР. При этом коэффициенты запаса применяют для определения не только допустимых напряжений, но и числа циклов нафужения (при расчетах на сопротивление зарождению трещин усталости), допустимой температуры эксплуатации (при расчетах на сопротивление хрупкому разрушению) и т. п. [c.74]

Если материал конструкции склонен к разрушению по хрупкому механизму, и в конструкции содержится трещина с размерами а и с (рис. 31), условие прочности такой конструкции [4] [c.59]

Рекристаллизацию интерпретируют как разрушение, поскольку при этом действительно имеет место разрушение исходной надмолекулярной кристаллической структуры, а появление шейки условно квалифицируют как разрыв, так как с этого момента материал конструкции уже не способен упруго сопротивляться нагрузке. [c.143]

Прочностью в широком смысле называется способность материала, конструкций и их элементов сопротивляться в определенных пределах разрушениям и остаточным деформациям от механического воздействия (воздействия напряжения). Изложение методов расчета элементов конструкций на прочность составляет задачу курса сопротивления материалов. [c.348]

Для снижения массы сосуда и уменьшения расхода материала конструкцию делают не только прочной, но и равнопрочной. Это означает, что все детали по возможности рассчитывают с одинаковой прочностью. Вообще, если не соблюдать этого требования, то одни из них откажут раньше других, и повышенная прочность остальных не будет иметь смысла. Однако в интересах техники безопасности принцип равнопрочности иногда сознательно не применяют, делая одну деталь заведомо менее прочной с тем, чтобы в случае перегрузки сломалась именно она и предотвратила разрушение всего аппарата или машины. Например, в дробилках при попадании особо твердого или очень большого куска материала легко заменяемая шпилька, работающая на срез, позволяет предотвратить порчу других более ценных деталей. На принципе ела--бого звена в цепи основано применение легко разрушаемых панелей и легко сбрасываемых крыш, а также предохранительных разрывных мембран (см. с. 528). [c.349]

В силу того, что разрушение материала происходит по дефектным местам, отвечающим минимуму прочности, в настоящее время все материалы, и особенно полимеры, используют с большим запасом прочности, перекрывающим часто среднюю прочность в 10 раз. Это положение нельзя считать нормальным, так как оно влечет за собой увеличение веса и объема изделия, с одной стороны, и повышение стоимости его, с другой. Так, например, если увеличение веса и объема отдельных конструкций (моста, перекрытия) до определенного предела возможно, то оно недопустимо в самолетостроении. [c.212]

Быстрое разрушение. В литературе наиболее часто описываются случаи хрупкого разрушения стальных конструкций. Эти разрушения связаны с внезапным и быстрым распространением трещин и происходят большей частью при уровнях напряжений ниже расчетных. Хрупкое разрушение конструкций, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей, происходит при небольшой деформации, предшествующей разрушению, и при температурах ниже переходной температуры данного материала или данной конструкции, при этом кристалличность излома характера для хрупкого отрыва по определенным кристаллографическим плоскостям. [c.441]

По целевому признаку испытания для обоснованного выбора материала конструкции и технологии изготовления сварного изделия и для выявления механизма разрушения сварных соединений [c.496]

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]

Современные подходы к оценке безопасности и остаточного ресурса оборудования ОПО НХП имеют целью дальнейшее развитие общего понимания основополагающих представлений о прочности конструкций и их реакций иа и11ешние воздействи>1. В дальнейшем, на основе современных компьютерных моделей высокой сложности , полученных закономерностях поведения аппаратов ОПО НХП в условиях эксплуатации и понимания закономерностей разрушения материала, будут даны рекомендации по усовершенствованию существующих математических моделей. Это, в свою очередь, даст возможность расширить области компьютерного моделирования и тем самым повысить достоверность прогноза остаточного ресурса и безопасность. [c.93]

Многие объекты эксплуатируются при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превьш1ающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградашюнных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала конструкции. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пусконаладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. Тепловые поля в той или иной степени нестащюнарны, их изменение приводит к соответствующему перераспределению упругих и пластических деформаций в объеме напряженного металла [17, 30]. [c.9]

Коррозионный износ элементов оборудования и коммуникаций происходит из-за химического и электрохимического разрушения в процессе контакта с коррозионно активной средой. Коррозионная активность ингредиентов газовых выбросов может проявляться как в непосредственном воздействии на материал конструкций, так и в создании условий, способ-ствуюших ускорению коррозии. [c.80]

Общее число импульсов - число зарегистрированных импульсов дискретной АЭ за исследуемый интервал времени. Само определение говорит о его пригодности для описания только потоков неперекрывающихся импульсов. Оно характеризует процессы, связанные с разрушением материала, и указывает на число отдельных актов зарождения и распространения дефектов в материале или конструкции. [c.163]

При температурах, не вызывающих ползучесть материала конструкции, расчет по указанным предельным состояниям проводят с использованием кратковременных характеристик прочности, пластичности и сопротивления деформированию материала, не зависящих от времени. Исключение "составляет учет деформа1щонного старения и облучения при расчете сопротивления хрупкому разрушению и появлению макро- при циклическом нагружети. Если эксплуатация оборудования и трубопроводов происходит при температурах, вызывающих ползучесть материала, то расчет проводят по указанным предельным состояниям с использованием характеристик кратковременной и длительной прочности, кратковременной и длительной пластичности и ползучести. [c.15]

Анализ результатов испытаний показал, что независимо от выбранного присадочного материала, средней температуры испытаний, рассмотренные сварные соединения склонны к локальной коррозии, сосредоточенной преимущественно в области линии сплавления и шва. При нестационарном естественном температурнсяя режиме наблюдается резкое снижение скорости общей коррозии при относительно более ярко выраженном характере локального разрутпения линии сплавления по сравнению с испытаниями при постоянной температуре, что необходимо принимать во внимание в случае возможности реализации хрупкого разрушения элементов конструкции. Растягивающие напряжения увеличивают склонность сварных соединений к локальной коррозии, увеличивая до трех раз глубину поражений при естественном колебании температуры. Алюминиевое металлизационное по1фытие при пониженных температурах практически полностью предохраняет незащищенный шов от коррозионного разрушения, в то время как в лабораторных условиях наблюдается постепенное потускнение и последующее его стравливание. Приложение растягивающих напряжений приводит к ускоренному разрушению части покрытия, прилегающей непосредственно к шву, и интенсификации коррозии самого сварного шва. [c.60]

Приближенная оценка. Излагаемая ниже методика позволит быстро, но приближенно оценить расчеты. Этот модифицированный способ основан на современных представлениях о поведении материала в условиях возникновения быстрого разрушения и на инженерном опыте. Вследствие этого методика применима только к сталям, освоенным промышленностью, т. е. в частности, к углеродистомарганцевым сталям с пределом текучести до 38,5 кгс/мм. Она также применима для конструкций с толщиной стенки до 76 мм, хотя без особого риска эту методику можно использовать и для более толстых сечений. Следует подчеркнуть, что приближенную оценку нужно рассматривать как грубую инженерную прикидку и что она ни в коем случае на заменяет полных расчетов по оценке условий разрушения конкретной конструкции. [c.178]

Эти напряжения после определенного числа циклов вызывают появление пластических деформаций, интенсивно возрастающих от цикла к циклу. Если число циклов достаточно велико, накопление таких деформаций приводит в конечном счете к накоплению трещин в отдельных зернах или по границам зерен, а затем к полному разрушению материала. Действие циклических температурных напряжений необратимо изменяет форму в результате одностороннего накопления пластических деформаций вследствие релаксации напряжений в микрообъемах. Способность иатериалов сопротивляться Т. у. позволяет оценивать до,пговечность элементов конструкций, эксплуатируемых в условиях многократных нагревов и охлаждений. Эту способность определяют, используя методы качественные (позволяющие лишь сравнительно оценивать сопротивление материала циклическим нагревам и охлаждениям) и количественные (позволяющие сопоставлять различные материалы но их способности сопротивляться Т. у. с количественной оценкой осн. параметров, приводящих материал к разрушению в условиях многократных нагревов и охлаждений). При малых перепадах [c.534]

В результате анализа этих концепций и материала исследований случаев разрушения элементов конструкций машин и оборудования предложено рассматривать процесс коррозии под напряжением как следствие циклического механоэлектрохимического эффекта в агрессивных средах [3]. В местах поверхностных дефектов и на участках концентрации напряжений происходит образование микротрещин. Среда воздействует химически, увеличивая растрескивание, и электрохимически, способствуя ускорению развития трещиНы. Функционирует микрокоррозионная пара вершина трещины, представляющая обнаженные кристаллы металла, — анод, остальная поверхность под окисной пленкой — катод. Накапливающиеся на аноде продукты коррозии закупоривают трещину, так как их объем превышает объем металла в 1,5. .. 2 раза и расклинивают ее. Выделяющийся на катодных участках водород приводит к частичному восстановлению окисной пленки. Макрокоррозионная пара смещается по поверхности, и до расклинивания трещины продуктами коррозии в вершине трещины происходит изменение знака на отрицательный. Интенсивное выделение водорода на катоде способствует дальнейшему охрупчиванию и разрушению металла. [c.579]