- •FRACTURE 1977
- •МЕХАНИКА
- •ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •4.1. Оценка методами механики разрушения
- •4.2. Количественное описание «пластического» роста усталостных трещин (тип I)
- •5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •НИЗКИЕ СКОРОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
- •ПОРОГИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКОГО РОСТА И ОСТАНОВКИ ТРЕЩИНЫ
- •ПАРАМЕТРЫ МАТЕРИАЛА
- •ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ
- •РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТРЕЩИН В ТРУБОПРОВОДАХ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЕ С УЧЕТОМ ТОРМОЖЕНИЯ ТРЕЩИН
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Разрушение при сварке
- •Трещиностойкость в зоне термического влияния (ЗТВ)
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Теория
- •Сравнение теории с экспериментальными данными
- •НЕКОТОРЫЕ НЕДАВНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ
- •/^-кривая
- •Критерий COD
- •Метод /-интеграла
- •Обсуждение результатов испытаний пластин с центральной трещиной
- •Результаты и обсуждение испытаний компактных образцов на растяжение
- •IV. РАЗРУШЕНИЕ ТИПА II
- •Анализ
- •Испытания и результаты
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •РАЗРУШЕНИЕ
- •8. ОБСУЖДЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •СОДЕРЖАНИЕ:
очень хорошо согласуется, как видно из рис. 12, с резуль татами, полученными методом коллокаций. Коэффициент интенсивности напряжений, полученный с помощью метода коллокаций, приводится на рис. 12 как функция от а/w для линейного и билинейного распределений нормального напря жения вдоль центральной линии. Из этих результатов был
а/ш
Р и с . 12. Сравнение влияния линейного и билинейного распределения на пряжений, действующих вдоль центральной оси образца, на безразмерный коэффициент интенсивности напряжений, а; = 95 мм, Н = 25 мм; • — дан ные, полученные методом фотоупругости.
сделан вывод, что коэффициент интенсивности напряжений можно записать в виде
Ки = оаш при 0,3 < a/w < 0,7, Ки = 1,08аа1/2 при a/w = 0,8
с точностью до 2%. Конечно, эти значения интенсивности напряжений справедливы только для конкретных размеров образца.
Испытания и результаты
После завершения изучения образца CS усилия были на правлены на экспериментальное исследование характеристик разрушения в условиях поперечного сдвига (тип II) ряда алюминиевых и титановых сплавов и сталей. Использовались
образцы двух геометрий, слегка отличных от геометрии «фотоупругого» образца размерами Н = 28 мм и w = 63,5 или 76,2 мм. Меньшая величина w бралась с целью уменьшения разрушающей нагрузки. Был сконструирован и изготовлен комплект механических захватов для изучения разрушения типа II, таких, что смещения могли быть измерены с по мощью стандартного датчика в виде скобы, используемого в испытаниях на разрушение образцов с трещиной. Методика эксперимента была составлена таким образом, чтобы следо вать как можно точнее техническим условиям ASTME399 испытаний на трещиностойкость в условиях нормального от
рыва (тип I). |
Например, в соответствующих формулах для |
||||||
коэффициента |
интенсивности |
напряжений |
использовалась |
||||
нагрузка, соответствующая пятипроцентной |
секущей. |
|
|||||
Основными |
целями |
программы |
экспериментов |
были: |
|||
а) исследовать |
характеристики, связанные с разрушением в |
||||||
условиях поперечного сдвига, б) выяснить |
влияние геомет |
||||||
рии образца на разрушение типа II и в) установить не за |
|||||||
висящее от геометрии |
значение |
Кис |
для |
различных |
кон |
||
струкционных |
материалов. |
Первая |
задача представляла |
||||
большой интерес ввиду |
того, |
что |
многие исследователи при |
держиваются той точки зрения, что изотропные конструк ционные материалы не будут разрушаться в направлении ма ксимального сдвига. Однако для всех материалов со средней и высокой трещиностойкостыо, которые были испытаны в ходе этой исследовательской программы, разрушение про исходило неустойчиво по плоскости максимального сдвиго вого напряжения (вдоль плоскости начальной трещины или вблизи нее). В большинстве случаев направление роста тре щины отклонялось от плоскости максимального сдвига мень ше чем на 5° Поверхности разрушения этих образцов были намного более гладкие и блестящие, чем поверхности при разрушении типа I для того же материала. Обе эти особен ности, как было установлено последующим исследованием, обусловлены шлифующим действием, которое одна поверх ность оказывает на другую в результате параллельных сме щений, связанных со скольжением. Многие поверхности разрушения были изучены с помощью оптического и скани рующего микроскопов. Был сделан вывод, что основным меха низмом разрушения является сдвиговая коалесценция микро пустот, а также, что шлифовка поверхностей имеет место главным образом при неустойчивом распространении тре щины, а не в процессе зарождения трещины [29]. Фотогра фия типичной поверхности разрушения типа II показана на рис. 13.
Табли ца 2
Сравнение величин трещиностойкости по отношению к разрушению типа I и типа II для нескольких конструкционных материалов
Материал |
Толщина, |
мм |
Отношение |
|
«1C’ |
|
alw |
МПа*м‘ / 2 |
|||||
|
|
|
МПа*м'/* |
|||
7075-Т651 |
9,55 |
|
0,548 |
56 |
26 |
|
2124-Т851 |
6,35 |
|
0,547 |
59 |
30 |
|
А533-В |
6,35 |
|
0,697 |
69 |
132-220 1) |
|
T i—6А—4V |
9,53 |
|
0,700 |
74 |
88 |
О Оценочный диапазон величин.
так что не ясно, можно ли применять критерий линейной механики разрушения к испытаниям по разрушению типа II на этом материале.
Результаты испытаний р-титанового сплава Ti — 6А1 — 4V являются типичными для результатов, представленных в табл. 2, и показывают, что величина Кис обычно на 15— 20% ниже соответствующего значения К\с> Испытания на титановом сплаве показали, что пластичность проявляется в очень ограниченных масштабах, так что, вероятно, их ре зультаты можно правильно трактовать с помощью методов линейной механики разрушения.
В |
результате |
этих |
и других опытов был сделан вывод, |
что |
разрушение |
типа |
II может происходить на практике, |
когда нагрузки, примененные к конструкции, вызывают по перечный сдвиг. Кроме того, представляется, что для опре деленных сплавов неустойчивое разрушение типа II, проис ходящее путем скольжения, может иметь место при меньшем значении коэффициента интенсивности напряжений, чем в случае разрушения типа I, происходящего путем отрыва. Кроме того, представляется также, что разрушение типа II является очень серьезной технологической проблемой для анизотропных и композиционных материалов.
Благодарности
Авторы выражают признательность за частичную финан совую поддержку Центру исследования Лэнгли NASA (по контракту NGR 09-010-053) и Управлению военно-морских исследований (по контракту NR064-Navy-0014-67-A-0214- 0018).