Главная -> Словарь

Разрушающих напряжений

Видно , что с увеличением степени деформации средние разрушающие напряжения в нетто-сечении образца не снижаются, а наоборот, повышаются. Таким образом, для стали марки СтЗ деформационное старение способствует повышению трещиностойкости.

Достаточно пластичные металлы разрушаются по механизму вязкого разрушения даже при наличии трещины. О реализации вязкого разрушения можно судить по величине остаточной деформации, фрактографическим особенностям и величине разрушающих напряжений. К примеру, в случае реализации вязкого разрушения в плоских моделях с односторонним надрезом разрушающие напряжения в нетто-сечении иногда близки уровню временного сопротивления металла. При этом разрушение чаще всего носит сдвиговый характер . Оценку несущей способности при вязком разрушении производят в основном с использованием двух критериев: предельное сопротивление сдвигу ткр и неустойчивость сопротивления пластическому деформированию .

и температуре 5°С. Сталь с пределом текучести 29,5-107 Н/м2. Анализ излома показал наличие в фокусе внутренней усталостной трещины длиной 42 мм и глубиной 7 мм. Ударные испытания по Шарпи показали критическую температуру хрупкости стали около 20°С. Это означает, что баллон эксплуатировался в температурной области хрупких состояний.

В общем виде условие страгивания трещины можно представить в виде уравнения, связывающего критические размеры трещин I, разрушающие напряжения ар и тре-щиностойкость материала LIC :

В предельном случае, пластическая зона распространяется по всей площади поверхности нетто-сечения . При этом линии скольжения представляют собой прямые линии, выходящие из вершины дефекта примерно под углом 45 градусов. При этом средние разрушающие напряжения образца близки к временному сопротивлению металла.

Средние разрушающие напряжения для такой модели равны таковым для модели с краевой трещиной .

В процессе производства труб, монтаже и строительстве, а также при эксплуатации трубопроводов могут возникать общие и локализованные пластические деформации. Они способствуют деформационному охрупчива-нию и старению металла. В связи с этим возникает опасность реализации хрупкого разрушения при наличии острого дефекта, как царапина . Другим охрупчи-вающим фактором является отрицательная температура. Охрупчивание металла может происходить при одновременном действии механических напряжений и коррозионных сред, например, в сероводородосодержащихся. В условиях хрупкого или квазихрупкого разрушения разрушающие напряжения могут быть значительно меньше предела прочности и даже предела текучести.

пряжении на предельные разрушающие напряжения о^

где Ав - то же при mbs =2А; ст(((,0) b ст^2Д) -соответствующие им абсолютные разрушающие напряжения.

При испытаниях этих образцов разрушающие напряжения были близки к пределу прочности основного металла . Однако разрушение всех образцов происходили по сварному шву с инициацией разрушения в точке А.

Рис. 1.12. Зависимость разрушающих напряжений

Достаточно пластичные металлы разрушаются по механизму вязкого разрушения даже при наличии трещины. О реализации вязкого разрушения можно судить по величине остаточной деформации, фрактографическим особенностям и величине разрушающих напряжений. К примеру, в случае реализации вязкого разрушения в плоских моделях с односторонним надрезом разрушающие напряжения в нетто-сечении иногда близки уровню временного сопротивления металла. При этом разрушение чаще всего носит сдвиговый характер . Оценку несущей способности при вязком разрушении производят в основном с использованием двух критериев: предельное сопротивление сдвигу ткр и неустойчивость сопротивления пластическому деформированию .

Основные положения. В основе известных расчета на прочность используется линейная механика разрушения. При небольших, сравнительно с пределом текучести, разрушающих напряжениях деталь находится в хрупком состоянии. Тогда справедливы асимптотические оценки напряженного состояния в окрестности вершины трещины и расчет на прочность можно вести по известному критерию Ирвина линейной механики разрушения. С повышением уровня разрушающих напряжений зона пластических деформаций, окружающая вершину трещины, увеличивается в размерах. Если номинальное разрушающее напряжение больше предела текучести, то разрушение можно назвать квазихрупким. При этом асимптотические оценки напряжений у вершины трещины перестают быть справедливыми, понятие коэффициента интенсивности отсутствует и для расчета детали на квазихрупкое состояние требуются другие методы . На температурной зависимости разрушающего напряжения области хрупкого и квазихрупкого состояний отделяются так называемой второй критической температурой , т. е. той температурой, при которой номинальное разрушающее напряжение образца с трещиной равно пределу текучести при данной температуре. Поскольку разрушающее напряжение зависит от длины трещины, то при изменении длины трещины можем получать области хрупких и квазихрупких состояний при одной и той же температуре детали. Следовательно, желателен единый метод расчета для хрупкого и квазихрупкого состояния, поскольку расчет должен предусматривать варьирование длины трещины путем введения соответ-

Для расчета на прочность необходимо иметь связь разрушающих нагрузок с длиной трещины с помощью всем известных формул, а эту связь доставляет предельный коэффициент К. Отличие от хрупкого состояния заключается в том, что предельная величина К будет зависеть от длины трещины . Эту зависимость назовем пределом трещиностойкости. Таким образом, мы получаем единое расчетное уравнение, справедливое для хрупких и квазихрупких состояний:

вводится параметр атр, характеризующий чувствительность стали к дефектам и представляющий собой отношение разрушающих напряжений в нетто-сечении aiH к разрушающему напряжению бездефектного элемента ain :

где к временному сопротивлению

Рис. 2.10. Зависимости относительных разрушающих напряжений от угла раскрытия острого V-образного надреза

атр, характеризующий чувствительность стали к дефектам и представляющий собой отношение разрушающих напряжений сосуда с дефектом а кр к разрушающему напряжению

Данное напряжение получено для идеальной кристаллической структуры. Реальные же значения разрушающих напряжений на несколько порядков меньше. Теория дислокации позволяет объяснить это противоречие. В современных трактовках используется представление о том, что зарождение трещин является результатом сильной локальной концентрации напряжений, чаще всего у дислокационных конфигураций, формирующихся в процессе предшествующей разрушению пластической деформации, в результате реальные значения разрушающих напряжений оказываются гораздо меньше, чем полученные по выражению .

Данное напряжение получено для идеальной кристаллической структуры. Реальные же значения разрушающих напряжений на несколько порядков меньше. Теория дислокации позволяет объяснить это противоречие. В современных трактовках используется представление о том, что зарождение трещин является результатом сильной локальной концентрации напряжений, чаще всего у дислокационных конфигураций, формирующихся в процессе предшествующей разрушению пластической деформации, в результате реальные значения разрушающих напряжений оказываются гораздо меньше, чем полученные по выражению .