Разрушение тонкостенных труб
Разрушение произойдет, если К1 = К1с
Строится график для плоских пластин
Если трещина мала и вязкость большая, то
Mf
σ
н/ σ
= 1 . Тогда σ
н не зависит от вязкости разрушения. φ
коэффициент учитывающий пластичности.
Строят зависимость () от а\2/(RB)
№39 Разрушения толстостенных сосудов высокого давления. Метод суперпозиции.
К емкостям высокого давления и трубопроводов применяют критерии разрушения, который оценивает развитие продольной трещины. ( испытание Шарпи (испытание падающим грузом), испытания на торможение трещины и диаграмма анализа разрушения). Расчет прочности конструкции из вязкого материала. Окружное напряжение, действующее поперек трещины σн =PR/В, где R — радиус емкости или трубы, В — толщина стенки, а ρ — внутреннее давление. Для сквозной трещины, имеющей длину 2а, коэффициент интенсивности напряжений задан соотношением
Принцип суперпозиции
№40 Усталостные испытания материалов.
Усталость возникновение и развитие трещин под действием многократных повторных нагрузок.
Выносливость – свойства сопротивляться разрушению от усталости. База испытаний N– циклов. Коэффициент перегрузки Rn=σр/σ(п.в.) где σр действующее напряжение σ(п.в.) предел выносливости (напряжение выдерживаемое Ме определенное количество циклов). Коэффициент несимметрии цикла К=σmax/σmin .Cимметрия цикла К= - 1. Предел выносливости σw –1 это усталостная прочность - напряжение выдерживаемое Ме определенное большое количество циклов 105,107,109. Предел усталости – напряжение, которое может выдержать металл неограниченного количество циклов.
Долговечность-свойство металла выдерживать до разрушение N повторных нагружений (циклов).
Живучесть-период работы изделия с усталостной трещиной до разрушения.
Циклическая прочность характеризуется циклической вязкостью Δ w (способностью металла поглощать энергию в необратимой форме при действии на него циклических повторяющихся напряжений). Циклическая вязкость-способность металла поглощать энергию колебаний (демпфировать) при резонансных явлениях и срезать напряжения у концентраторов напряжений за счет пластической деформации.
Циклический коэффициент чувствительности к надрезам. ν = ЕΔ w / σw Е-модуль нормальной упругости, Δ w циклическая вязкость σw предел усталости (выносливости)
Машины для испытаний на выносливость: нагружение от кривошипного или кулачкового механизма. Консольный образец (круговой изгиб). Листовой материал (плоский изгиб). Повторно-переменное кручение. Универсальная инерционная машина (растяжение, сжатие, изгиб, кручение). С гидро импульсным нагружением и электродинамическим методом.
Концентрация
напряжений значительное увеличение
напряжений у отверстий (резких изменения
формы). Масштабный фактор отношение
предела выносливости образцов диаметром
10мм к пределу выносливости любого
образца.
№41 Динамический предел текучести. Экспериментальное определение. Упрочнение.
Поскольку при скоростном деформировании напряжения перехода в пластическую стадию значительно выше, чем при статическом нагружении, стесненная деформация кристаллов феррита так же больше, что является причиной некоторого удлинения площадки текучести. Вследствие повышения модуля деформационного упрочнения феррита так же происходит, некоторое увеличение временного сопротивления стали, но значительно меньшее в сравнении с увеличением предела текучести. Динамический предел текучести. Для углеродистых конструкционных сталей зависимость предела текучести от скорости деформирования хорошо описывается логарифмической зависимостью Прандтля.
Экспериментально установлена устойчивость эффекта динамического повышения предела текучести к основным металлургическим факторам (изменчивость химического состава, размера зерна стали, а так же различная толщина металлопроката и различные заводы изготовители). Наложение детерминированной зависимости на закон нормального распределения предела текучести стали, позволяет получить зависимость нормированных значений предела текучести стали от скорости деформации. Значения нормированного предела текучести для стали марки С255 при различных скоростях деформации.
Учёт эффекта динамического упрочнения стали при расчёте строительных конструкций на импульсивные однократные воздействия, позволяет выявить значительные резервы упругой работы. Динамическое упрочнение стали, допускается учитывать только при расчёте сооружений на однократные импульсивные воздействия аварийных состояний, для которых скорость деформирования конструкционного материала близка к постоянной. Во всех прочих случаях динамического нагружения, включая сейсмические и ветровые воздействия, а также для динамических нагрузок эксплуатационного характера, расчётное сопротивление стали, следует принимать независимым от скорости деформирования и равным расчётному сопротивлению при статическом нагружении.
№42 Методы механических испытаний материалов.
Задача испытания материалов состоит в том, чтобы прежде всего оценить качество материала, определить его характеристики, как механические, так и эксплуатационные. А также выявить причину потери прочности материала. Испытание материалов проводят с различными целями: для определения свойств сырьевого продукта, контроля качества продукции в процессе производства, с целью научного исследования и др. Существует много способов испытания материалов. С помощью механических методов испытания материалов определяется поведение материала в напряженном состоянии. Механическое испытание материалов дает информацию о характеристиках прочности и пластичности исследуемого материала. Механические испытания проводятся либо в условиях статической нагрузки, либо в условиях динамической нагрузки. Испытание материала в условиях статической нагрузки проводится с постепенным приложением нагрузки на исследуемый образец. Испытание материала в условиях динамической нагрузки проводится с помощью ударного нагружения. Существуют следующие методы механических испытаний материалов: испытания на растяжения, испытания на ударную вязкость, испытания на глубокую вытяжку, испытания на ползучесть, испытания на излом и др.
№44 Физика процесса импульсного нагружения.Критические скорости нагружения.
Ударное и импульсное нагружение. Маятниковый копр и пороховая установка со скоростью деформирования 1 – 10 м/с. Давление до 1 – 200МПа. Динамометр позволяет определить изменение (σ)s и пластические характеристики: удлинение и сужение. Малые скорости деформирования (Vо≤ (σ)s / ρа) < скорости деформации (ε*), приращение ↓Δ(σ) = ρа Vо, волновыми эффектами пренебрегаем.
Vо – среднее, (Δ(σ) = ρа Vо) ~ (σ)s, локализация деформации, образование 1 или 2 шеек. При импульсном волновом нагружении определяют скорости соответствующие Δ V max пластическим свойствам и критическим скоростям Vкр δ = 0. разрушение происходит под углом 45° сколом.
Vо – высокая, (Vо≤ (σ)s / ρа), Δ(σ) ~ (σ)s, возникают волны на l ≤ (σ)s / ρ с ε*, волны пробегают > 2 раз.
Vкр = ∫ (dσ / dε)0,5 dε , где ∫ от 0 до (ε)кр
Δ V max - соответствующее max пластичности.
При волновом нагружении определяют скорости, соответствующие интервалу Vmax пластичности для Al 350 – 450м/с, для|сталей V= 600 – 800м/с, для титана 1000 – 1100м/с.(скорости режимов сварки и штамповки взрывом)
определяют критическим скоростям Vкр δ = 0. разрушение происходит под углом 45° сколом для Al 600м/с, для|сталей V= 1200м/с, для титана 1300 м/с (скорости режимов резки взрывом)
№45 Испытания слоистых и волокнистых КМ
При испытании на сжатие листовых ВКМ возможна потеря устойчивости волокна и его изгиб, что разрушает материал ↑ (σ) и (ε)
При ↓ Vf и ↑ (σ)сж. происходит разрушение по «моде растяжения» - асимметричный изгиб волокон
При ↑ Vf и ↑ (σ)сж. Происходит разрушение по «моде сдвига» - симметричный изгиб волокон
1 (↓ Vf )– разрушение матрицы растяжением,
2 (↑ Vf )– разрушение зоны соединения за счет сдвиговых деформаций.