Механизм хрупкого разрушения

Механизм хрупкого разрушения

Механизм хрупкого разрушения Механизм хрупкого разрушения в сопромате  Механизм хрупкого хрупкого  в сопромате  хрупкого




Механизм хрупкого разрушения




Механизм хрупкого разрушения в году Гриффит предложил следующее объяснение хрупкого разрушения. Представьте себе тарелку достаточно большого размера. Его толщина равна для удобства. Эта пластина растягивается в одном направлении напряжением а, а концы закрепляются, как показано на рисунке . .Потенциальная энергия на единицу площади пластины равна , а общая потенциальная энергия получается путем умножения этой величины на площадь. Теперь представим, что трещина возникла в пластине в направлении, перпендикулярном направлению удлинения. Это трещина большинства пластин, а не Это не приводит к существенному изменению распределения напряжений вблизи поверхности материала. крекинг общий уровень напряженности. Ближе к краю, наоборот, происходит концентрация напряжений.

Поскольку единственным линейным размером, характеризующим трещину, является ее длина, потенциальная энергия всей пластины должна быть уменьшена на , а произведение определенной энергии на определенную площадь. И е Гриффитс нашел величину, равную , используя решение задачи теории упругости о растяжении полосы с трещинами, но это не критично. Поскольку рост трещины сопровождается уменьшением потенциальной энергии пластины, трещины имеют тенденцию расти бесконечно, так как каждый объект стремится принять состояние с минимальной потенциальной энергией. Однако образование свободных поверхностей связано с появлением энергии поверхностного натяжения. Величина поверхностного натяжения равна. Представим, что трещина длины увеличилась только на . в этом случае потенциальная энергия уменьшается на величину , а энергия поверхностного натяжения увеличивается.

Если оказывается, что уменьшение потенциальной энергии больше, чем увеличение поверхностной энергии, то трещины возникают естественным образом. Так и будет . приравнивая эти значения, можно определить критическую длину трещины. Из уравнения , это выглядит так с точки зрения этой теории прочность материала на хрупкое разрушение определяется наличием микротрещин. Введя длину микротрещины в уравнение вместо , можно определить напряжение , приводящее к росту этой трещины и ее хрупкому разрушению. Теория Гриффита дает описание так называемых масштабных эффектов, наблюдаемых при хрупком разрушении. Этот эффект обусловлен тем, что напряжение разрушения малого образца выше напряжения разрушения большого образца, а большое изделие разрушается со значительно меньшим напряжением, чем то, которое можно считать приемлемым на основании лабораторных экспериментов образца из того же материала. Размеры микротрещин внутри материала различны, их распределение носит случайный характер и подчиняется закону статистики.

Большие трещины встречаются редко, но для того, чтобы начать разрушение согласно теории Гриффита, достаточно иметь очень мало трещин длиной, превышающей критическую длину. Вероятность обнаружения такой трещины в теле значительного объема больше, чем в теле малого размера. Эти соображения привели к разработке статистической теории большого числа прочностей, зависимость которых от величины и величины напряжений разрушения оценивается с помощью теории вероятностей. Теория Гриффита была экспериментально проверена, чтобы получить удовлетворительные результаты для стекла, твердого аморфного материала, который не проявляет значительных пластических свойств.

разрушение, что сопровождается развитием пластических деформаций в материале вики



Примеры решения в задачах



Для металлов теория первоначальной формы практически не применима. В нормальных условиях разрушению металлов всегда предшествует некоторая пластическая деформация, что создает вопрос о том, может ли пластическая деформация привести к появлению и развитию трещин хрупкого разрушения. из возможных схем такого рода были рассмотрены Строу. Прежде всего, следует отметить, что вблизи окаймленных дислокаций всегда имеется зона растягивающих напряжений, и если дислокация положительна, то растягивающее напряжение является наибольшим, а под ним проходит вертикальная линия, проходящая через центр дислокации. Это видно из картины образования краевых дислокаций, показанной на рисунке.

Группа дислокаций, произведенных источником Франклина Рида и задержанных препятствием, как показано на рисунке , может быть представлена как группа дислокаций здания, показанных на рисунке . Повторите со и цифрой. Растягивающее напряжение создается в области под препятствием, где экстремальные дислокации вступают в контакт. Так как эти напряжения суммируются из всех дислокаций, то они возрастают с их числом, а последнее возрастает с увеличением тангенциального напряжения плоскости скольжения. Самое лучшее растяжимое усилие получено. Какойто прямой депутат. Эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы образовать трещину вдоль .Тогда вы получите напряжение сдвига дислокации на плоскости скольжения, где появляется трещина.

Как видим, для образования трещин требуется достаточно большое количество дислокаций. Длина трещины Его тг Эта трещина, в отличие от рассмотренной в схеме, находится в равновесии, и ее длина сохраняется. Это объясняется тем, что она соответствует минимальному значению потенциальной энергии. Последующее развитие идей Гриффита заключается в следующем окончания трещин отвечают за концентрацию напряжений, которая достигает очень большой величины в упругом ., в связи с тем, что вблизи конца трещины образуется область пластической деформации, а при распространении трещины эта область смещается, все новые объемы материала пластически деформируются, после чего нагрузка снимается и в упругое состояние . в этом случае необратимая работа сделана. Очевидно, что размер этой работы пропорционален увеличению длины трещины. Если последнее увеличивается на , то работа пластической деформации представляется точно так же, как и увеличение энергии поверхностного натяжения.

Понимая энергию поверхностного натяжения на единицу площади, а не половину этой энергии и работу пластической деформации при распространении трещин на единицу длины, уравнения. Поэтому значение, согласно экспериментальному решению, необходимо считать определенным материалом. Анализ пластического напряженного состояния в конце трещины и теоретический расчет величины пластической деформации затруднены. Модифицированная теория Гриффита дает более реалистичную оценку условий образования микротрещин в ответ на дислокационные механизмы и длины равновесных трещин на основе уравнения.

С другой стороны, эта теория объясняет распространение трещин в мягких стальных конструкциях, что иногда приводит к очень серьезным авариям. Известны и описаны в литературе случаи, когда огромный резервуар для хранения нефтепродуктов взрывался сверху донизу без выраженной пластической. Видимо, разрушение началось в стрессовых, интенсивных или случайных местах Дефекты, и первые трещины казались неустойчивыми. В е годы, во время войны, когда корабли в американском флоте буквально ломались пополам, произошло несколько аварий.

Методические указания и учебники решения и формулы
задачи и методички
теория


разрушения без следов пластических деформаций в материале. вики