На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Образования микротрещин

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

При изучении образования микротрещин в 'полистироле в присутствии бутанола было установлено, что скорость релаксации напряжения значительно меньше у высокомолекулярного полимера, чем у низкомолекулярного. Этого следовало ожидать, так как в полимере после начала образования микротрещин нагрузку несет значительно меньшее число цепей, чем в исходном полимере. Кроме того, микротрещины, действуя как концентраторы напряжения, еще больше, увеличивают нагрузку на отдельные макромолекулы: Перенапряженные цепи или разрываются, или проскальзывают, что приводит к релаксации напряжения. Следовательно, в стеклообразном состоянии образование микротрещин играет важнейшую роль в процессах ползучести и релаксации напряжения [84, 85]. Образование микротрещин по крайней мере частично может служить причиной того, что ползучесть при растяжении всегда больше, чем при сжатии, поскольку при сжатии образование микротрещин маловероятно [86].[20, С.67]

А'С — линия начала образования микротрещин; N к — критическое число циклов, при достижении которого при напряжении, весьма близком к пределу выносливости, начинают возникать необратимые искажения кристаллической решетки и субмикроскопические трещины; ок -критическое напряжение усталости, при котором разрушение наступает за JVR циклов; а —циклическая константа разрушения (отрезок ВС'), равная разности между критическим напряжением и напряжением предела выносливости, выраженных в касательных напряжениях (о= tK—t_i).[6, С.84]

На стадии стабилизации неупругой деформации завершается процесс образования микротрещин. Из многочисленных трещин дальнейшее развитие получают в основном те, которые достигли до этого момента наибольших размеров. Число-трещин, получивших дальнейшее развитие, зависит от уровня приложенных напряжений и от материала. Если для стали 45 даже при напряжениях, близких к пределу выносливости, можно наблюдать несколько десятков развивающихся трещин, то для стали 12ХНЗА разрушение в этом случае сводится к распространению одной или нескольких трещин. Причем увеличение их размеров, как уже отмечалось, происходит вследствие объединения микротрещин магистральной трещиной, а также вследствие собственного ее роста. Поэтому заметного увеличения параметра q не наблюдается, что и обусловливает, по-видимому, постоянство Дун на стадии стабилизации. Возрастание суммарной длины трещин перед разрушением приводит к увеличению неупругой деформации за цикл.[16, С.52]

На образцах без защитного покрытия поверхностный слой металла достигает наибольшего упрочнения в процессе деформации раньше сердцевины и вступает в стадию постепенного разупрочнения под влиянием образования микротрещин, вызванных межкристаллитной коррозией (см. рисунок, а). Покрытие, предохраняя поверхность металла от окисления и межкристаллитной коррозии (см. рисунок, б), повышает работоспособность металла при высоких температурах.[4, С.267]

Кривые контактной усталости при пульсирующем контакте строятся для партии одинаковых образцов, испытанных при одинаковых средних напряжениях цикла (crzmax)m- За критерий разрушения при испытаниях по схеме «пульсирующий контакт» принимается интервал времени до образования микротрещин в зоне контакта. Но так как фиксация первой микротрещины затруднительна и при исследовательских испытаниях допустимы иные критерии разрушения, то нами рекомендуется использовать момент образования пит-тингов по контуру пятна контакта. Для более точного определения числа циклов нагружения, при котором образуются первые питтин-ги, в процессе испытания образца строится график Dn = /C/Vii)> где Dn — диаметр пятна контакта (мкм), измеряемый с помощью микроскопа, NH — число циклов нагружения (рис. 3.16). В момент ускорения питтингообразования (начало третьей стадии развития разрушения) происходит резкое увеличение пятна контакта, что означает начало разрушения при заданном уровне напряжения цикла. Определив таким образом количество циклов нагружения, при которых происходит контактно-усталостное разрушение на различных уровнях напряжений, строится график контактной усталости в координатах (Tzmax = f(Nn).[5, С.47]

Аналогичные исследования Г. С. Быструшкин провел на образцах и деталях из стали ЭИ961/для чего использовал резонансный прибор с накладной катушкой, работающий на частоте 60 кгц [Л. 9]. Были построены диаграммы усталостного разрушения с граничными линиями (кривой Велера, линией образования микротрещин, линией образования субмикротрещин, линией упрочнения). В. В. Нюхалов исследовал поведение сталей 45Х, У8А с помощью структуроскопа ЭМИД-4 и показал, что сигнал этого прибора мало зависит от характера усталостных испытаний.[7, С.165]

Вероятность набора скопления дислокаций одного знака должна быстро уменьшаться при образовании клубков и сплетений дислокаций на второй стадии упрочнения и практически исключается на третьей стадии при сформировании ячеистой структуры. Поэтому в качестве верхней границы области образования микротрещин (области Л) на диаграмме ИДТ выбрана полоса деформаций между кривыми 4 и 5.[3, С.221]

Исследование закономерностей структурныхГизменений поверхностного слоя стали 45, испытанной на модели фрикционного контакта в интервале контактных давлений crs •< qm < НВ, выявило периодический характер накопления пластической деформации. Такой характер зависимости свидетельствует о периодическом упрочнении и разрушении поверхностного слоя путем образования микротрещин. По мере роста числа воздействий индентора количество микротрещин увеличивается, приводя в дальнейшем к отделению частиц износа. Из полученных результатов следует, что разрушение происходит при небольшом (единицы и десятки) числе воздействий индентора в условиях малоцикловой усталости. Как уже отмечалось, при циклической деформации все стадии процесса разрушения (пластическая, пластически-деструкцион-ная и стадия образования магистральной трещины) наглядно проявляются при построении зависимости типа Р"!—б1/2 (см. рис. 16).[8, С.67]

Важное значение в повышении прочностных свойств при ТМО имеет также степень чистоты шихтовых материалов [22]. Прочностные свойства сталей, выплавленных в вакууме из чистых исходных материалов, после ТМО повышаются дополнительно благодаря увеличению запасов пластичности в аустенитном состоянии и после закалки мартенсита, что, в свою очередь, уменьшает вероятность образования микротрещин в процессе ТМО [22] и при последующей эксплуатации стали.[2, С.17]

В ряде случаев заключительная стадия РУТ сопровождается хрупкими скачками трещины, количество которых возрастает с понижением температуры испытания. Предполагают, что это связано с тем, что главное растягивающее напряжение при раскалывающем разрушении возникает не в вершине распространяющейся трещины, а на расстоянии 1 -2 диаметров зерна впереди нее. В этом случае в изломе появляется узкая зона, в пределах которой имеются фрактографические признаки образования микротрещин впереди магистральной трещины.[1, С.64]

Таким образом, качественная картина развития трещин в композитах может выглядеть следующим образом. В матрице, возмущенной присутствием стохастически распределенных неоднородн остей, инициируется цилиндрическая ударная волна, которая по мере продвижения от канала разряда вырождается в волну сжатия. Эти волны, набегая на неоднородности, создают вокруг них локальные области повышенных напряжений, которые могут вызвать разупрочнение границы включение-матрица, вплоть до образования микротрещин. Рост трещин, которые в нашем случае начинаются от источника нагружения и развиваются радиально к периферии образца, происходит под действием упругой энергии, запасаемой в матрице. От канала разряда отходит определенное количество трещин, зависящее от параметров нагружения (максимального давления в канале разряда), а магистральными, т.е. прорастающими до конца образца, становятся те, которые направлены в сторону наиболее опасного сечения. Роль источника информации для определения предпочтительного направления развития трещин могут играть волны релаксации напряжений, интенсивность излучения которых наибольшая из областей расположения включений. Волны напряжений, генерируемые развивающейся магистральной трещиной, взаимодействуют с дефектными структурами в областях неоднородностей, также ориентируя движение трещин на включения. Таким образом, следует[11, С.140]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Терентьев В.Ф. Циклическая прочность металлических материалов, 2001, 106 с.
2. Иванова В.С. Новые пути повышения прочности металлов, 1964, 120 с.
3. Трефилов В.И. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов, 1987, 248 с.
4. Труды А.Н. Температуроустойчивые защитные покрытия, 1968, 356 с.
5. Тушинский Л.И. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий, 1986, 216 с.
6. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний, 1978, 304 с.
7. Дорофеев А.Л. Индукционная структуроскопия, 1973, 178 с.
8. Марченко Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении, 1979, 120 с.
9. Материалы М.К. Механическая усталость металлов, 1983, 440 с.
10. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела Том 1, 1975, 832 с.
11. Курец В.И. Электроимпульсная дезинтеграция материалов, 1976, 326 с.
12. Колбасников Н.Г. Теория обработки металлов давлением, , 311 с.
13. Бокштейн С.З. Строение и свойства металлических сплавов, 1971, 496 с.
14. Веронский А.N. Термическая усталость металлов, 1986, 129 с.
15. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении, 1988, 280 с.
16. Трощенко В.Т. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении, 1987, 255 с.
17. Голбдштеин М.И. Специальные стали, 1985, 408 с.
18. Любин Д.N. Справочник по композиционным материалам Книга 2, 1988, 581 с.
19. Бабаевского П.Г. Промышленные полимерные композиционные материалы, 1980, 472 с.
20. Нильсен Л.N. Механические свойства полимеров и полимерных композиций, 1978, 312 с.
21. Левин В.А. Избранные нелинейные задачи механики разрушения, 2004, 408 с.
22. Белоглазов С.М. Наводороживание стали при электрохимических процессах, 1975, 412 с.
23. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев, 1991, 208 с.
24. Гудков А.А. Трещиностойкость стали, 1989, 377 с.
25. Лозинский М.Г. Новые направления развития высокотемпературной металлографии, 1971, 169 с.
26. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения, 1987, 80 с.
27. Стеклов О.И. Испытания сталей и сварных соединений в наводороживающих средах, 1992, 129 с.
28. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов, 2003, 257 с.
29. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин, 1989, 257 с.

На главную