На главную

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

Статья по теме: Образованием микротрещин

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

Скачать полный текст

Наконец, значительное влияние на процесс разрушения могут оказать области пластичности и нелинейности, связанные с образованием микротрещин и общим ухудшением свойств материала. Существующие подходы механики разрушения не позволяют включить в анализ рассмотрение этих областей, за исключением тех случаев, когда их влияние учитывается интегральным образом.[1, С.234]

Таким образом, наличие обратимой составляющей ширины дифракционных линий может быть обусловлено только микроразрушением поверхностного слоя, образованием микротрещин. Эта подтверждается циклическим характером изменения относительной упругой деформации решетки от нагрузки при монотонном уменьшении величины блоков (рис. 25). Периодический характер зависимости ширины линий (110) и (220) a-Fe свидетельствует о том, что при разных нагрузках одно и то же число воздействий: индентора соответствует разному состоянию поверхности — различной степени ее упрочнения или разрушения.[2, С.51]

С другой стороны, можно представить себе упругий материал, подчиняющийся закону Гука в первом приближении. Растяжение образца сопровождается образованием микротрещин, т. е. увеличением параметра со, понимаемого, например, в смысле формулы (3.1). Диаграмма напряжение— деформация будет похожей на диаграмму идеально-пластического тела, и при нагружении образца различить эти две диаграммы будет невозможно. Но у упругого материала деформация в любой момент остается чисто упругой. (Нелинейность диаграммы есть следствие уменьшения площади поперечного сечения образца.)[9, С.13]

Еще сравнительно недавно механизм пластической деформации оставался загадкой. Сейчас ясно, что пластическая деформация, сопровождающаяся задержкой дислокаций, является своеобразным выражением упрочнения. Однако рост плотности дислокаций в локальных микрообъемах металла может привести к упрочнению только в том случае, если скопление дислокаций высокой плотности не сопровождается образованием микротрещин.[3, С.51]

Расчет долговечности при циклическом упругопластическом деформировании основан на использовании циклических деформационных характеристик материалов,, изменяющихся с числом циклов нагружения, и величины предельной пластичности при однократном статическом разрыве. Вследствие структурной неоднородности поликристаллических материалов, к которым относятся конструкционные стали и сплавы, при циклическом упруго-пластическом деформировании наблюдается неоднородность развития пластической деформации в отдельных зернах (или участках;) рабочей базы образца, нагружаемого в условиях однородного напряженного состояния. В результате в участках с повышенными значениями пластической деформации (по сравнению со средней) возникают предельные по накопленному повреждению состояния с образованием микротрещин. На основе экспериментального измерения локальных деформаций на поверхности образцу показана возможность описания рассредоточенного трещинооб-разования при малоцикловом нагружении (статья С. В. Серен-сена, А. Н. Романова и М. М. Гаденина). При этом показано так--же, что степень структурной неоднородности может быть описана через параметры нормального закона распределения микротвердости.[8, С.3]

Испытания волокон при растяжении показали, что они не могут остаться неповрежденными после выдержки более 1 с в расплавленном алюминии или 1 ч при 500° С. На скорость взаимодействия алюминия с бором, конечно, оказывают влияние легирующие примеси в алюминии и парциальное давление или активность кислорода в контакте с волокном. Основные легирующие элементы в алюминии, такие, как медь, марганец, кремний, магний, никель и железо, менее реакционноспособны по отношению к бору, чем алюминий. Положительная роль легирующих компонентов состоит в том, что они снижают температуру плавления и повышают жидкотекучесть расплава (например, при легировании кремнием [1]). Начальная стадия взаимодействия с расплавленным алюминием, вероятно, характеризуется скорее растворением поверхности бора, чем образованием соединений, наблюдаемых в более сильно поврежденных образцах. Такое растворение сопровождается образованием микротрещин, зависящим от скорости, с которой бор удаляется с поверхности волокна. Бор может быть удален диффузией в жидкости и конвекционными потоками. Каждый из этих параметров является функцией гомологической температуры, а конвекция связана с жидкотекучестью расплава. Поверхность поврежденных волокон видна на рис. 4. Повреждение, показанное на рис. 4, а, по-видимому, связано с растворением бора, и поверхность такого волокна похожа на поверхность неповрежденного волокна. Реплика поверхности раздела бор — алюминий, снятая в электронном микроскопе, иллюстрирует процесс накопления дефектов на поверхности волокон.[5, С.431]

Однако практически все виды объемного разрушения начинаются с поверхности. Ив случае объемного разрушения возможно взаимодействие поверхностного слоя с окружающей средой, которое оказывает влияние на процесс последующего разрушения. Роль поверхности в усталостном разрушении и пути повышения усталостной прочности материалов посредством соответствующей поверхностной обработки описаны в литературе, например в [71]. Развитие процесса разрушения при растяжении также происходит с поверхности. В качестве примера можно привести работу [163], в которой исследуются особенности развития микроскопических несплошностей в поверхностных слоях алюминия, деформированного растяжением. Относительное изменение плотности по сечению образца измерялось флотационным методом с использованием химической полировки. Изменение плотности по сечению имеет вид нисходящей кривой с максимумом на поверхности. Наибольшее изменение Др/р (в 2 раза), связанное с образованием микротрещин, происходит в слое толщиной 2—3 мкм, что позволяет авторам сделать вывод о важной роли поверхностного слоя при разрушении исследуемого материала.[2, С.106]

Вообще говоря, процесс разрушения эластомеров представляет собой весьма непростое явление. Это обусловлено, главным образом, тем, что реальные эластомеры являются сложными микрокомпозитами, основой которых являются хаотически переплетенные молекулярные цепи, сшитые в трехмерные сетки [272]. Молекулярные цепи имеют различную длину и жесткость, что позволяет говорить о слабой регулярности структуры эластомеров. Кроме того, эластомеры обычно содержат наполнители, т. е. некоторые добавки, например, к каучуку. Частицы наполнителя, имеющие различные формы и размеры, также распределены неравномерно. Таким образом, многочисленность и неопределенность отмеченных структурных факторов эластомеров не позволяет на сегодня создать общую теорию разрушения эластомеров. Поэтому существуют различные модели разрушения эластомеров, основанные на различных механизмах [89, 302]. Один из механизмов разрушения обусловлен образованием и ростом микротрещин в виде полостей в напряженной матрице в результате неоднородного распределения деформаций в наполненном или ненаполненном эластомере. Другой механизм связан с кооперативным разрывом взаимосвязанных высоконагруженных звеньев молекулярных цепей в частосетчатых и наполненных эластомерах и т. п. Так, или, иначе, основные механизмы разрушения эластомеров предполагают возникновение повышенной концентрации напряжений в местах образования микродефектов с последующим образованием микротрещин, их распространением, формированием и развитием макротрещины (трещины-лидера), приводящим к окончательному разрушению эластомера. При этом трещина будет распространяться, если скорость накопления упругой энергии превысит скорость диссипации энергии [302].[6, С.72]

Введение дисперсных наполнителей в термопласты с высокой энергией разрушения практически всегда приводит к ее снижению. Способность таких термопластов поглощать большое количество энергии в процессе разрушения обусловлена в первую очередь развитием пластических сдвиговых деформаций или образованием "микротрещин. Например, полиамиды обладают удельной поверхностной энергией разрушения от 103 до 10* Дж/м2, тогда как хрупкие стеклообразные полимеры типа отвержденных эпоксидных смол — около 102 Дж/м2. Дисперсные наполнители вводят в термопласты с высокой энергией разрушения для снижения их стоимости, повышения жесткости и прочности при сжатии и улучшения их технологических характеристик при переработке. При этом их прочность при растяжении и ударная вязкость снижаются вследствие уменьшения доли полимера в наполненной композиции.[4, С.84]

деформации оказываются проявлением синергетического эффекта микроскольжения отдельных дислокаций. На кривой зависимости прочностных характеристик твердого тела от плотности дислокаций (рис. 1.1) можно выделить две области высокой прочности: теоретическая прочность при отсутствии дефектов и область упрочнения (p«10n...10 см ), для которой характерно торможение дислокаций в результате взаимодействия связанных с ними и другими дефектами строения упругих полей; дальнейшее возрастание плотности дислокаций и прочностных характеристик материала ограничено процессом слияния дислокаций с образованием микротрещин, пор и т. д., приводящих к разрушению. Для материалов, работающих в условиях трения, существенное значение имеют обе отмеченные области. Многократное передеформирование поверхностного слоя при трении приводит к его упрочнению. Практически все методы упрочняющей обработки основаны на повышении энергии зарождения и перемещения дислокаций при увеличении их концентрации. Вместе с тем реально упрочнение материала при трении происходит негомогенно. Потенциал взаимодействия двух дислокаций, находящихся в параллельных плоскостях скольжения, таков, что устойчивое положение равновесия достигается при их расположении друг над другом [81 ]. При рассмотрении ансамбля дислокаций энергетически выгодно образование дислокационных рядов.[7, С.5]

верхностные водородные блистеры, которые при испытании с постоянной скоростью деформирования разрушались с образованием микротрещин, перпендикулярных действующей нагрузке.[10, С.56]

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. Геракович К.N. Неупругие свойства композиционных материалов, 1978, 296 с.
2. Марченко Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении, 1979, 120 с.
3. Рудой Б.N. Композиты, 1976, 144 с.
4. Бабаевского П.Г. Промышленные полимерные композиционные материалы, 1980, 472 с.
5. Браутман Л.N. Композиционные материалы с металлической матрицей Т4, 1978, 504 с.
6. Левин В.А. Избранные нелинейные задачи механики разрушения, 2004, 408 с.
7. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев, 1991, 208 с.
8. Лютцау В.Г. Структурные факторы малоциклового разрушения металлов, 1977, 144 с.
9. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения, 1987, 80 с.
10. Стеклов О.И. Испытания сталей и сварных соединений в наводороживающих средах, 1992, 129 с.

На главную