14. Виды разрушения: понятия о вязком и хрупком разрушении
Усталостью называется разрушение металлов под действием повторных нагрузок. Оно происходит у пружин автоматики. Большая часть поломок деталей вызвана усталостью материала. Усталостное разрушение развивается в деталях, работающих при напряжениях меньше предела текучести материала.
Упругопластическая деформация при достижении достаточно высоких напряжений может завершиться разрушением тела. Процесс разрушения состоит из нескольких стадий: зарождение микротрещин, образование макротрещин, распространение макротрещины по всему сечению тела.
В общем случае различают вязкое и хрупкое разрушения. Вид разрушения зависит от многих факторов: состава металла, его структурного состояния, условий нагружения и температуры. Вид разрушения вязкий или хрупкий определяют в результате изучения изломов. Хрупкое разрушение характеризуется ручьистым изломом. Вязкое разрушение происходит срезом под действием касательных напряжений и сопровождается значительной пластической деформацией. Для вязкого разрушения характерен волокнистый (матовый) излом детали или образца. Хрупкое разрушение происходит под действием нормальных растягивающих напряжений, вызывающих отрыв одной части тела от другой без заметных следов макропластической деформации.
Для хрупкого разрушения характерен кристаллический (блестящий) излом. Хрупкому разрушению предшествует пластическая деформация до достижения трещины критического размера и затем хрупкое бездислокационное разрушение. Хрупкое разрушение – это самопроизвольный процесс.
Возникновение микротрещин при вязком и хрупком разрушениях происходит путем скопления дислокаций перед границами зерен или другими препятствиями (неметаллические включения, карбидные частицы, межфазовые границы), что приводит к концентрации напряжений. При анализе микроструктуры различают транскристаллитное (по телу зерна) и интеркристаллитное (по границам зерен) разрушения. Разрушение металла в условиях эксплуатации конструкций и машин может быть не только вязким или хрупким, но и смешанным – вязкохрупким.
Материалы разрушаются по разному в случаях усталости и при однократных нагрузках. Разрушение характеризуется отсутствием в изломе внешних признаков пластической деформации, т. е. в целом усталостный излом имеет характер хрупкого излома. Однако в микрообъемах и тонких слоях сечения нагруженного образца могут быть пластические деформации, которые приводят к зарождению трещин. Данные трещины, постепенно развиваясь и распространяясь, приводят к окончательному разрушению материала. В случае усталостного нагружения начало пластической деформации, вызванное движением дислокаций, может быть при напряжениях меньше предела текучести. При увеличении числа циклов нагружения увеличивается плотность дислокаций, в первую очередь, в поверхностных слоях. Тонкие линии скольжения на поверхности превращаются в характерные полосы, профиль которых представлен в виде выступов и впадин. Глубина впадин в зависимости от времени испытания может достигать 10–30 мкм. При образовании устойчивых полос скольжения происходит чередование областей с высокой и низкой плотностью дислокаций.
Усталостные трещины зарождаются в поверхностных впадинах. Один из возможных механизмов образования выступов и впадин связан с круговым движением винтовых дислокаций. Винтовая дислокация перемещается из одной плоскости в другую по замкнутому контуру при помощи поперечного скольжения. В итоге дислокация выходит на поверхность, на которой образуются выступы и впадины.
Микротрещины при циклическом нагружении зарождаются на начальной стадии испытания за счет притока вакансий и последующего возникновения и слияния микропор. В образце может образоваться большое количество микротрещин. Но в дальнейшем развиваются не все микротрещины, а лишь те, у которых имеются наиболее острые вершины и которые наиболее благоприятно расположены по отношению к действующим напряжениям. К окончательному разрушению образца приводит самая длинная, острая и глубокая трещина, распространяясь по сечению образца: для усталостного излома образца характерно наличие зоны прогрессивно растущей трещины и зоны окончательного излома. В зоне прогрессивно растущей трещины наблюдаются полосы в виде изогнутых линий. Полосы образуются в результате рывков и задержек движения трещины вследствие упрочнения металла у ее основания и расширения ее фронта. На процесс разрушения при циклических нагрузках существенное влияние оказывают концентраторы напряжений. Концентраторы напряжений могут быть конструктивными (резкие переходы от сечения к сечению), технологическими (царапины, трещины, риски от резца), металлургическими (поры, раковины). Независимо от своего происхождения концентраторы напряжений в той или иной степени снижают предел выносливости при одном и том же уровне переменных напряжений. Для оценки влияния концентратора напряжений на усталость испытывают гладкие и надрезанные образцы при симметричном цикле напряжений. Надрез на образце выполняется в виде острой круговой выточки.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Приложение I ПОНЯТИЯПриложение I ПОНЯТИЯ Апогей — максимальная высота эллиптической орбиты космического аппаратаАэродинамическое качество- безразмерная величина, являющаяся отношением подъемной силы самолета к лобовому сопротивлению или отношением коэффициентов этих сил при угле
1.2. Основные понятия1.2. Основные понятия Опасность– воздействие или угроза поражающего (деструктивного) воздействия неблагоприятных процессов, явлений, событий, иных внешних и внутренних факторов на учащихся и персонал ОУ, их жизнь, здоровье, права и свободы, имущество и окружающую
6.2. Основные понятия6.2. Основные понятия Терроризм – насилие или угроза его применения в отношении физических лиц или организаций, а также уничтожение (повреждение) или угроза уничтожения (повреждения) имущества и других материальных объектов, создающие опасность гибели людей, причинение
4. Практическое использование понятия идеальности4. Практическое использование понятия идеальности Кудрявцев А. В. Идеальность — одно из ключевых понятий Теории решения изобретательских задач. Понятие идеальности составляет суть одного из законов (закон повышения идеальности), а также лежит в основе иных законов
Предохранение древесины от гниения и разрушенияПредохранение древесины от гниения и разрушения Строительные и химические меры по защите древесины должны планироваться своевременно и тщательно, чтобы заранее защитить пиломатериалы от разрушения грибами и насекомыми.При определении деревозащитных мер следует
2.1. Понятие понятия2.1. Понятие понятия Рассмотрим такую нервную сеть, которая на входе имеет много рецепторов, а на выходе — всего один эффектор, так что нервная сеть делит множество всех ситуаций на два подмножества: ситуации, вызывающие возбуждение эффектора, и ситуации, оставляющие его в
7.15. Понятия-конструкты7.15. Понятия-конструкты Понятия, подобные понятию «пространственное отношение», опираются на действительность не непосредственно, а через посредство промежуточных языковых построений, они становятся возможными в результате определенной языковой конструкции. Поэтому
Предохранение древесины от гниения и разрушенияПредохранение древесины от гниения и разрушения Строительные и химические меры по защите древесины должны планироваться своевременно и тщательно, чтобы заранее защитить пиломатериалы и заготовки для поделок от разрушения грибами и насекомыми.При определении
2.1. Основные понятия и определения2.1. Основные понятия и определения Что же такое качество? Вопросу определения термина «качество» отводится достаточно много места как в нашей, так и в зарубежной научной литературе. Как философская категория качество выражает неотделимое от бытия предмета его
4.9 о факторе падения при разрушении промежуточного крепления4.9 о факторе падения при разрушении промежуточного крепления Если исключить вероятность опасных для веревки падений, которые случаются в результате грубых ошибок или невнимательности, динамические нагрузки возможны при разрушении какого-либо промежуточного
1.1. Основные понятия1.1. Основные понятия Информация—это сведения обокружающеммиреи протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством для нужд человека. Информация необходима каждому как условие и как средство существования человека в обществе. И поэтому
1. Основные понятия и определения1. Основные понятия и определения Невозможно представить себе современную жизнь, идет ли речь о промышленности, других секторах экономики или просто о быте населения, без применения или использования технических приборов.За каждым техническим изделием стоит
2. Основные понятия и определения2. Основные понятия и определения 2.1. Назначение устройств По своему назначению принципиально все баки можно разделить на две большие подгруппы: баки для компенсации температурных расширений теплоносителя и баки для работы с хозяйственной и питьевой (холодной) водой,