Испытания на трещиностойкость и сопротивление хрупкому разрушению

Трещиностойкость

Трещиностойкостью называют свойство материалов сопротивляться развитию трещин при механических и других воздействиях. Трещины в материалах могут быть металлургического и технологического происхождений, а также возникать и развиваться в процессе эксплуатации. В случае возможности хрупкого разрушения для безопасной работы элементов конструкций и машин необходимо количественно оценивать размеры допустимых трещиноподобных дефектов. Для оценки размера допустимого дефекта необходимо знать количественную характеристику трещиностойкости материала.

Количественной характеристикой трещиностойкости материала является критический коэффициент интенсивности напряжений в условиях плоской деформации[1] в вершине трещины Ки.. На практике 7С используют для определения связи между разрушающими напряжениями и размерами дефектов в элементе конструкции. Определяют Кс испытанием специальных образцов с предварительно выращенной усталостной трещиной (ГОСТ 25.506—85). На рис. 3.13 изображена схема компактного образца с надрезом и выращенной усталостной трещиной для определения К1(.. Образец подвергается внецентренному растяжению (рис. 3.14, а) с автоматической регистрацией диаграммы «нагрузка (Р) — раскрытие берегов

Схемы прямоугольного компактного образца для определения K

Рис. 3.13. Схемы прямоугольного компактного образца для определения Kic:

1 — трещина усталости; 2 — датчик раскрытия

надреза образца (V)» (рис. 3.14, б). При обработке диаграммы из начала координат проводят секущую, тангенс угла наклона которой на 5% меньше тангенса угла наклона начального прямолинейного участка диаграммы. Определяют нагрузку Pq (см. рис. 3.14, б), затем по излому разрушенного образца оценивают длину трещины /. По полученным значениям Pqm I рассчитывают коэффициент интенсивности напряжений Kq (МПа-Ум):

где t, W — толщина и ширина образца соответственно; f(l/W) функция значений 1/W.

Значение Kq принимается за критический коэффициент интенсивности напряжений Кс, если выполняются условия

Рис. 3.14. Схемы внецентренного растяжения компактного образца (а), типичной диаграммы «Р — V» (б)

где tc толщина разрушенного образца в зоне максимального сужения.

Если условия (3.15) не выполняются, то необходимо взять образец с большей толщиной и повторить испытания.

Значения критического коэффициента интенсивности напряжений К,с и предела текучести ст02, определенные при комнатной температуре (Г = 293 К) для некоторых конструкционных материалов, приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Значения Kic и ст0,2 для некоторых конструкционных материалов

Название материала

Марка

Ки, МПа-л/м

Сто.2, МПа

Легированная сталь

25ХНЗМФА

120

745

Титановый сплав

ВТЗ-1

52

1010

Алюминиевый сплав

Д-16

33

290

  • [1] Под плоской деформацией понимают деформацию, которая развивается в одной плоскости и запрещена по толщине образца.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >