Живучесть конструкций

Под живучестью понимают долговечность конструкций с трещинами. Мы рассмотрели условия, при которых начинается самопроизвольное мгновенное распространение трещины (разрушение тела), но ничего не сказали о механизме подрастания трещины до критических размеров. Перечислим три основных механизма подрастания трещин: коррозия, ползучесть, усталость.

Если коррозия заметно действует в агрессивных средах, ползучесть — при высоких температурах, то усталость материалов при действии переменных нагрузок в гой или иной степени присутствует во всех конструкциях и является главным механизмом подрастания трещин.

Для оценки скорости распространения трещины используют данные экспериментов. На рис. 18.5, а показана зависимость длины трещины / от числа циклов нагружения N. Для удобства последующих расчетов эту кривую перестраивают (рис. 18.5, б) в координатах lg(d//diV)-lg(A/0. Здесь d//djV— скорость распространения трещины; АК = Kmax — Kmin размах изменения коэффициента интенсивности напряжений тгх и Kmin коэффициенты интенсивности напряжений при максимальной и минимальной нагрузках цикла).

Рост трещины при испытаниях материала на усталость

Рис. 18.5. Рост трещины при испытаниях материала на усталость

Кривую на рис. 18.5, б можно представить в виде трех участков. Небольшой участок 1 определяет порог, до которого макротрещина не растет (идет накопление микроповреждений). Участок 2 в логарифмических координатах — равномерный рост трещины, участок 3 — ускоренный рост трещины до разрушения. Равномерный рост трещины можно описать уравнением прямой линии: lg(d//d/V) = С+ng(AK) или после потенцирования

По формуле Пэриса (18.11) можно определить время (число циклов нагружения) подрастания трещины до критических размеров.

Необходимо периодически осматривать конструкции для своевременного обнаружения видимых трещин. Если трещина обнаружена, рассчитывают ориентировочную долговечность конструкции по формуле Пэриса. По результатам расчета необходимо снизить нагрузку для увеличения долговечности и (или) принять меры по ремонту конструкции.

Для «залечивания» трещины можно приварить накладку в месте обнаружения трещины; заварить область вершины трещины; засверлить вершину трещины. При увеличении радиуса при вершине трещины уменьшается концентрация напряжений и соответственно прекращается рост трещины.

Существуют и разрабатываются и другие методы повышения живучести конструкций. Задача повышения живучести конструкций чрезвычайно актуальна, так как внезапное разрушение конструкций часто приводит к катастрофическим последствиям.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >