книги / Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкций

хрупкое разрушение конструкции, обладающей большим запасом упругой энергии, приведет к полному разрушению. Однако возможны случаи, когда необходимо учитывать характеристику материала, называемую

наплавленного металла или зоны термического влияния меньше, чем основного металла. Разрушение сосуда может начаться в этом случае

чину. При наличии значений К|0 материала для анализа прочности кон­ струкций, в которых возможно образование бегущих трещин, приемлем обычный анализ механики разрушения [7 6 ] .

трещины, так что в характеристику материала должны входить не толь­

ко напряжение, но и размеры трещины, в чем и заключается сущность характеристики К . Возмож ность предотвращения разрушения массивных

деталей конструкций, содержащих дефекты, с помощью условия разру­

механики разрушения базируются на образовании плоских поверхностей разрушения, перпендикулярных поверхности тела. Теоретические реше­ ния для определения коэффициента интенсивности напряжений К при

смешанном или косом изломе не разработаны, что практически не дает возможности использовать характеристики Кс .

Вторая и также важная причина предпочтительного использования

меняется с толщиной, но и довольно существенно зависит от ширины образца и длины исходной трещины. Для определения действительных

та технических условий по определению сопротивления распространению трещин при плоской деформации для тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения [ 8 0 ] .

Основная цель указанных технических условий состоит в установ­ лении единых требований к испытаниям образцов и методике расчета

Эти испытания в отличие от обычных механических испытаний со­

держат два этапа: образование усталостной трещины и распростране­ ние трещины до разрушения образца при статическом нагружении.

Размеры образцов для таких испытаний определяются условиями, обес­ печивающими получение действительных результатов.

Действительные значения К^с позволяют, пользуясь методами линей­

ной механики разрушения [ 5 9 ] , оценить опасность хрупких разрушений

конструкций. Подобной расчетной оценке должны подвергаться конс'г- рукции, в которых при наличии дефектов разрушения м огут происходить в условиях плоской деформации, например роторы турбин и генерато­ ров, насадные диски, бандажные кольца, корпуса реакторов, другие толстостенные сварные изделия или конструкции меньших сечений из высокопрочных материалов.

Методика включает в себя рекомендации по конструкциям образцов, последовательности испытаний и обработке экспериментальных данных для определения сопротивления распространению трещины при плоской деформации К^с , а также требования к экспериментальному оборудова­

нию. Методика пригодна для измерения характеристик основного м ате­ риала, наплавленных материалов и зон термического влияния при сварке.

Основные требования к размерам образцов определяются упоминав­ шимся выше условием (1 1 .1 7 ) . Экспериментальное обоснование необхо­

быть использованы в зависимости от конкретных условий испытаний и материала.

При определении сопротивления развитию трещин конкретных заго­ товок образцы должны вырезаться из наиболее напряженных мест де­ талей, а направление надреза в образцах должно быть перпендикулярно направлению главных напряжений. Образцы механически обрабатывают­ ся до необходимых размеров. Если механическая обработка материала затруднена, образец следует изготовить с припуском порядка 0 ,5 мм в отожженном состоянии, который снимается механически после терми­ ческой обработки.

Усталостная трещина создается от надреза. При изготовлении пря­ мого надреза радиус у вершины должен быть не более ОД мм*. Зарож­

смотреть возможность свободного вращения роликов относительно цен­ тров. Диаметры опорных роликов следует принять в пределах ( 1 /3 - 1)W.

При испытании опорные ролики должны быть равноудалены с точ­ ностью до 0 ,5 % S (здесь 5 - расстояние между осями роликов) от оси приложения изгибающей силы. Плоскость надреза необходимо

бовой тяги. Захват, соединяемый с образцом пальцем, следует изго­ тавливать из термообработанной стали типа 40ХН, а пальцы и резь­ бовые тяги - из термообработанной стали типа ЗОХГСА. Резьба на тяге в месте присоединения ее к образцу обрабатывается шлифованием для увеличения стойкости резьбы при циклическом нагружении в про­ цессе создания усталостной трещины.

Образец II типа для внецентренного растяжения испытывается при передаче усилий через два захвата и пальцы. Конструкция захватов приведена на рис. 4 9 .

Усталостная трещина должна наноситься на образец, полностью тер­ мически и механически обработанный. Конечная длина усталостной тре­ щины должна находиться в пределах (0 ,4 5 - 0 ,5 5 ) W.