Оценка сопротивляемости металла движению трещины путем определения волокнистости излома

Данная оценка представляет собой приближенную неэнергетическую характеристику.

Установлено, что характер излома зависит от объема металла, вовлечен­ного в пластическую деформацию при разрушении. Хрупкие участки соответ­ствуют малой пластической деформации подповерхностных слоев, вязкие во­локнистые изломы, наоборот, свидетельствуют о большой пластической де­формации металла, указывающей на большую работу, израсходованную при разрушении.

Виды изломов приведены на рисунке 2.31

Рисунок 2.31 – Виды изломов призматических образцов

а – хрупкий излом, б – полухрупкий излом, в – вязкий излом

Между работой, затраченной на распространение трещины, площадью волокнистых участков излома имеется примерно пропорциональная зависимость. После испытаний, например, на ударный изгиб определяют пло­щадь, занимаемую волокнистым изломом (например, с помощью измерительного микроскопа или лупы). Пусть это площадь F_В , отношение -будет процентом волокнистости излома. Метод применим только для сравнительных испытаний, оценка производится косвенно.

Резкое уменьшение площади волокнистых участков в изломе при понижении температуры свидетельствует о резком уменьшении работы разрушение и снижении сопротивляемости металла разрушению. Поэтому в ряде случаев волокнистость излома используется как характеристика для определения кри­тических температур перехода в хрупкое состояние.

Влияние дефектов на работоспособность сварных конструкций

Формирование сварных соединений в процессе сварки происходит под влиянием большого числа факторов, которые обуславливают следующее:

а) форма и размеры сварных швов всегда имеют отклонение от проектов;

б) радиусы сопряжении ( r ) колеблются в широких пределах;

в) нарушение сплошности металла сварных соединений из-за появления пор, шлаковых включений, окисных пленок, трещин, наплавлений и т.д.

г) соединения могут иметь подрезы и наплывы.

Степень влияния дефектов и различных отклонений на работоспособ­ность конструкции неодинаковы, поэтому не всякие отклонения и не всегда яв­ляются недопустимыми дефектами. Граница между теми и другими выбрана, исходя из теоретических и экспериментальных исследований влияния отклоне­ний на эксплуатационные свойства сварных изделий.

Проблема влияния дефектов на прочность сварных соединений крайне сложна и многопланова. Решить ее можно, учитывая условия эксплуатации, ха­рактер дефекта и свойства металла сварного соединения. Поэтому исследова­ния в области влияния дефектов на прочность группируются вокруг отдельных направлений.

Наибольшее влияние дефекты оказывают при переменных нагрузках. При статических нагрузках вопрос о влиянии дефектов на прочность, в боль­шинстве случаев, сводится к вопросу о чувствительности металла к концентрации напряжений. Общепринятого определения понятия чувствительности металла к концентрации напряжений не существует. Наметились два направление оценки - на базе механики разрушения в отношении трещин и на базе теории концентрации напряжений.

Оценка влияния трещиноподобных дефектов по

Силовому критерию

В качестве меры нечувствительности металла к концентрации напряжений (КН) в условиях плоской деформации можно использовать K_1С. Чем он выше, тем менее чувствителен металл к КН.

Так как металл обладает определенным уровнем прочности (s_m,s_B) и ра­ботает при средних напряжениях s <s_m, то оценку производят по отношению , чем - меньше, тем более чувствителен металл к трещине.

,

где l_m - длина трещин, вызывающая разрушение металла при s=s_m.

Для высокопрочных сталей l_m составляетмиллиметры и десятые доли миллиметра - крайне высокая чувствительность. В низколегированных ста­лях при комнатной температуре l_m измеряется десятки и сотни мм.

Данная оценка возможна при значительных толщинах, когда соблюдает­ся условие плоской деформации.

В условиях неплоской деформации можно проводить оценку

(приблизительную) по отношению:

однако, обязательным условием является s <s_m, в противном случае пластическая деформация у вер­шины трещины будет настолько велика, что определение K_C теряет смысл.