Разрушения используют

ний на состав и св-ва разл. материалов; разработка способов их защиты от разрушения; использование этих излучений в хим. технологии для ра-диационно-хим. превращения полимеров (напр., получение полиэтилена, радиац. вулканизация], для низкотемпературного окисления углеводородов кислородом воздуха и др. Р.х. помогает выяснить физ.-хим. основы действия излучений на живые организмы.

Вместе с тем, для удобства анализа закономерностей роста трещин суммирование затрат энергии рассматривают применительно к наиболее простой ситуации — одноосное нагружение путем растяжения или изгиба до достижения предельного состояния. Оно соответствует переходу от устойчивого (без нарушения целостности) состояния металла, воплощенного в форме образца или элемента конструкции, к неустойчивому, а следовательно, неуправляемому процессу быстрого (мгновенного) развития разрушения. Использование простейшей ситуации в анализе поведения металла позволяет использовать механические (напряжение, деформация) и геометрические характеристики (длина трещины, ширина и толщина образца, элемента конструкции) для установления однозначной связи между затратами энергии и используемыми комбинациями вышеуказанных характеристик. Выполняемый анализ должен служить цели определения затрат энергии на процесс распространения трещин на основе именно механических характеристик в наиболее широком диапазоне их изменения с тем, чтобы затем использовать энергетические (универсальные) характеристики в описании более сложного, предполагаемого эксплуатационного разрушения элемента конструкции.

Колихман и Стронг [26] показали также, что свойства отвердителя и активного наполнителя оказывают большое влияние на радиационную стойкость эпоксидных смол. Наилучшая радиационная стойкость была получена при использовании в качестве отвердителей таких ароматических соединений, как метафенилендиамин и диангидрид пиромелитовой кислоты. Данные, полученные Колихманом и Стронгом, показывают, что эпоксидные пластики с высокой температурой термического разрушения более устойчивы по отношению к излучению, чем пластики с более низкой температурой термического разрушения. Использование отвердителей, содержащих диангидрид пиромелитовой кислоты, способствует образованию эпоксидных пластиков с высокой температурой термического разрушения (260—302° С). Облучение такой системы максимальной дозой 1010 эрг!г понижает температуру термического разрушения с 302° С примерно до 288° С.

В данной статье основной задачей является оценка зависимости между условиями неразрушения отсека оболочки (подкрепленной) или оболочки в целом (гладкой), относящимися к указанным двум формам разрушения. Использование результатов испытаний оболочек - наиболее простое решение этой задачи - здйсь невозможно, так как характер испытаний такой, что одна и та же оболочка испытывается обычно только на один тип разрушения. Поэтому здесь применен квазистатический метод, при котором заранее формулируются теоретические зависимости, а затем исследуются их вероятностные свойства. Для такого исследования выбран метод статистического моделирования процесса нагружения и разрушения оболочки. Условия неразрушения отсека оболочки формулируются в виде

Использование в расчетах на прочность 1-интеграла требует определения функциональной зависимости параметра I от приложенной нагрузки на разных этапах упругопластического деформирования модели, включая и стадию предразрушения. Как известно, определение неоднородных полей упругопластических напряжений и деформаций, тем более в зависимости от среднего напряжения, в реальных конструкциях с трещинами представляет весьма сложную задачу, как в теоретическом, так и экспериментальном планах. Поэтому используют приближенные методы оценки 1-интеграла, основанные на обработке диаграмм, связывающих нагрузку и раскрытие трещины [130]. В работе [130] отмечается, что такой подход не дает истинную оценку 1-интеграла, а его инвариантность соблюдается лишь в рамках деформационной теории пластичности и поэтому нет полной уверенности считать параметр 1с характеристикой металла. По существу сказанное относится ко всем критериям механики разрушения, так как они зависят не только от исходных механических свойств металла, но и геометрических параметров модели с трещинами. В связи с этим для оценки трещиностойкости материалов целесообразнее использовать диаграммы разрушения (Е.М. Морозов), определяемые, при испытаниях моделей с трещинами в достаточно широком диапазоне изменения отношения длины к ширине образцов. На основании таких испытаний определяют предел трещи ностойкости 1С. Методы определения 1.с регламентированы в ГОСТ 25.506-85 [89].

Существует также метод определения Gcd , в котором могут быть использованы несколько путей регистрации работы разрушения [39], причем в отличие от других методов скорость распостранения трещины может быть примерно задана, а затем точно определена во время проведения испытания. В этом методе разрушение металла надрезанного образца 2 идет последовательно со скоростью, зависящей от угла а наклона образующей бойка 1 и поверхности образца 2, а также скорости падения бойка г>6 (рис.4.4.3). В зависимости от пластичности металла скорость движения трещины может несколько отклоняться от расчетной v — v6 / sin a, поэтому ее необходимо регистрировать. Работа разрушения может быть определена трояко: по энергии, истраченной падающей бабой на разрушение металла; по распределению остаточных пластических деформаций путем пересчета их в работу пластической деформации; по методу тепловой волны. Между затратами энергии на разрушение и пластическими деформациями металла перед разрушением существуют количественные соотношения, которые могут представлять некоторый научный и практический интерес. Они позволяют, например, по измеренным размерам губ среза судить об энергоемкости разрушения. Использование такого подхода рассмотрено в главах 11 и 12.

Так, в случае хрупкого разрушения, когда стронувшаяся трещина становится сразу нестабильной, корректность использования равенства KIQ = Klc сомнений не вызывает. При вязкохрупком разрушении, поскольку нестабильность трещины наступает не сразу, а после ее подрастания на А/ порядка 0,5 мм, то значение нагружающего усилия Рразр в момент наступления нестабильности может несколько отличаться от значения усилия PQ в момент страгивания. Однако эти поправки, которые в случае необходимости могут быть учтены по результатам испытания, обычно мало изменяют значение К^с, подсчитанное исходя из равенства Кг Q = Кг с. При вязком характере разрушения использование критерия К1с, естественно, становится некорректным.

Развитие нестесненных пластических деформаций в образцах толщиной 25 мм из сталей 15Х2НМФА (I) и 15Х2МФА (I) и толщиной 25 и 150 мм из стали 08Х18Н10Т делает неприемлемым для значительного участка диаграммы усталостного разрушения использование параметра /Cimax как в качестве характеристики напряженно-деформированного состояния в вершине трещины, так и в качестве параметра, определяющего скорость роста трещин. В связи с этим для описания кинетики роста трещин во всех исследованных сталях при значении коэффициента асимметрии R = 0—0,1 была использована зависимость daldn ~ бтах. позволяющая связать скорость роста трещин с величиной раскрытия вершины трещины, которая, являясь интегральной характеристикой напряженно-деформированного состояния в вершине трещины как в упругой, так и в упругопластической области, отражает в отличие от величины /Cimax также и влияниециклич-

В последние годы получила развитие динамическая механика разрушения [32], использующая аналитические, численные и экспериментальные методы. Для экспериментального исследования напряженного состояния вблизи вершины трещины и кинетики трещины применяют различные методы, включая методы фотоупругости и теневых зон (каустик). Созданные модели динамического разрушения используют те же положения, что и для квазистатического разрушения, а именно - представления о коэффициенте интенсивности напряжений и условие постоянства удельной энергии разрушения. Эти модели динамического разрушения базируются на предположении о непрерывном характере роста трещин. Экспериментальные данные, однако, показывают дис-

строения зависимости шага бороздок или величины блоков регулярно повторяющихся элементов рельефа от длины трещины. По указанным зависимостям определяют количество бороздок или блоков по длине трещины п^. На основании выявленного механизма разрушения используют ту или иную величину коэффициента kv/§ , учитывающего степень соответствия между шагом усталостных бороздок и СРТ, который был ранее определен по результатам испытаний образцов или дисков на стенде.

Корабельные танки для жидкого природного газа. Для транспортировки сжиженного природного газа используют устройства разного типа [63]. Обычно эти емкости имеют двойные стенки. Назначение внутренней стенки — обеспечить сохранность содержимого в течение всего рейса, а внешней — не допустить утечки газа в течение 15 сут с момента появления трещины в первой стенке. В конструкции сферических свободно установленных танков необходимость во второй стенке отпадает, если расчет, выполненный на базе механики разрушения, указывает на удовлетворительное поведение материала с трещиной [64]. При таком подходе рост трещины в стенке танка до сквозной и появление выявляемой течи не должно привести к разрушению за время до устранения повреждения. С учетом штормовой погоды в открытом море этот период составляет минимум 15 сут. Механику разрушения используют для расчета минимальной длины трещины, которая позволяет зафиксировать утечку газа с помощью течеискателей [53]. Период до начала ремонтных работ вычисляют интегрированием уравнения (21) в пределах от этой минимальной до критической длины трещины. При этом необходимы данные относительно скорости роста трещины в материале, из которого изготовлен танк, и спектра повторных нагрузок, возникающих в штормовых условиях.

Р настоящее время в качестве ингибиторов коррозии и коррозионно-механичес-кого разрушения используют тысячи различных химических веществ [39). По механизму действия их можно разделить на анодные, катодные и ингибиторы смешанного типа, в зависимости от того, на какие коррозионные процессы они оказывают максимальное влияние. Для повышения коррозионной стойкости сталей в нейтральных электролитах используют обычно неорганические вещества пассивирующего действия, влияющие на анодные процессы. К ним относятся хроматы, полифосфаты, бензоат натрия, нитраты и пр. Для кислых сред используют преимущественно органические вещества адсорбционного действия, тормозящие катодные процессы. К таким ингибиторам относятся: катапин А, катапин К, КПИ-1: ОБ-1, ХОСП-10 и др. [39]. Однако ингибиторы коррозии не всегда могут защищать металл от наводоро-, живания, часто влияющего на его прочность.

свойства получаемого материала можно варьировать также путем изменения содержания армирующих волокон. У армированных волокнами однонаправленных материалов прочность и модуль упругости в направлении, перпендикулярном волокнам, меньше их величин в направлении, параллельном волокнам. При расчете металлических материалов в качестве критерия разрушения используют напряжения в направлении, которое может отличаться от направления армирования. Для углепластиков модуль упругости полимерной матрицы мал, и при сжимающей нагрузке разрушение происходит вследствие изгиба, волокон. Поэтому, как следует из данных, приведенных в табл. 1.3, прочность при сжатии однонаправленных армированных материалов гораздо ниже их прочности при растяжении *).

свойства получаемого материала можно варьировать также путем изменения содержания армирующих волокон. У армированных волокнами однонаправленных материалов прочность и модуль упругости в направлении, перпендикулярном волокнам, меньше их величин в направлении, параллельном волокнам. При расчете металлических материалов в качестве критерия разрушения используют напряжения в направлении, которое может отличаться от направления армирования. Для углепластиков модуль упругости полимерной матрицы мал, и при сжимающей нагрузке разрушение происходит вследствие изгиба, волокон. Поэтому, как следует из данных, приведенных в табл. 1.3, прочность при сжатии однонаправленных армированных материалов гораздо ниже их прочности при растяжении!).

При рассмотрении макрокартины разрушения резкая граница между вязким и хрупким разрушением не всегда имеет место. Поэтому для смешанных, промежуточных видов разрушения используют термины: квазихрупкое, полухрупкое, хрупко-вязкое и т.д.

не представляет серьезной опасности для конструкции. Возникающая АЭ служит предвестником разрушения задолго до его опасной стадии. Обычно для прогнозирования разрушения используют дискретную составляющую АЭ ввиду простоты регистрации сигналов большой амплитуды. Помимо приме -нения для диагностики состояния конструкций, дискретную АЭ используют при контроле технологических процессов, в ходе которых возможно образование трещин (сварки, закалки, диффузионного насыщения, например наводорожи-вания), а также для исследований и контроля коррозионного растрескивания, прочности, в частности термопрочности, усталостного разрушения материалов, процессов трения и износа.

4. Механика разрушения в основном имеет дело с трещинами. Присутствие трещин в сварных соединениях большинством норм запрещено, а с точки зрения специалистов, как правило, является признаком недостатков технологии сварки, примененных материалов, нарушениями в технологии производства и т.п. По этой причине критерии механики разрушения используют в сварных конструкциях главным образом как средство оценки свойств металла и значительно реже — для расчетных оценок опасности имеющихся трещин или трещин, которые почему-либо окажутся не обнаруженными. С-другой стороны, непровары в сварных швах встречаются относительно часто,

В косвенных методах расчета по предельному состоянию разрушения используют и другие приемы, сходные с описанными выше. После определения максимального рабочего напряжения или другого критерия при эксплуатационных нагрузках их сравнивают с допускаемыми значениями напряжений или с допускаемыми значениями критериев.

В квазихрупкой области для описания условий разрушения используют методы нелинейной механики разрушения. При этом анализируют деформационные или энергетические критерии разрушения.