КиБМ (Степанов С.К. и Лобачева Д.А.) / Презентации за весь семестр

Трещина продольного сдвига

x = y = z = xy = 0. ux = uy = 0,

20

Коэффициенты интенсивности напряжений:

Процесс разрушения материала при распространении трещины определяется напряженно-деформированным состоянием, локализованным в ее вершине. Интенсивность и уровень опасности (с точки зрения разрушения) этого состояния полностью характеризуются коэффициентами интенсивности напряжений. Ирвин в 1957 г. показал, что для каждого типа трещин существует критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Kc, по

достижении которого начинается рост трещины и происходит разрушение тела.

Для каждого из трех типов трещин в отдельности силовой критерий разрушения записывается следующим образом:

---------------------------

Для трещин типа I с ростом KI уровень напряжений увеличивается и при KI = KIc достигает предельного значения. В случае трещин нормального отрыва критерий KI = KIc аналогичен критерию максимального растягивающего напряжения в классических теориях прочности.

Критические значения коэффициентов интенсивности напряжений являются постоянными материала, характеризующими его трещиностойкость. Чем выше K c тем лучше сопротивляется материал распространению в нем трещин и противостоит хрупкому разрушению. При фиксированных температуре, скорости нагружения и других внешних параметрах критическое значение коэффициента интенсивности напряжений K c – константа, в отличие от его текущего значения K , являющегося функцией внешней нагрузки, длины трещины и др.

22

Локальные напряжения, перемещения и деформации зависят от геометрии и размеров трещины и тела, от величины и схемы приложения внешних нагрузок, только через коэффициенты интенсивности напряжений K .

Поскольку величина локальных напряжений пропорциональна коэффициентам K , то часто

оказывается достаточным оценивать напряженное состояние по величине K , не рассматривая ij .

Единица измерения коэффициентов интенсивности напряжений МПа∙м1/2.

23

•Наиболее опасными являются трещины нормального отрыва, поскольку для подавляющего большинства

материалов KIc заметно меньше KIIc и KIIIc . Величина KIc играет особую роль в экспериментальной механике разрушения. Величина KIc называется вязкостью разрушения.

24

•Для роста трещины, очевидно, каждый раз требуется увеличивающаяся нагрузка. Система тело–трещина обладает относительно небольшим запасом упругой энергии, и трещина способна медленно распространяться или останавливаться сообразно с изменением внешней нагрузки.

•В области неустойчивых состояний, называемой закритической, малое увеличение размера трещины приводит к возрастанию текущего значения коэффициента интенсивности напряжений и, следовательно, к продолжению роста трещины, приобретающему при этом самоподдерживающийся характер. С точки зрения глобального разрушения неустойчивые трещины, очевидно, представляют наибольшую опасность. Их наличие либо безусловно недопустимо, либо требует более детального анализа соответствующей задачи механики разрушения для рассматриваемого тела.

25

КОНСТРУКЦИОННЫЕ И БИОМАТЕРИАЛЫ

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И БИОМАТЕРИАЛЫ

1

Чугу́н

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний).

Сплавы с содержанием углерода менее 2,14 % называются сталью.

Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn,S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун очень тверд.

Температура плавления чугуна — от 1 150 до 1 200 °C, то есть примерно на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

2