35. Що означає поняття «руйнування твердого тіла»?

Руйнування твердого тіла- розділення тіла на частини під впливом механічних навантажень або напружень, іноді в різних поєднаннях із термічними, корозійними діями.

36. Класифікація основних видів руйнування.

37. Перелічить основні характеристики в'язкого руйнування.

В'язке руйнування відбувається після значної пластичної деформації (десятки відсотків). Це якнайменш небезпечний вид руйнування. Найхарактернішим прикладом в'язкого руйнування є утворення «чашкового» зламу в шийці розтягуваного зразка. Шийка утворюється після деякого рівномірного подовження зразка і є результатом локалізації деформації в обмеженому об'ємі. Всередині шийки напружений стан ускладнюється в порівнянні з вихідним одновісним розтягуванням. У цих умовах і відбувається зародження і розвиток в'язких тріщин. Зародкові тріщини виникають і розвиваються в середній частині шийки. Відбувається локалізація напружень, в результаті змінюються швидкість поширення тріщини і напрям її розвитку. Через локалізацію пластичної деформації в площинах дії максимальних дотичних напружень подальше руйнування йде шляхом зрізу. У результаті центральна частина тріщини утворює «дно», а периферійні – конусні «стінки» чашки зламу. Як бачимо, значна пластична деформація не тільки передує в'язкому руйнуванню, але і продовжується в процесі його розвитку. Крім розглянутого випадку в'язкого руйнування, можливе утворення зламів іншої форми. Останні визначаються геометрією зразка, характером його деформації і ступенем пластичності. Наприклад, при розтягуванні циліндрових зразків із високою пластичністю, зокрема надпластичних, відносне звуження близьке до 100% і шийка перетворюється на точку. В аналогічних плоских зразків шийка вироджується в лінію , розміщену під кутом ~ 45° до осі розтягування. Незалежно від макрогеометрії в'язкий злам у шийці характеризується рядом спільних особливостей своєї структури. При візуальному огляді неозброєним оком він зазвичай матовий, нерівний, часто зі слідами пластичної деформації у вигляді грубих смуг ковзання. В'язке руйнування, як правило, буває внутрішньозеренним. Тонку структуру зламу виявляють за допомогою фрактографічного аналізу – дослідження структури поверхні руйнування у світловому та електронному (за допомогою реплік) мікроскопах. Фрактографічний аналіз, що набув широкого розвитку останніми роками, дає важливу інформацію про механізм руйнування. У нього характерний рельєф, утворюваний сукупністю окремих «фасетків».

38. Основні характеристики крихкого руйнування.

Це найбільш небезпечний вид руйнування, що йде катастрофічно швидко і під дією порівняно низьких напружень.. Крихка тріщина (тріщина сколювання) при внутрішньозеренному руйнуванні, як правило, поширюється вздовж кристалографічної площини з малими індексами. При міжзеренному руйнуванні крихка тріщина в однофазних матеріалах поширюється по поверхні меж зерен, а за наявності на межах другої фази – вздовж міжфазної поверхні або вздовж поверхні сколювання всередині включень. Залежно від характеру поширення тріщини структура поверхні руйнування виходить різною. В цілому структура поверхні сколювання різко відрізняється від в'язкого зламу. При простому огляді крихкий злам, як правило, блискучий або має колір фаз, розміщених по межах зерен. Під мікроскопом видно, що внутрішньокристалітний крихкий злам не ідеально гладкий. На поверхні сколювання, як правило, є сходинки, що надають структурі вигляду «рівчакових» узорів (рис. 6.3 б). У полікристалічних зразках вигляд цих узорів при переході від зерна до зерна змінюється. Кожна лінія рівчакового узору відповідає різниці в рівнях, тобто сходинці на поверхні зламу. Поява сходинок у деяких випадках пов'язана з тим, що руйнування йде шляхом поширення одночасно декількох паралельних тріщин, які з'єднуються одна з одною внаслідок розриву тонких перемичок. Проте у більшості випадків крихке руйнування відбувається шляхом поширення однієї тріщини. Крихке руйнування легше піддається кількісному аналізу. Для ідеально крихкого руйнування пружного тіла, коли пластична деформація зовсім не йде, широко використовується критерій Гріффітса . Тут σ – найменше розтягувальне напруження, необхідне для поширення крихкої тріщини; Е – модуль Юнга; γ – поверхнева енергія стінок тріщини, віднесена до одиниці її площі; с – половина довжини тріщини. Критерій Гріффітса виходить з положення про те, що тріщина поширюється, якщо збільшення γ менше енергії деформації, що визволяється внаслідок зростання тріщини. З рівняння бачимо, що напруження обернено пропорційне до кореня квадратного з довжини тріщини. Отже, в процесі поширення тріщини необхідне для цього напруження зменшується, відтак це процес самоприскорюваний. При цьому передбачається, що крихкий матеріал ще до випробування містить тріщину або тріщини, біля вершин яких концентруються напруження, що поступово досягають значень, достатніх для поширення тріщин.

39. Концентратор напруження –це....

Різного роду пошкодження цілісності металу – надрізи, тріщини, подряпини і т. п. – є концентраторами пружних напружень і завжди викликають занепокоєння у зв'язку з їх здатністю спричинювати передчасне руйнування конструкції при середніх навантаженнях нижче межі текучості або пружності матеріалу.

40. Як розподіляються напруження за перетином деталі за наявності концентратора напружень?

41. До макроскопічних концентраторів напружень належать ....

макродефекти – тріщини, конструктивні концентратори напружень (надрізи, виточки, галтелі);

42. До мікроскопічних концентраторів напружень відносять ....

пов'язані з наявністю різного роду неоднорідностей будови металу – включень, пор і т. п.

43. Що таке ударна в’язкість?

Ударна в'язкість КС, Дж/см² або Дж/м² – це робота, витрачена на ударний злам зразка, віднесена до початкової площі поперечного перерізу зразка в місці надрізу – S₀:

КС = К/S₀,

де S₀ – площа поперечного перерізу зразка у місці надрізу до випробування, см² (м²).

44. Суть випробування на ударну в'язкість.

Значення цього методу полягає у тому, що він поєднує у собі три види випробувань: випробування на згин, випробування зразка з надрізом і випробування дією ударного навантаження. Тому навіть незначна зміна умов випробувань дозволяє визначати істотно різні характеристики випробовуваного матеріалу.

Цей метод випробувань застосовують в основному для визначення схильності до крихкого руйнування металевих матеріалів.

45. Які основні фактори впливають на прояв крихкого або в'язкого руйнування при ударних випробуваннях?

Фактори, які впливають на прояв крихкого або в'язкого руйнування при ударних випробуваннях: розподіл навантаження у зразку, швидкість деформації, температура.

46. Поняття «холодноламкість сталі».

Холоднола́мкість— це здатність металів і сплавів проявляти крихкість, внаслідок зниження температури.

47. Показники КС і КCV характеризують ....

Ударна в'язкість КС, Дж/см² або Дж/м² – це робота, витрачена на ударний злам зразка, віднесена до початкової площі поперечного перерізу зразка в місці надрізу – S₀:

КС = К/S₀,

де S₀ – площа поперечного перерізу зразка у місці надрізу до випробування, см² (м²).

КСV- ударна в'язкість, з радіусом дна надрізу 0,25 мм.

48. Чим відрізняється жароміцність від жаростійкості?

Жароміцність - здатність конструкційних матеріалів (головним чином металевих, а також керамічних, полімерних і ін.) витримувати механічні навантаження без істотних деформацій, не руйнуючись при підвищених температурах. Жаростійкість - здатність металевих матеріалів протистояти хімічному руйнуванню поверхні під впливом повітря або інших газоподібних середовищ при високих температурах.

49. Утома – це процес ....

Втома – процес поступового накопичення ушкоджень матеріалу під дією повторно-змінних напружень, що призводить до зменшення довговічності, утворення тріщин і руйнування.

50. Циклічна довговічність характеризує ....

Циклічна довговічність характеризує працездатність матеріалу в умовах циклів напружень, що багато разів повторюються. Цикл напруження – сукупність зміни напружень між двома його граничними значеннями σ_max і σ_min протягом періоду (Т).

51. Утомне руйнування має будову зламу, який складається з ...

Руйнування має характерну будову зламу, що відображає послідовність процесів утоми. Злам складається з осередку руйнування (місця утворення мікротріщин) і двох зон – втоми і долому.

52. Надійність .

Надійність – це властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих межах протягом необхідного проміжку часу або необхідного напрацювання. Надійність виробу обумовлюється його безвідмовністю, ремонтопридатністю, збереженістю, а також довговічністю його частин. Надійність виробів із металевих матеріалів визначається, з одного боку, властивостями самих виробів (конструктивними факторами, якістю збирання, зварювання, виготовлення, обслуговування і т. д.) з іншого боку – властивостями матеріалу. Властивості матеріалів чинять вирішальний вплив на надійність виробів.