Какова последовательность этапов исследования причин разрушения

37. Какие существуют способы торможения трещин?

Существует несколько вариантов увеличения живучести:

1. Для развивающихся трещин можно устроить ловушки, которые поймают бегущую трещину.

2. На современном этапе развития электроники можно говорить о сенсорных системах, которые способны вовремя заметить такую трещину, включить вычислительные устройства прогнозирования её движения, а затем некоторый механизм торможения разрушения.

3. Реализация различных видов ремонта

Технологии ремонта

1. Установка дополнительных рёбер жесткости (стрингеров), которые помимо повышения устойчивости могут обеспечить безопасность дефектной конструкции. Стрингеры часто устанавливают заранее, создавая препятствия на возможном пути распространения трещин в «уязвимых» местах конструкции.

2. Установка заплат-дублёров или ремонтных заплат (приваренные, приклеенные или приклёпанные к конструкции), которые помимо торможения трещин, выполняют несколько функций: обеспечивают герметичность, местную прочность конструкции, защиту от коррозии и т. п., Особенно перспективными заплаты из армированных пластиков.

СПОСОБЫ ТОРМОЖЕНИЯ ТРЕЩИН

Одной из мер остановки трещины является «ослабление конструкции» – высверливание дополнительных, разгружающих отверстий в вершинах трещины.

Эффективность такого приёма определяется различными факторами:

1. Устранением сингулярности напряжений и наиболее повреждённого материала в кончике трещины.

2. Появлением остаточных сжимающих напряжений в процессе холодной обработки.

3. Уменьшением чувствительности материала к концентрации напряжений

Для усиления разгружающего действия отверстия иногда в них с натягом вставляют шайбы, заклёпки или болты, вызывающие сжатие в окружающем материале.

    Один из эффективных методов борьбы с образованием и движением трещин является создание в материале сжимающих напряжений, которые препятствуют подводу энергии к вершинам трещины. Этой идее уже больше ста лет и связана она с именем А.В. Гадолина и с его технологией скрепления стволов артиллерийских орудий.

Для усиления разгружающего действия отверстия иногда в них с натягом вставляют шайбы, заклёпки или болты, вызывающие сжатие в окружающем материале.

Известным методом торможения трещин, лежащим в основе многих технических решений, является создание границы раздела на пути движения трещины. На такой границе связи между частицами тела ослаблены, и это увеличивает вязкость материала, его сопротивления распространению трещин

Механизм торможения трещины на границе раздела по Куку–Гордону:

1 — пик напряжений перед вершиной трещины ещё не подошёл к поверхности раздела;

2 — пиковые напряжения отрывают материал на части поверхности раздела;

3 — образуется поперечная трещина;

4 — основная трещина дорастает до поперечной, образуется затупленная

Т-образная трещина.

А — основная трещина,

В — поверхность раздела,

С — вторичная трещина

38. Каковы закономерности усталостного разрушения?

Усталостное разрушение происходит не мгновенно при достижении напряжениями предельных значений, а является длительным процессом накопления повреждений. Процесс усталостного разрушения материалов включает три стадии:

I Стадия — инкубационная — связана с накоплением локальных объёмов с предельной плотностью дислокаций в циклически деформируемом материале.

II Стадия — зарождения трещины – период накопления обратимой повреждаемости в пределах отдельных зёрен, образование субмикротрещин; субмикротрещины растут и сливаются, превращаясь в микротрещины.

III Стадия — докритическое развитие трещины – период стабильного роста трещины. Третья стадия начинается, когда одна из микротрещин, находящаяся в наиболее благоприятных условиях, пересекает границу одного, а затем нескольких зёрен и перерастает в макротрещину и заканчивается, когда макротрещина достигает критического размера.

IV Стадия — стадия долома – период нестабильного или ускоренного роста трещины, приводящий к окончательному разрушению.

Длительность периодов зарождения и развития трещины изменяется в широких пределах от 30 до 90 % общей долговечности в зависимости от материала, геометрии тела и условий нагружения. Продолжительность докритического роста усталостной трещины определяет долговечность конструкции.

Скорость докритического роста усталостных трещин зависит от многих факторов:

1. Механических— амплитуда напряжений, асимметрия цикла, вид и

спектр нагрузки, частота и т. д.

2. Металлургических— структурное состояние материала, размер зерна, наличие включений, степень и характер легирования.

3. Физических и физико-химических — температура, облучение, среда.

4. Геометрических — абсолютные размеры образца и т.п.

Опыт показывает, что критическая длина трещины lc превышает исходную длину l0 на 30, 50, а то и на 100 % в зависимости от свойств материала и длины исходной трещины. Зависимость напряжения в неослабленном сечении образца от длины устойчивой трещины принято называть докритической диаграммой разрушения.

Докритическая диаграмма разрушения представляет собой характеристику материала данной толщины, оценивающую способность материала тормозить трещину.