Файл: Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению.pdf

(1.57). В соответствии с этими уравнениями при заданном размере трещины / коэффициент интен­ сивности, напряжений увеличивается с уменьшением

> шинами оказываются меньше, чем для пластин той Ьке толщины при одноосном растяжении.

Согласно формулам (1.33), (1.56), (1.71), (1.115) при возникновении упруго-пластических деформа­ ций в вершине трещины в сосуде давления относи­ тельный размер пластической зоны

- г = ( 5 К ^ Г - ' ) ( , + 1 ' 6 ' ^ ) - ( 2 -4 1 )

По формуле (1.57) с учетом выражения (1.74) раскрытие трещины в стенке под действием коль­ цевых напряжений

При достижении нестабильного состояния тре­ щины в стенках сосуда при напряжениях оок ко­ эффициенты интенсивности напряжений и раскры­ тие трещины принимают критические значения Кш и бок, которые на стадии разрушения, как показы­ вают эксперименты на сосудах, могут быть приняты равными Къ и б к , определяемым при испытаниях плоских образцов на растяжение или изгиб [83].

Критическое значение коэффициента интенсив- -н-ости напряжений Кв ь для сосуда давления с уче­ том местных упруго-пластических деформаций, об­ разующихся в вершине трещины, при наличии упрочнения материала в неупругой области в со-

5* 131

ответствии с работой [83] может быть получено из выражений (1.33), (1.56), (1.71) при замене пре­ дела текучести ат на предел прочности сосуда Ов„.

где на — коэффициент, вычисляемый по формулам (1.24), (1.25) в зависимости от степени объемности напряженного состояния в вершине трещины.

Испытания около 350 сосудов [83], изготовлен­ ных из мягких низкоуглеродистых и низколегиро­ ванных сталей (от =21,2-^48,3 кГ/мм2; сга =48,6-ь- -^59,3 кГ/мм2), показали применимость соотноше­ ния (2.43) для определения разрушающих напря­ жений ООк-

Диаметр сосудов от 324 до 760 мм, толщина стенки от 8,35 до 17 мм. Дефекты типа продольных трещин создавали механическим способом (радиус закругления в вершине 0,075—0,1 мм). Надрезы гидроизолировали с помощью резины типа неопрен (при испытаниях в условиях комнатной температу­ ры и пониженной до —186° С). При повышенных (до +375° С) температурах уплотнение сосудов обеспечивали нержавеющей сталью типа 304 тол­ щиной до 1,6 мм. Если длина трещины в сосудах более 25 мм (до 610 мм), то соответствие между результатами экспериментов и расчета по формулу (2.43) получается удовлетворительным (рис. 32, а) 4

Применительно к сосудам давления ограничения [83] на величины разрушающих напряжений и дли-

132

Применимость уравнения (2.45) для определе­ ния разрушающих напряжений для сосудов давле­ ния в широком диапазоне длин трещин и диамет­ ров (от 65 до 1450 мм) подтверждена обобщением [83] результатов 45 испытаний. При этом напряже­ ния оот Для сталей, используемых в сосудах дав­ ления, можно вычислить по формуле

По уравнениям (2.45) и (2.49) можно опреде­ лить разрушающие напряжения с точностью ± 1 0 % .

Описанные методы определения характеристик сопротивления разрушению относятся к случаю инициирования трещин и, таким образом, величины Keic и бе« характеризуют момент возникновения неустойчивого состояния трещин. Сопротивление распространению трещин в сосудах давления, так же как и в пластинах, оказывается ниже сопротив­

Экспериментальное определение величин /(д1 с для сосудов давления связано со значительными мето­ дическими трудностями. Наиболее простой способ оценки /с|1 ( . заключается в испытаниях сосудов с предварительно созданными несквозными дефекта­ ми и охлаждением зоны дефекта до момента обра­ зования неустойчивого состояния трещины. В рабо­

1 Перед испытаниями сосуды заполняли водой и частично (иа 6—12% по объему) азотом для под­ держивания постояного уровня номинальных напря-

137