ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
материала применяли образцы сравнительно малой длины. Для инициирования трещины охлаждаемый жидким азотом надрез подвергали удару. Из-за малой длины рабочей части образца можно ожидать, что остаточные сварочные напряжения должны
|
|
|
|
|
|
б, к г с / м м 2 |
1 |
I |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
I |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
э |
|
||
|
|
|
|
|
|
15, В |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
12.1 |
|
|
|
О > |
|
||
|
|
|
|
|
|
9 .5 |
'-д0с) |
|
-9с |
|
|||
Р и с. 2. |
О п р ед е л е н и е |
те м п е р а ту р ы |
о с |
8,3 |
__d |
.. 1....і_ |
|||||||
тан о в к и |
|
тр ещ и н ы |
при гр ад и ен тн о м |
-50 -ЬО -за -2 0 |
-10 |
О |
10 20°С |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(Г а 0 ) |
и |
и зо тер м и ч ески м |
( Т ^ а ) |
и с |
Рис. 3. |
Т ипичны е |
р езу л ьтат ы |
||||||
п ы тан и я х : |
1 — хрупкий |
и зл о м ; |
2 — |
||||||||||
исп ы тан и й |
о б р азц о в |
по |
Р о б е р т |
||||||||||
гу б а с р е за ; 3 — в я зк и й и злом |
|
|
|
|
сон у |
|
|
||||||
оказывать некоторое воздействие на распространение трещины. Для нейтрализации этого эффекта между захватной и рабочей
частями образца вваривают более тонкие пластины, |
которые пла |
||||||||||
|
|
|
|
|
стически деформируясь, дол |
||||||
|
|
|
|
|
жны |
нейтрализовать |
оста |
||||
|
|
|
|
|
точные сварочные |
напряже |
|||||
|
|
|
|
|
ния. |
случае |
испытания |
с |
|||
|
|
|
|
|
В |
||||||
|
|
|
|
|
температурным |
градиентом |
|||||
|
|
|
|
|
хрупкая трещина |
иницииру |
|||||
|
|
|
|
|
ется |
от охлажденного |
над |
||||
|
|
|
|
|
реза, |
распространяется |
в |
||||
-80 |
-ВО |
-іО |
-20 |
О |
высокотемпературную |
|
об |
||||
|
|
|
^ б у Taß( С) |
ласть и затем |
останавлива |
||||||
Рис. 4. |
К о р р е л я ц и я м е ж д у T aG |
и T aF |
ется при температуре, кото |
||||||||
рая |
называется |
температу |
|||||||||
|
|
[2] |
|
|
|||||||
|
|
|
|
рой |
остановки |
трещины. |
|||||
Имеется два метода опреде ления этой температуры. Как показано на рис. 2, одно опреде ление температуры остановки соответствует температуре на контуре остановившейся трещины в середине толщины пласти ны и обозначается Тае . Другое определение температуры ос тановки связано с областью, в которой начинают заметно рас ширяться губы среза, как показано на рис. 2, и обозначается T'ag . Если принять оценку по T'ag , кривая температурной за-
висимости напряжения остановки трещины изображается ком бинацией двух прямых, как показано на рис. 3. Температура остановки (нераспространения) для изотермического испыта ния, представляя случаи «трещина идет — трещина не идет» для различных температур и уровней напряжений, обозначается через Тар.
246
Соотношение между Т аг при изотермическом испытании и напряжении, равном половине предела текучести, и Tag при ис пытании с температурным градиентом и напряжении, также рав ном половине предела текучести, показано на рис. 4 [2]. Соотно
шение между Т aF’ |
и Г 'г показано на рис. 5 [3]. Эти соотноше |
||
ния можно |
приблизительно |
Тав.’С |
|
выразить следующими урав |
|||
нениями: |
|
|
|
ТaF—Tag |
16( С); |
( 1) |
|
TaF= T ag + |
20(°С). |
|
|
|
|
||
Испытание на двойное
|
растяжение |
|
|
|
|
|
|||
Испытание |
|
на |
двойное |
|
|
|
|||
растяжение было предложе |
|
|
|
||||||
но Йошики и Канадзава [4] |
|
|
|
||||||
и широко распространено в |
|
|
|
||||||
Японии. |
Одно из характер |
|
|
|
|||||
ных свойств |
испытания |
на |
|
|
|
||||
двойное |
растяжение |
заклю |
Рис. 5. Корреляция между |
Т аС и |
aF |
||||
чается |
в том, |
что |
хрупкая |
||||||
И |
|
|
|||||||
трещина |
инициируется |
не |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||
ударом, |
как |
в |
испытаниях |
|
|
|
|||
по Робертсону, а статическим растяжением специального высту па на основной пластине, как показано на рис. 24 гл. 1. Распре-
б. кгс/пп?
Рис. 6. Корреляция меж ду о и температурой при испытании на двойное растяжение [5]
деление температуры в инициирующем выступе может быть ли бо равномерным, либо градиентным. Температурные кривые на пряжения остановки трещин, полученные для обоих типов рас пределения температур, идентичны с результатами испытаний по Робертсону.
247
Йошики, Каназава и Машида [5] выявили зависимость меж ду результатами испытаний на двойное растяжение при равно мерном и градиентном распределении температур и показали, что оба типа испытаний пригодны для оценки характеристик ос тановки трещин как длинных, так и коротких. Если вместо при ложенного напряжения ст применять модифицированное напря
жение а, выражаемое уравнением (2), и допустить применимость теории механики разрушения для явления остановки трещины, то температурные кривые напряжения остановки трещины при изотермическом и градиентном испытаниях на двойное растяже ние примут вид, показанный на рис. 6:
о = У 2ES/nb0;
|
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
К1с = оУ2В tg(nC/2ß), |
|
|
|
|
|
|
||
|
где |
|
Е |
— модуль |
Юнга |
|||
|
(кгс/мм2); |
S |
— движущая |
|||||
|
сила трещины |
|
(или удель |
|||||
|
ная |
поверхностная |
энергия) |
|||||
|
в |
момент |
ее остановки |
|||||
|
(кгс • мм/мм2) ; |
|
Ь0 — посто |
|||||
|
янная |
(обычно принимается |
||||||
|
500 мм); |
С — длина трещи |
||||||
|
ны в момент остановки; В — |
|||||||
|
ширина образца |
для испы |
||||||
|
таний на двойное |
растяже |
||||||
|
ние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
И сп ы т а н и е по м е т о д у « E s s o » |
|||||||
|
|
с т ем п ер а т у р н ы м |
||||||
|
|
|
|
г р а д и ен т о м |
|
|||
|
В |
большинстве |
случаев |
|||||
|
испытание по «Esso» прово |
|||||||
|
дили при постоянной темпе |
|||||||
|
ратуре |
(см. гл. |
1) |
для на |
||||
|
хождения |
|
характеристик |
|||||
|
инициирования |
8]. |
хрупкой |
|||||
|
трещины |
|
[6, 7, |
Акита и |
||||
|
Икеда |
[7] |
установили, что |
|||||
пространения трещины; 2 — фольго |
удар клина с целью иниции |
|||||||
вая месдоза; 3 — триггер |
рования |
|
хрупкой |
трещины |
||||
|
влияет на |
ее |
распростране |
|||||
ние только в ограниченной области, близкой к надрезу. Поэто му они [9] применили образец «Esso» с температурным градиен том, как показано на рис. 7, для изучения качества стали и па-
248
раметров остановки хрупких трещин. Отмечается, что локальная закалка вершины надреза эффективно уменьшает энергию удара для инициирования трещины.
Примеры температурной зависимости напряжения остановки трещины при испытаниях на двойное растяжение и по методу «Esso» с температурным градиентом приведены на рис. 31 гл. 1. Теоретические кривые, показанные там же, можно получить из данных измерения скорости развития трещины, показанных на рис. 30 гл. 1.
|
|
И сп ы т ан и е |
о б р а з ц о в |
с в ы дав л ен н ы м н а д р е з о м |
|||
|
|
|
|
|
д л я и н и ц и и р ов ан и я трещ и н ы |
||
[10] |
Кихара, |
Огура |
и др. |
|
|||
в качестве |
одного из |
|
|||||
методов испытаний на ос |
|
||||||
тановку трещины предло |
|
||||||
жили |
испытание |
образ |
|
||||
цов |
с выдавленным над |
|
|||||
резом. |
Форма |
образца |
|
||||
подобна |
образцу |
для |
|
||||
«EssoÄ-испытаний и пока |
|
||||||
зана |
на рис. |
8. |
Надрез |
|
|||
выдавливается |
|
острым |
|
||||
пуансоном и подвергается |
|
||||||
старению таким |
образом, |
|
|||||
чтобы инициирование тре |
|
||||||
щины |
происходило |
при |
|
||||
небольшой энергии удара. |
|
||||||
Результаты |
этих испыта |
|
|||||
ний хорошо согласуются |
|
||||||
с данными |
испытаний на |
|
|||||
двойное растяжение |
и по |
|
|||||
«Esso» |
с температурным |
|
|||||
градиентом |
(см. |
гл. |
8). |
Рис. 8. Образец с выдавленным надрезом |
|||
М Е Т О Д Ы И С П Ы Т А Н И Й С И С П О Л Ь З О В А Н И Е М В В А Р Е Н Н Ы Х П Р О М Е Ж У Т О Ч Н Ы Х В С Т А В О К
И З В Ы С О К О К А Ч Е С Т В Е Н Н О Й С Т А Л И
Хорошо известно, что высококачественная сталь, или иначе сталь, сравнительно малочувствительная к концентраторам напряжений, имеет низкую температуру хладноломкости и что скорость развития трещин в ней при обычных температурах до вольно низка по сравнению со сталью менее высокого качества. Поэтому вварка полос из высококачественной стали в стальные
249
|
|
|
|
|
|
конструкции, |
в которых |
воз |
||||||||
|
|
|
|
|
|
можно распространение |
хруп |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
кой трещины, |
является |
пер |
||||||||
|
|
|
|
|
|
спективным |
|
средством |
оста |
|||||||
|
|
|
|
|
|
новки |
|
распространяющейся |
||||||||
|
|
|
|
|
|
трещины. |
|
|
|
проводил ис |
||||||
|
|
|
|
|
|
Мосборг [11] |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
пытания |
широких |
пластин с |
||||||||
|
|
|
|
|
|
целью |
определения |
|
влияния |
|||||||
|
|
|
|
|
|
«стоппера», |
или |
пластины |
из |
|||||||
|
|
|
|
|
|
вязкой |
стали, |
на |
распростра |
|||||||
|
|
|
|
|
|
нение хрупкой трещины; |
в ка |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
честве стоппера применяли за |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
каленную и отпущенную сталь. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Положение |
стоппера |
для не |
||||||||
|
|
|
|
|
|
которых |
типичных |
образцов |
||||||||
|
|
|
|
|
|
показано на рис. 9. |
В резуль |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
тате исследований пластин ши |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
риной |
180 мм |
было |
|
найдено, |
||||||
|
|
|
|
|
|
что когда стоппер размещается |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
на малом |
расстоянии |
от ини |
||||||||
|
|
|
|
|
|
циирующего |
|
надреза, |
распро |
|||||||
|
|
|
|
|
|
страняющаяся трещина |
может |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
быть |
|
остановлена |
вваренной |
|||||||
|
|
|
|
|
|
полосой из вязкой стали, даже |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
если эта |
полоса |
довольно уз |
||||||||
|
|
|
|
|
|
кая. |
|
Наоборот, |
значительно |
|||||||
|
|
|
|
|
|
труднее |
остановить |
распро |
||||||||
|
|
|
|
|
|
страняющуюся трещину, |
когда |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ее длина велика по сравнению |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
с шириной образца. |
|
|
скоро |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Примеры изменения |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
сти распространения |
трещины |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
в зависимости от ее длины при |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ведены в табл. 1. В случае |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
длинных |
трещин |
эксцентрици |
||||||||
Рис. 9. |
Образец |
шириной |
1830 мм |
тет нагрузки и результирующее |
||||||||||||
с вваренными |
вставками из вязкой |
перераспределение |
напряже |
|||||||||||||
стали, |
применяемыми для остановки |
ний |
(приводящее |
к высокому |
||||||||||||
трещины |
[11]: |
Т — закаленная и от |
растягивающему |
напряжению |
||||||||||||
пущенная |
сталь; |
X — полуспокойная |
в области |
остановки |
трещи |
|||||||||||
сталь; |
Z — кипящая сталь. |
Среднее |
||||||||||||||
приложенное |
напряжение |
17,6— |
ны) |
существенно |
затрудняют |
|||||||||||
19,6 кгс/мм2; |
энергия удара |
клином |
остановку трещины. |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
166 кгс-м |
|
Недавно была получена вы |
|||||||||||
Ni. Обычно чрезвычайно сложно |
сококачественная |
сталь |
с 9% |
|||||||||||||
оценить |
вязкость |
этой |
стали |
|||||||||||||
на широких образцах, как, например, для испытаний по Роберт сону, на двойное растяжение или по «Esso», поскольку в них
250