Физико-механические закономерности формирования предельного состояния и развития локального разрушения в металлических материалах

Физико-механические закономерности формирования предельного состояния и развития локального разрушения в металлических материалах

Автор: Чуканов, Александр Николаевич

Шифр специальности: 05.16.01

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2001

Место защиты: Тула

Количество страниц: 387 с. ил

Артикул: 2278759

Автор: Чуканов, Александр Николаевич

Стоимость: 250 руб.

Физико-механические закономерности формирования предельного состояния и развития локального разрушения в металлических материалах  Физико-механические закономерности формирования предельного состояния и развития локального разрушения в металлических материалах 

ВВЕДЕНИЕ.
1 КРИТЕРИИ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ РЕАЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ. ФОРМАЛЫ ТЫЕ ПОДХОДЫ К ОПИСАНИЮ
1.1 Статистическая теория надежности.
1.1.1 Показатели надежности и вероятностные методы их оценки .
1.2 Физика отказов новая основа оценки предельности состояния
1.2.1 Основные понятия теории параметрических отказов.
1.2.2 Законы старения материла и модели параметрических
отказов.
1.3 Использование физикомеханических критериев прогнозирования предельного состояния.
1.3.1 Макроскопические критерии и линейная механика разрушения
1.3.2 Микроскопические критерии пре дельности линейной механики разрушения
1.3.2.1 Коэффициенты интенсивности напряжений в вершине трещины.
1.3.3 Микромеханика разрушения
1.3.3.1 Физический критерий текучести стали.
1.3.3.2 Структурная механика. Физический критерий
макрох рун кого разрушения.
1.3.3.3 Критерии квазихрупкого разрушения
1.3.3.4 Основные положения физической теории дефектостой кости.
1.4 Критерии предельного состояния на основе оценки локального
напряженнодеформированного состояния
1.4.1 Дислокационная динамика в оценке локальной предельности.
1.4.1.1 Механическая спектроскопия и оценка локальной
предельности материала у концентратора напряжений
1.5. Процессы, приводящие к развитию предельного состояния .
1.5.1. Водородстимулированное охрупчивание материалов .
1.5.2. Коррозионное растрескивание .
1.5.3. Усталостное разрушение .
1.5.4. Радиационное облучение
1.6. Методы исследования поврежденных объектов
1.6.1. Фракто рафия .
1.6.2. Методы неразрушающего контроля
1.6.3. Механическая спектроскопия
1.6.3.1 Контактное поверхностное воздействие.
1.7. Неупругие эффекты в ОЦК сплавах на начальных этапах повреждаемости
1.7.1. Релаксационные эффекты в сильногетерогенных материалах
1.7.2. Влияние наводороживания на спектр внутреннего
трения
1.7.3. Внутреннее трение в деформированных материалах
1.7.4. Эффекты неупругой релаксации в материалах, подвергнутых термомеханической обработке и испытаниям на длительную прочность.
1.8. Задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Обоснование и выбор материалов исследований
2.2. Методика определения внутреннего трения и модулей упругости
2.2.1 Установка для комплексного измерения ВТ и механических свойств материала в области упругопластических деформаций
2.2.2 Измерение петель механического гистерезиса ПМГ.
2.2.3 Измерение внутреннего трения
2.2.3.1 Инфразвуковой диапазон
2.2.3.2 Среднечастотный диапазон
2.3 Методика разделения унимодальных спектров внутреннего трения
с применением ЭВМ 1
2.4 Методика рентгенографического анализа
2.5 Механические испытания.
2.5.1 Определение параметров деформационного упрочнения
2.6 Методика наводороживания.
2.7 Методика прецизионного измерения плотности.
2.8 Металлографический анализ
2.9 Оценка поврежденности материалов.
2.9.1 Определение характеристик деформационной деструкции
2.9.2 Оценка поврежденности по контролю плотности
2. Статистический анализ исходных экспериментальных данных
Анализ измерений М1
Расчет погрешности определения энергии активации
Точность определения плотности материалов.
3. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НЕУПРУГИХ ЭФФЕКТОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ НАЛИЧИЕМ В МАТЕРИАЛЕ МИКРОТРЕЩИ
.1 Микротрещины как концентраторы напряжений.
3.2 Формирование плоских дислокационных скоплений
3.2.1 Модель Коттрелла.
3.2.2 Расчет напряжения сдвига в плоскостях скольжения.
3.2.3 Расчет плотности дислокаций в скоплениях.
3.3 Механизм образования двойных термических перегибов.
3.3.1 Двойные перегибы па невинтовых дислокациях. Пики Бордони.
3.3.2 Расчет активационных характеристик релаксации Бордони.
3.3.3 Расчет параметров релаксационного эффекта, связанного с образованием перегибов в устьях микротрешин
3.4 Исследование развития релаксационных эффектов, обусловленных образованием двойных термических перегибов в устьях микротрещин, на модельных материалах. 1
4. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРУГИХ ЭФФЕКТОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ПРИСУТСТВИЕМ ДЕФЕКТОВ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ В МАТЕРИАЛАХ 0СЛЕ РАЗЛИЧНЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
4.1 Развитие неупругих эффектов при деформации.
4.2 Развитие неупругих эффектов при наводороживании.
4.3 Развитие неупругих эффектов при комплексном воздействии деформации и наводороживания
4.4 Анализ состояния трубных сталей по эффектам неупругой релаксации
4.4.1 Механизмы разрушения магистральных газонефгепроводов
4.4.2 Исследование релаксационного спектра трубных сталей.
4.4.3 Металлографический анализ трубных сталей
4.4.4 Изменение механических свойств и характеристик тонкой
структуры трубной стали в процессе эксплуатации
5. ВЛИЯНИЕ ПОВРЕЖДЕПНОСТИ НА СТАДИЙНОСТЬ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ.
5.1 ластическая деформация и процессы разрушения.
5.1.1 Классификация видов разрушения по. признаку пластической деформации
5.1.1.1 Классические теории хрупкого разрушения
5.1.1.2 Дислокационные модели и механизмы вязкого разрушения .
5.1.2 Роль пластической деформации в процессах разрушения
5.1.3 Дислокационные механизмы пластической деформации.
5.1.4.Стадийность деформационного упрочнения ОЦКпол и кристаллов.
5.1.5 Микромеханика разрушения.
5.1.5.1 Концепция микроскола как механизма разрушения при пластической деформации
5.1.5.2 Разрушение сталей в предварительно деформированном состоянии
5.2 Разрушение на ранних стадиях пластической деформации.
5.2.1 Дефектостойкость металла. Критерии поврежденности.
5.2.2 IТрогнозирование хрупкости стали с мелкими дефектами
5.3 Деструкция при пластическом течении
5.3.1 Стадийность кривых деформационного упрочнения с точки зрения поврежденности
5.3.2 Деформационная повреждаемость и изменение параметров тонкой структуры.
5.4 Комплексная оценка упрочнения и повреждаемости при деформационном воздействии.
5.4.1 Механизмы стадийности деформационною упрочнения и деформационной деструкции
5.4.1.1 Анализ феноменологических моделей упрочнения.
5.4.1.2 Упрочнение и деструкция сталей в процессе активною нагружения.
5.4.2 Влияние состава сталей на процесс пластического течения.
6. ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИОННОЙ ПОВРЕЖДЕННОСТИ
УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.
6.1 Общая классификация типов несплошностей.
6.2. Механизмы образования несплошностей при деформации в
области обычных температур
6.3. Распределение дефектов по размерам
6.4.акопление поврежденности в металлических материалах
6.5. Снижение поврежденности с помощью восстановительной обработки.
6.6. Влияние эксплуатации и ВТО на структуру и свойства сталей.
6.7 Анализ технологической поврежденности углеродистых сталей
6.8 Накопление поврежденности в металлических материалах при деформации в области обычных температур.
6.9 Влияние пластической деформации при обычной температуре на плотность углеродистых сталей.
6.9.1 Причины изменения плотности металлических материалов при деформации
6.9.2 Влияние деформации на поврежденность сталей порами.
6.9.3 Анализ причин повышения плотности сталей при деформации. 3
6.9.4 Влияние деформации на ансамбль микронесплошностей в
6.9.5 Определение интервала деформационного залечивания
6.9.6. Влияние деформации на параметры тонкой структуры
горячекатаных углеродистых сталей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В результате с изменением соотношения между величинами а0 и Ку металла изменяется и соотношение между компонентами тензора напряжений на пределе текучести, т. На рис. Холла Петча для малоуглеродистой стали согласно критерию 1. Из данных рис. Холла Петча для текучести металлов, а то, которое широко используется в физике прочности, является лишь частным его выражением, пригодным для анализа явления текучести только в условиях одноосного растяжения. Па рис. Обратим внимание, что кривая 4г. Йокобори и др. Таким образом, в тех случаях, когда нарушение несущей способности наступает в результате общей текучести и последующего разрушения, физическая теория разрушения сегодня уже в состоянии определить конкретную роль важнейших структурных факторов в сочетании с
параметрами напряженного состояния, т. Рис. Зависимость напряжения текучести о от размера зерна с согласно физическому критерию М дня стали с параметрами 0. ГПа. Ф 13, ра 1 5 чистый сдвиг кручение, Ооктм 23. Г 7, р, 13. Рис. Влияние размера зерна и параметра у на критерий текучести п, о, сталей при различных видах напряженного состояния I одноосное сжатие. За, сфера иод давлением а у 1 б у 0,8 4 кручение тонкостенной трубы а у I а. ГПа б. ГПа г о,, 0. Штриховая линия у ат от . Структурная механика. Год ее сложной, а главное, более ответственной является вторая задача конструкционной прочности предупреждение хрупкого разрушения И Т. Современная механика разрушения в ряде случаев решает эту задачу на основе идеи Ирвина о критическом значении коэффициента интенсивности напряжений К1С в материале с трещиной 4. Введение некоторых элементов структуры металла в эту концепцию, предпринятое в последнее время рядом исследователей 4, 1, 2, несомненно положительно. С одной стороны, оно рассматривается как необходимый шаг к устранению разрыва между физикой и механикой разрушения, направленный на развитие так называемой структурной механики разрушения 3. С другой выявляет внутреннюю противоречивость параметра К1С, предсказывающего аномально высокую трещиностойкость крупнозернистых перегретых сталей, обладающих, как известно, низким сопротивлением хрупкому разрушению и весьма малой пластичностью 5. Этот парадокс может служить подтверждением высказанной выше мысли о том, что простое использование элементов структуры металла в общих рамках методологии механики не достигает цели, если структурное состояние металла непосредственно не учитывается в микромодели разрушения. Физическая модель внутризеренного микроскопа от зародышевой субмикротрещины органически и естественно соединяет в себе проявления физического механизма зарождения разрушения на микроуровне с конкретными особенностями механики напряженного состояния в очаге разрушения 8. Экспериментальная проработка этой модели, основные результаты которой приведены в обзоре 0, позволила исследовательскому коллективу во главе с Ю. Я. Мешковым прийти к выводу о существовании специфической механической характеристики стали, названной сопротивлением микросколу Ямс По мнению Ю. Я. Мешкова, Иис многом определяет весь комплекс механических свойств стали, в том числе, в конечном счете, и ее конструкционную прочность 7, 8. Ямс. Исключительная устойчивость значения к действию внешних факторов температуры, скорости деформирования и, самое главное, к виду напряженного состояния 8 послужили е разработчикам основанием причислить эту характеристику к рангу важнейшей фундаментальной структурно детерминированной константы металлического материала, определяющей уровень его сопротивления хрупкому разрушению в любых условиях нагружения вне зависимости от температуры. В сочетании с пределом текучести тт в виде отношения Ямсът А, эта характеристика отражает потенциальный запас сопротивляемости металла зарождению хрупкого разрушения. Иными словами, величина К может служить второй фундаментальной характеристикой металла, отражающей его запас вязкости как меру предельности состояния. Конечно, между фундаментальными и традиционными механическими характеристиками конструкционных сталей существуют определенные корреляции рис. СМЫСЛ величин Ямс и Кц более прост и ясен. Сат 1. Ад, 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.202, запросов: 232