Научно-методические основы исследования трещиностойкости металла по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения

• Автор: Реморов, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 328 с. : ил. + Прил. (182с.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ
1.1. Современные представления о разрушении и причинах хрупкости металла
1.2. Основные положения механики разрушения и критерии тре-щиностойкости металлов
1.2.1. Основы теории Гриффитса и концепция квазихрупкого разрушения металла
1.2.2. Критерии распространения трещины в металлах
1.3. Экспериментальные методы оценки сопротивления металлов
хрупкому разрушению
1.3.1. Общая характеристика экспериментальных методов оценки сопротивления разрушению
1.3.2. Определение характеристик трещиностойкости металла методами механики разрушения
1.3.2.1. Общие положения
1.3.2.2. Определение силовых характеристик трещиностойкости
1.3.2.3. Определение критического раскрытия трещины
1.3.2.4. Определение энергетических показателей вязкости разрушения
1.3.3. Методы качественной оценки сопротивления металла хрупкому разрушению
1.3.3.1. Определение сопротивляемости разрушению по работе развития трещины
1.3.3.2. Критические температуры вязко-хрупкого перехода
1.3.3.3. Определение несущей способности конструкций по сопротивлению хрупкому разрушению
1.3.3.4. Специальные испытания крупногабаритных образцов и элементов конструкций
1.3.4. Анализ существующих методов экспериментальной оценки сопротивления металла разрушению
1.4. Цель и задачи работы
Выводы по главе

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РЕГИСТРАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО
ЭФФЕКТА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ
ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА РАЗВИТИЮ ТРЕЩИНЫ
2.1. Состояние вопроса использования теплового эффекта пла-
стической деформации в зоне разрушения для оценки сопротивления металла развитию трещин
2.1.1. Сущность метода теплового импульса
2.1.2. Анализ существующих способов регистрации и измерения
импульса тепла при разрушении
2.2. Разработка измерительных средств и выбор регистрирующей аппаратуры
2.2.1. Выбор и обоснование физического принципа преобразова-
ния и метода измерения импульса тепла при разрушении металла
2.2.2. Разработка датчика температуры для преобразования и
регистрации теплового импульса в зоне разрушения
2.2.2.1. Выбор и обоснование типа термочувствительного элемента
датчика
2.2.2.2. Конструкция и метрологические характеристики датчика
2.2. 3. Разработка специализированного усилителя и регистрация
импульса тепла при разрушении
2.2.3.1. Назначение, техническая характеристика и устройство
усилителя
2.2.3.2. Осциллографирование теплового импульса
2.3. Методика проведения испытаний
2.3.1. Оборудование и образцы для испытаний
2.3.2. Установка датчиков теплового импульса
2.3.3. Тарировка измерительных каналов
2.3.4. Регистрация теплового импульса при разрушении
2.4. Методика обработки результатов испытания
2.4.1. Определение теплофизических характеристик исследуемого
металла
2.4.2. Определение расстояния от поверхности разрушения до
точки измерения теплового импульса
2.4.3. Определение амплитудного значения импульса тепла, соот-
ветствующего работе пластической деформации при развитии трещины
2.4.4. Определение количества тепла, выделяющегося в резуль-

тате работы пластической деформации при развитии трещины
2. 4.4.1. Описание физической и математических моделей для опре-
деления количества тепла
2.4.4.2. Методика и результаты оценки адекватности физической и математических моделей источников тепла при различных видах разрушения
2.4.5. Определение характеристик сопротивления металла развитию трещин
2.4.5.1. Определение удельной работы развития трещины
2.4.5.2. Определение характеристик трещиностойкости
2.4.5.3. Построение й-кривых и определение критических значений характеристик сопротивления разрушению
2.4.6. Оценка скорости развития трещины методом теплового
импульса
Выводы по главе
3. СРАВНИТЕЛЬНЬЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЮ
РАЗЛИЧНЫХ МАРОК СТАЛИ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ И МЕТОДА ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА
3.1. Методика сравнительных исследований
3.1.1. Методы оценки сопротивления разрушению исследуемых сталей и сварных соединений
3.1.1.1. Определение работы развития трещины по деформационным характеристикам исследуемого металла
3.1.1.2. Образцы и схема нагружения
3.1.1.3. Определение удельной работы развития трещины методом теплового импульса
3.1.1.4. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений
3.1.1.5. Регистрация параметров испытания
3.2. Результаты сравнительной оценки сопротивления разрушению различных марок стали
3.2.1. Состав и свойства исследуемых сталей
3.2.2. Анализ диаграмм "нагрузка-прогиб" и осциллограмм теплового импульса при разрушении образцов
3.2.3. Сравнительная оценка сопротивления разрушению исследуемых сталей по работе развития трещины

Райс [227] для определения С°с предложил использовать одну кривую Р-у с учетом, что полное перемещение (уп ) включает упругую (уупр) и пластическую (упл) составляющие, т. е.
= упр + (1.42)
В работе [229] для определения С°с также используется одна кривая Р-у, при этом затраты энергии на пластическое перемещение учитываются с помощью поправочного коэффициента, а значение С°с находится по выражению (1.37).
Для определения численного значения поправочного коэффициента на пластичность кривая Р-у аппроксимируется функцией Рамберга - Осгуда [229] в виде:
*' V = (Р/М) + к(Р/М)п, (1.43)
где Р - нагружающее усилие,
М - податливость образца, к,п - параметры, зависящие от свойств материала.
Величина поправочного коэффициента в (1.37) определяется по выражению:
С = 1 + [(2пк/п+1)(Р/М)"'1]. (1.44)
Для определения параметров выражения (1.44) на диаграмме Р-у проводят две секущие (см. рис. 1.3), одна из которых проходит вблизи точки Рс.
Рис. 1.3. Схема определения параметров пик [130]
Секущие определяют значения модулей <% М и«2М. На основании (1.43) перемещение точки пересечения секущей и диаграммы будет равно:
у> = (РМ) + к(Р;/М)п, при 1 = 1,2. (1.45)