Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
В'я́зке руйнува́ння (англ. ductile fracture) — руйнування, що супроводжується розвитком пластичних деформацій у матеріалі.
1. Границя міцності
2. Границя плинності
3. Руйнування (в'язке)
4. Область деформаційного зміцнення
5. Область деформаційного знеміцнення
A: Умовне напруження (F/A0)
B: Істинне напруження (F/A)
Загальні особливості
Вивчення особливостей в'язкого руйнування є важливим для аналізу поведінки металів в умовах обробки тиском, де мають місце значні пластичні деформації, і руйнування, зокрема в'язке, є недопустимим. Воно як правило, буває внутрішньозеренним. Тонку структуру зламу вивчають за допомогою фрактографічного аналізу (дослідження структури поверхні руйнування у світловому та електронному мікроскопах), який дає важливу інформацію про механізм руйнування.
В'язке руйнування відбувається зазвичай після значної пластичної деформації матеріалу. Його головною особливістю є повільний розвиток тріщини та висока енергоємність, обумовлена необхідністю витрати значної роботи пластичної деформації у верхівці тріщини. На відміну від крихкого руйнування, при в'язкому іде зародження та розвиток великої кількості субмікротріщин, деякі з яких можуть зливатися одна з одною, утворюючи одну велику магістральну тріщину. Фрактографічна поверхня зазвичай є матовою, нерівною, зі слідами пластичної деформації у вигляді грубих смуг. Рельєф поверхні має вигляд окремих ямок діаметром 0,5...20 мкм та глибиною до декількох мікрометрів. Ямки є наслідком виникнення, зростання та злиття множини мікропор. На дні ямок виявляються частинки надлишкових фаз
Перебіг процесу
В'язке руйнування розвивається поступово протягом трьох стадій.
На першій стадії виникає велика кількість пор в центральній частині зразка. При збільшенні навантаження пори витягуються вздовж напрямку дії розтягувального напруження. Ослаблений порами матеріал руйнується, пори зливаються одна з однією й виникає центральна тріщина перпендикулярна до осі зразка.
На другій стадії іде поширення центральної тріщини, тобто формування дна чашки. Процес відбувається за рахунок приєднання нових пустот внаслідок підвищеної концентрації напруження біля вершини тріщини. Швидкість цього процесу невелика.
Третя стадія, або формування конічної частки зламу. Тріщина при цьому досягає периферійних зон зразка. Швидкість її руху збільшується в десятки разів і змінюється напрямок поширення. Процес може відбуватися за двома варіантами:
1. Якщо кількість дефектів з обох боків центральної тріщини однакова, то подальше зростання тріщини іде під дією дотичних напружень (під кутом 45°) і внаслідок появи нових смуг зсуву лінія виходить на поверхню і виникає злам в формі подвійної чашки.
2. Якщо після початку формування зсуву в периферійних областях шийки з одного боку від центральної тріщини з'являються нові мікротріщини, то подальша деформація буде локалізована саме в цих місцях і кінцеве руйнування відбудеться шляхом зрізу вздовж новоутворених тріщин і виникне чашка з конусом.
Крім розглянутих випадків в'язкого руйнування, можливе утворення зламів іншої форми, які визначаються геометрією зразка, характером його деформації і ступенем пластичності матеріалу. Наприклад, при розтягуванні циліндричних зразків із високою пластичністю, зокрема надпластичних, відносне звуження близьке до 100% і шийка перетворюється на точку. В аналогічних плоских зразків шийка вироджується в лінію, розміщену під кутом ~ 45° до осі розтягування.
Різновиди
Залежно від кристалічної будови матеріалів при в'язкому руйнуванні реалізуються різні типи ямкового зламу
- В гексагональних щільноупакованих кристалічних ґратках зріз реалізується внаслідок базисного ковзання. Поверхня має форму однобокого клину. В кристалах з гранецентрованою кубічною ґраткою (ГЦК) зріз відбувається після інтенсивного ковзання з формуванням грубих смуг деформації.
- В матеріалах з об'ємноцентрованою кубічною ґраткою (ОЦК) та ряді ГЦК матеріалів можливе формування великої шийки. У високопластичних матеріалах звуження становить практично 100%.
- Якщо пластичний зразок з ГЦК ґраткою плоский, то можливе формування у зоні розриву у формі, що нагадує лезо ножа.
- Якщо в матеріалі присутні грубі частинки іншої фази, спостерігається волокнистий злам. Тріщина розвивається по міжфазовій поверхні чи по тілу частинок, якщо вони крихкіші за матрицю.
- Найпоширенішим механізмом в'язкого руйнування є «чашковий злам», який є результатом поєднання в єдину тріщину великої кількості мікропор. Шийка утворюється після деякого рівномірного подовження зразка і є результатом локалізації деформації в обмеженому об'ємі. Всередині шийки напружений стан є складним в порівнянні з вихідним одновісним розтягуванням. У цих умовах і відбувається зародження і розвиток в'язких тріщин. Зародкові тріщини виникають і розвиваються в середній частині шийки. Відбувається локалізація напружень, в результаті змінюються швидкість поширення тріщини і напрям її розвитку. Через локалізацію пластичної деформації в площинах дії максимальних дотичних напружень подальше руйнування йде шляхом зрізу. У результаті центральна частина тріщини утворює «дно», а периферійні — конусні «стінки» чашки зламу. Отже, значна пластична деформація не тільки передує в'язкому руйнуванню, але й триває в процесі його розвитку.
Див. також
Примітки
- ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробування на міцність. Терміни та визначення основних понять.
Джерела
- Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие: В 4-х т. /Под ред. В. В. Панасюка. — К.: Наукова думка, 1988. — т.1. — 488с.; 1988. — т.2. — 620 с.; 1988. — т. 3. — 436 с.; 1990. — т.4.- 680 с.
- Опір матеріалів. Підручник /Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.: Вища школа, 1993. — 655 с. —
- Нотт Дж. Основы механики разрушения. М: Металлургия, 1978. — 256 с.
- Механіка руйнування зварних конструкцій: Курс лекцій. [ 8 грудня 2012 у Wayback Machine.] / Укладач: Ясній П. В. — Т.: ТДТУ, 2006. — 100 с.
- Хеллан К. Введение в механику разрушения. М: Мир, 1988. — 364 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
V ya zke rujnuva nnya angl ductile fracture rujnuvannya sho suprovodzhuyetsya rozvitkom plastichnih deformacij u materiali Zrazok z alyuminiyevogo materialu pislya v yazkogo rujnuvannya v umovah roztyagu Diagrama roztyagu plastichnogo materialu konstrukcijnoyi stali sho zavershuyetsya v yazkim rujnuvannyam zrazka 1 Granicya micnosti 2 Granicya plinnosti 3 Rujnuvannya v yazke 4 Oblast deformacijnogo zmicnennya 5 Oblast deformacijnogo znemicnennya A Umovne napruzhennya F A0 B Istinne napruzhennya F A Shematichne zobrazhennya etapiv v yazkogo rujnuvannya v umovah chistogo roztyaguZagalni osoblivostiVivchennya osoblivostej v yazkogo rujnuvannya ye vazhlivim dlya analizu povedinki metaliv v umovah obrobki tiskom de mayut misce znachni plastichni deformaciyi i rujnuvannya zokrema v yazke ye nedopustimim Vono yak pravilo buvaye vnutrishnozerennim Tonku strukturu zlamu vivchayut za dopomogoyu fraktografichnogo analizu doslidzhennya strukturi poverhni rujnuvannya u svitlovomu ta elektronnomu mikroskopah yakij daye vazhlivu informaciyu pro mehanizm rujnuvannya V yazke rujnuvannya vidbuvayetsya zazvichaj pislya znachnoyi plastichnoyi deformaciyi materialu Jogo golovnoyu osoblivistyu ye povilnij rozvitok trishini ta visoka energoyemnist obumovlena neobhidnistyu vitrati znachnoyi roboti plastichnoyi deformaciyi u verhivci trishini Na vidminu vid krihkogo rujnuvannya pri v yazkomu ide zarodzhennya ta rozvitok velikoyi kilkosti submikrotrishin deyaki z yakih mozhut zlivatisya odna z odnoyu utvoryuyuchi odnu veliku magistralnu trishinu Fraktografichna poverhnya zazvichaj ye matovoyu nerivnoyu zi slidami plastichnoyi deformaciyi u viglyadi grubih smug Relyef poverhni maye viglyad okremih yamok diametrom 0 5 20 mkm ta glibinoyu do dekilkoh mikrometriv Yamki ye naslidkom viniknennya zrostannya ta zlittya mnozhini mikropor Na dni yamok viyavlyayutsya chastinki nadlishkovih fazPerebig procesuV yazke rujnuvannya rozvivayetsya postupovo protyagom troh stadij Na pershij stadiyi vinikaye velika kilkist por v centralnij chastini zrazka Pri zbilshenni navantazhennya pori vityaguyutsya vzdovzh napryamku diyi roztyaguvalnogo napruzhennya Oslablenij porami material rujnuyetsya pori zlivayutsya odna z odniyeyu j vinikaye centralna trishina perpendikulyarna do osi zrazka Na drugij stadiyi ide poshirennya centralnoyi trishini tobto formuvannya dna chashki Proces vidbuvayetsya za rahunok priyednannya novih pustot vnaslidok pidvishenoyi koncentraciyi napruzhennya bilya vershini trishini Shvidkist cogo procesu nevelika Tretya stadiya abo formuvannya konichnoyi chastki zlamu Trishina pri comu dosyagaye periferijnih zon zrazka Shvidkist yiyi ruhu zbilshuyetsya v desyatki raziv i zminyuyetsya napryamok poshirennya Proces mozhe vidbuvatisya za dvoma variantami 1 Yaksho kilkist defektiv z oboh bokiv centralnoyi trishini odnakova to podalshe zrostannya trishini ide pid diyeyu dotichnih napruzhen pid kutom 45 i vnaslidok poyavi novih smug zsuvu liniya vihodit na poverhnyu i vinikaye zlam v formi podvijnoyi chashki 2 Yaksho pislya pochatku formuvannya zsuvu v periferijnih oblastyah shijki z odnogo boku vid centralnoyi trishini z yavlyayutsya novi mikrotrishini to podalsha deformaciya bude lokalizovana same v cih miscyah i kinceve rujnuvannya vidbudetsya shlyahom zrizu vzdovzh novoutvorenih trishin i vinikne chashka z konusom Krim rozglyanutih vipadkiv v yazkogo rujnuvannya mozhlive utvorennya zlamiv inshoyi formi yaki viznachayutsya geometriyeyu zrazka harakterom jogo deformaciyi i stupenem plastichnosti materialu Napriklad pri roztyaguvanni cilindrichnih zrazkiv iz visokoyu plastichnistyu zokrema nadplastichnih vidnosne zvuzhennya blizke do 100 i shijka peretvoryuyetsya na tochku V analogichnih ploskih zrazkiv shijka virodzhuyetsya v liniyu rozmishenu pid kutom 45 do osi roztyaguvannya RiznovidiZalezhno vid kristalichnoyi budovi materialiv pri v yazkomu rujnuvanni realizuyutsya rizni tipi yamkovogo zlamu V geksagonalnih shilnoupakovanih kristalichnih gratkah zriz realizuyetsya vnaslidok bazisnogo kovzannya Poverhnya maye formu odnobokogo klinu V kristalah z granecentrovanoyu kubichnoyu gratkoyu GCK zriz vidbuvayetsya pislya intensivnogo kovzannya z formuvannyam grubih smug deformaciyi V materialah z ob yemnocentrovanoyu kubichnoyu gratkoyu OCK ta ryadi GCK materialiv mozhlive formuvannya velikoyi shijki U visokoplastichnih materialah zvuzhennya stanovit praktichno 100 Yaksho plastichnij zrazok z GCK gratkoyu ploskij to mozhlive formuvannya u zoni rozrivu u formi sho nagaduye lezo nozha Yaksho v materiali prisutni grubi chastinki inshoyi fazi sposterigayetsya voloknistij zlam Trishina rozvivayetsya po mizhfazovij poverhni chi po tilu chastinok yaksho voni krihkishi za matricyu Najposhirenishim mehanizmom v yazkogo rujnuvannya ye chashkovij zlam yakij ye rezultatom poyednannya v yedinu trishinu velikoyi kilkosti mikropor Shijka utvoryuyetsya pislya deyakogo rivnomirnogo podovzhennya zrazka i ye rezultatom lokalizaciyi deformaciyi v obmezhenomu ob yemi Vseredini shijki napruzhenij stan ye skladnim v porivnyanni z vihidnim odnovisnim roztyaguvannyam U cih umovah i vidbuvayetsya zarodzhennya i rozvitok v yazkih trishin Zarodkovi trishini vinikayut i rozvivayutsya v serednij chastini shijki Vidbuvayetsya lokalizaciya napruzhen v rezultati zminyuyutsya shvidkist poshirennya trishini i napryam yiyi rozvitku Cherez lokalizaciyu plastichnoyi deformaciyi v ploshinah diyi maksimalnih dotichnih napruzhen podalshe rujnuvannya jde shlyahom zrizu U rezultati centralna chastina trishini utvoryuye dno a periferijni konusni stinki chashki zlamu Otzhe znachna plastichna deformaciya ne tilki pereduye v yazkomu rujnuvannyu ale j trivaye v procesi jogo rozvitku Div takozhDiagrama deformuvannyaPrimitkiDSTU 2825 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Termini ta viznachennya osnovnih ponyat DzherelaMehanika razrusheniya i prochnost materialov Spravochnoe posobie V 4 h t Pod red V V Panasyuka K Naukova dumka 1988 t 1 488s 1988 t 2 620 s 1988 t 3 436 s 1990 t 4 680 s Opir materialiv Pidruchnik G S Pisarenko O L Kvitka E S Umanskij Za red G S Pisarenka K Visha shkola 1993 655 s ISBN 5 11 004083 4 Nott Dzh Osnovy mehaniki razrusheniya M Metallurgiya 1978 256 s Mehanika rujnuvannya zvarnih konstrukcij Kurs lekcij 8 grudnya 2012 u Wayback Machine Ukladach Yasnij P V T TDTU 2006 100 s Hellan K Vvedenie v mehaniku razrusheniya M Mir 1988 364 s