Для оценки работоспособности различных материалов в условиях, приближающихся к эксплуатационным, в последние годы стали широко привлекать механику разрушения. В этой книге рассмотрены методы оценки работоспособности материалов с точки зрения сопротивления их разрушению. Большое внимание уделено теоретическим аспектам разрушения, анализу поля напряжений у надрезов и трещин, а также применению механики разрушения к проблеме распространения трещин в условиях усталости и коррозии под напряжением. Приведены тщательно систематизированные данные о разрушении материалов в условиях линейно-упругой и упруго-пластической деформации. Описаны механизмы перехода от хрупкого разрушения к вязкому.
Книга представляет интерес для научных и инженерно-технических работников металлургической, машиностроительной, авиационной, оборонной и других отраслей промышленности, занятых в области производства и использования высокопрочных металлических материалов. Ил. 141. Табл. 8. Список лит.: 196 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Оценка качества конструкционных материалов с позиций механики разрушения занимает все более прочное место при разработке новых материалов или режимов их термомеханического упрочнения, а критерии механики разрушения все чаще используют при проектировании различного рода ответственных конструкций, поскольку эти испытания максимально моделируют служебные условия (наличие трещин, соответствующую окружающую среду, поле напряжений — плоская деформация и плоское напряженное состояние и т. д.). Преимущество механики разрушения перед традиционными методами оценки качества материала заключается в том, что она дает исследователю или проектировщику количественные обобщенные критерии, связывающие критическое напряжение разрушения с длиной трещины.
В СССР переведены книги, в которых рассматриваются теоретические и экспериментальные вопросы оценки качества материала с позиций механики разрушения [1—5]. Однако экспериментальные методики в них даются в законченном виде (как стандарт или проект стандарта), физическая картина изменения напряжения и деформаций у трещины при нагружении в зависимости от геометрии образца и длины трещины не рассматривается, а теоретические разработки излагаются, как правило, без обсуждения реальных процессов, протекающих в структуре металла перед надрезом или трещиной.
В этом отношении книга «Основы механики разрушения» Дж. Нотта, крупного специалиста по прочности в Англии, представляет приятное исключение. В ней автор пытался связать микромеханизм разрушения с макроскопическими аспектами разрушения, причем обсуждение отдельных вопросов ведется на инженерном уровне с выявлением физики явления, с минимумом формальных математических выкладок, однако без ущерба количественного описания поля напряжений, так как механика разрушения освещает количественную сторону этого явления.
Такой подход оправдан тем, что книга рассчитана на металловедов и прочнистов, занимающихся разработкой материалов с повышенным сопротивлением разрушению и оценкой их качества.
К сожалению, в книге Дж. Нотта совершенно не цитируются работы советских ученых в рассматриваемой области. Хоть автор и пишет в предисловии, что «. . . был вынужден провести тщательный отбор материала. . .», но работы таких ученых, как Н. И. Мусхелишвили, Г. П. Черепанов, М. Я- Леонов, В. В. Пана-С1°к, Г. И. Баренблат, В. С. Иванова и других требуют хотя бы краткого упоминания.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора к русакому изданию ...........
Список литературы ...................... '.'.'' %
Предисловие ......................... ' ,
' О
Глава I. ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ
9. Антиплоская деформация
10. Коэффициент интенсивности напряжений .........
11. Пластичность тел с трещинами ..............
12. Эквивалентная упругая трещина ............
13. Пластичность, обусловленная трещиной. Решение Дагдэйла .
14. Модель Билби—Коттрелла—Суиндена (БКС) .......
15. Полиномиальная функция напряжений. Граничные условия
16. Численные методы.....................
17. Метод конечных элементов
18. Распределение напряжений при плоской деформации в образцах с над-
резами и трещинами ,
Список литературы
„
1. Введение ...........................
2. Продольный изгиб и заклинивание .............. '
3. Течение ........................... ' JQ
4. Образование шейки ...................... ' jg
5. Принципы проектирования .................. ' 13
6. Разрушение в результате распространения трещины ....... ц
7. Испытания образцов с надрезом на удар ....... • ...... 15
Список литературы ......................... jg
Глава II. КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
1. Введение ............................ 18
2. Графическое изображение траекторий напряжений ........ 18
3. Напряжение .......................... 20
4. Деформация ........................... 21
5. Главные напряжения и деформации .............. 23
6. Соотношения между напряжением и деформацией в упругих телах 24
7. Упругое трехосное напряженное состояние .......... 27
8. Основы теории упругости ................... 29
9. Функция напряжений Эри ................... 30
10. Предварительная оценка концентрации напряжений .... 32
1 1 . Пластическая деформация у концентраторов напряжений ..... 34
12. Нагрузки, вызывающие общую текучесть ........... 37
13. Перенапряжение ....................... 44
Список литературы ......................... 46
Глава III. КОМПЛЕКСНЫЕ ФУНКЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ У ТРЕЩИНЫ
1. Введение ............................ 47
2. Комплексные переменные ................... 47
3. Напряжения и перемещения, определяемые методом комплексных потенциалов ........................... 49
4. Криволинейные координаты .................. 50
5. Эллиптическое отверстие в однородно нагруженной пластине. Реше-
ние Инглиса ......................... °2
6. Напряжения у вершины трещины. Решение Вестергаарда .... °д
7. Трещина под действием растягивающих напряжений ...-..•• 56
8. Трещина при сдвиге ...................... jj~
59 60 64 65 66 68 70 77 80
84 91
Глава IV. ЛИНЕЙНАЯ УПРУГАЯ МЕХАНИК Л РАЗРУШЕНИЯ
1. Введение............................ 92
2. Идеальная прочность .................... 92
3. Трещины Гриффитса ...................... 94
4. Методы податливости ..................... 99
5. Интенсивность напряжений................... 101
6. Квазихрупкое разрушение .................. 104
Список литературы......................... 107
Глава V. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ. РАЗРУШЕНИЯ
1. Введение............................ 108
2. Испытания тонких полос.................... 108
3. Изменение вязкости разрушения с толщиной образца....... 109
4. Разрушение тонких полос ................... ПО
5. Разрушение в условиях плоской деформации .... •..... 112
6. Промежуточная область . . .................. 114
7. Заключение по влиянию толщины образца на вязкость разрушения 116
8. Оценка сопротивления разрушению с помощью У?-кривых..... 120
9. Испытания на вязкость разрушения при плоской деформации (Kic) 123
10. Размеры образцов. Длина трещины .............. 126
11. Размеры образцов. Сечение нетто ............... 128
12. Размеры образцов. Толщина образца .............. 130
13. Процесс испытаний ...................... 131
14. Метод секущей......................... 133
15. Результаты измерений вязкости разрушения........... 137
16. Влияние температуры и скорости деформации.......... 137
17. Свойства материала...................... 139
Список литературы......................... 141
Глава VI. МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ В ОБЛАСТИ ОБЩЕЙ ТЕКУЧЕСТИ
1. Введение.........................' . . . 142
2. Раскрытие трещины. Основные положения............ 142
3. Измерение раскрытия трещины.................. 146
4. Экспериментальные результаты замера раскрытия трещины .... 148
5. У-интеграл. Основные положения................. 154
6. /-интеграл. Определение .................... 157
7. /-интеграл образцов с трещинами................ 159
8. Расчет /-интеграла при изгибе ................. 161
9. Критерий разрушения /1с.................... 162
Список литературы......................... 165
Глава VII. МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ
ОБРАЗЦОВ С НАДРЕЗОМ МИКРОМЕХАНИЗМЫ
РАЗРУШЕНИЯ СКОЛОМ
1. Введение............................ 168
2. Ударные испытания образцов с надрезом ............ 166
3. Статический изгиб образцов с надрезом ............ 167
4. Критерий растягивающего напряжения при разрушении сколом . . . 170
5. Влияние толщины образца ................... 173
6. Влияние глубины надреза ................... 175
7. Микромеханизм разрушения сколом ............. 177
8. Текучесть. Соотношение Петча ................. 179
255
9. Разрушение сколом....................... 175
10. Модель нагруженных волокон.................. 185
11. Сравнительный анализ микромеханизмов скола......... 186
Список литературы......................... 190
Глава VIII. ПЕРЕХОД ОТ ХРУПКОГО СКОЛА
К ВЯЗКОМУ РАЗРУШЕНИЮ. УДАРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВЯЗКОЕ РАЗРУШЕНИЕ
1. Введение............................ 191
2. Переход от хрупкого разрушения сколом к вязкому волокнистому разрушению ............................ 191
3. Начальная стадия вязкого разрушения ............. 192
4. Рост пор............................ 193
5. Модель Томасона........................ 195
6. Экспериментальные наблюдения вязкого разрушения ...... 198
7. Переход в виде разрушения при статическом и динамическом изгибе 202
8. Испытания падающим грузом и динамическое раздирание..... 208
9. Модель для расчета /Ctc низкопрочных сталей........'. . 212
10. Другие виды разрушения ................... 216
Список литературы......................... 218
Глава IX. ПРИЛОЖЕНИЕ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ К РОСТУ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН И КОРРОЗИИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ
1. Введение............................ 219
2. Усталостное разрушение .................... 219
3. Рост усталостной трещины ................... 225
4. Экспериментальные методы.................... 227
5. Экспериментальные результаты и модели роста трещины. .... 230
6. Статический рост усталостной трещины ............. 236
7. Влияние толщины образца на рост усталостной трещины....... 241
8. Перегрузки и случайное нагружение............... 243
9. Коррозия под напряжением .................. 244
10. Приложение механики разрушения к росту трещины в условиях коррозии под напряжением .................... 246
11. Субкритический рост трещины.................. 250
Список литературы......................... 251
Предметный указатель....................... 252
ИБ № 790
Л Ж rh НГЛТТ
Цена: 150руб.
