Анализ трещины.

[soklakov 1 479]

51 минуту назад, TKValent сказал:

В статике мы прикладываем напряжение и материал с трещиной не разрушается, а если будем циклически ее прикладывать (то же самое значение) то материал через некоторое время разрушается

как вам такая корректировка?

Вы точно термины не путаете?

[TKValent 3]

@soklakov описался, образец с тещиной имел ввиду.

[soklakov 1 479]

54 минуты назад, TKValent сказал:

А в случае циклического нагружения появляется еще сложность, в виде того, что КИН начинает зависеть еще и от частоты прикладываемой внешней силы.

Теория усталости в таком состоянии, да еще приправленная КИНами... боюсь, эксперименты, подтверждающие это Ваше утверждение, не пройдут проверку на повторяемость. А пока этого нет, есть ли смысл городить научную работу без опоры на эксперимент?

Не, смысл-то понятный. Защищайтесь, канеш. Удачи.

 

Может скинете какую несложную статейку, в которой есть что-то про зависимость момента разрушения образца с трещиной от частоты гармонического воздействия? Какой она вид-то хоть имеет? Чем выше частота, тем что?

Только что, TKValent сказал:

описался, образец с тещиной имел ввиду.

да нет. все правильно написали. образец на то и образец, чтобы материал характеризовать.

[soklakov 1 479]

@Борман , вот, собственно и нарисовался гипотетический эксперимент. 

21 минуту назад, soklakov сказал:

Чем выше частота, тем что?

Я имею в виду по тем формулкам, которыми приходится пользоваться. Понятно, что доступ к экспериментам - это к будущим к.т.н.

В формулках интегрирования роста трещины чего зашито?

[TKValent 3]

27 минут назад, soklakov сказал:

Чем выше частота, тем что?

Просто при приближении внешней циклической силы к собственной частоте будет наблюдаться резонанс, вследствие чего напряжения в образце будут многократно увеличиваться, а вместе с ним и КИН. https://www.khai.edu/csp/nauchportal/Arhiv/AKTT/2009/AKTT1009/Kulik.pdf - вот хорошая статья по КИНам. В основном эксперименты проводят по изучению зависимости количества циклов до разрушения от прикладываемого напряжения. А КИН в основном связывают со скоростью роста трещины и соответственно графики зависимости.

[soklakov 1 479]

2 минуты назад, TKValent сказал:

Просто при приближении внешней циклической силы к собственной частоте будет наблюдаться резонанс, вследствие чего напряжения в образце будут многократно увеличиваться, а вместе с ним и КИН.

Вот я как раз об этом... не надо котлеты с мухами путать.

3 минуты назад, TKValent сказал:

В основном эксперименты проводят по изучению зависимости количества циклов до разрушения от прикладываемого напряжения.

Ага, их еще Веллер проводить начал. Без всяких трещин.

Вас, конечно, моё мнение мало интересует. Но это шляпа)

За статью спасибо!

Но судя по Вашим заявлениям - читать там нечего. Науку все больше превращают в исследование корреляции и не более того. Оно как бы и не плохо. Только создает ли кто-нить нормальный банк данных, чтобы потом это обрабатывать в лучших традициях бигдата? Ничего не слышали об таком? А то вдруг есть, а мужики-то и не знают.

@TKValent я пробежался... Там хоть один эксперимент есть в статье? Или только расчеты?

[Борман 2 389]

56 минут назад, soklakov сказал:

В формулках интегрирования роста трещины чего зашито?

Если говорить про циклику да ? Обычно это пороговый КИН и критический КИН, может ассиметрия еще. ХЗ. Мало сталкивался, но было.

Изменено 8 февраля 2018 пользователем Борман

[soklakov 1 479]

3 часа назад, Борман сказал:

Если говорить про циклику да ?

я формулы эти не видел. имею в виду: какая зависимость от частоты возбуждения там имеется, в этих формулах? да, в циклике, само собой. ведь в статике нет частоты.

[Борман 2 389]

6 часов назад, soklakov сказал:

я формулы эти не видел. имею в виду: какая зависимость от частоты возбуждения там имеется, в этих формулах? да, в циклике, само собой. ведь в статике нет частоты.

Тут надо разделить теоретические вещи от вещей прикладных. Скажу только за вторые... (несколько мыслей)

 

1. Вообще, конечно, кинетические уравнения роста трещины не интегрируют, поскольку трещина как только появляется - она становится сразу недопустимой. Распространенная вещь, когда толстую металлическую газовую трубу большого диаметра бракуют из за мелкой царапины.

 

2. Только в одном проекте ГОСТа (к сожалению он не будет утвержден, но там очень много полезного ) я явно видел, что срок службы = время до зарождения трещины (1) + время развития трещины до недопустимых размеров (2).

 

3. Насколько я понимаю, когда говорят о сроке службы, называя его "долговечность по критерию многоцикловой усталости", временем (2) пренебрегают.

 

4. Формулы про (1), которые мы используем, уже обработаны временем и производством, и превращены в формулы типа ПНАЭ Г-002-86.

 

5. Единственное, что я встречал про частоту, относится к (1) и слизано из ПНАЭ Г-002-86 из п.5.6.20-24. Но это, конечно, не наш случай.

 

В целом про наш случай я не встречал, и не искал.

[soklakov 1 479]

@Борман то есть на практике только усталость, но не механика разрушения? При вычислении времени до зарождения трещины ведь не нужен КИН?

 

Тогда вот это про что?:

23 часа назад, Борман сказал:

если циклика - интегрирую уравнение роста трещины, в который тоже, обычно, входит критический КИН.

 

[Борман 2 389]

Только что, soklakov сказал:

Тогда вот это про что?:

Ну это выкрутасы. Бывает что на эксплуатируемом объекте находят трещину и просят найти срок до ремонта. У меня такого мало.

[soklakov 1 479]

22 минуты назад, Борман сказал:

У меня такого мало.

Да хватит одного раза.

22 минуты назад, Борман сказал:

найти срок до ремонта

И как? получается?

как это сделать?

[Борман 2 389]

Только что, soklakov сказал:

И как? получается?

как это сделать?

Про нашу отрасль скажу..

Интегрирую численно, когда не лень, а когда степени недостоверности исходных данных зашкаливает - то по колхозному как нето. Нахожу циклы, пока не упрусь в критический КИН. Есть коэффициент запаса на эти циклы. От 1,5 до 2.0. Т.е. срок до ремонта в ХХ раз меньше чем остаточный ресурс.

[Orchestra2603 234]

Интересная у вас тут дискуссия.. Я тоже хочу че-нить умное сказать..)

 

В 2/8/2018 в 21:56, soklakov сказал:

я формулы эти не видел. имею в виду: какая зависимость от частоты возбуждения там имеется, в этих формулах? да, в циклике, само собой. ведь в статике нет частоты.

От частоты явной зависимости я не встречал, но, например ,есть Paris' law, который определяет удлинение трещины в зависимости от кол-ва циклов и циклической компоненты КИНа. Соответственно, чем выше частота, тем быстрее циклы набегают, быстрее трещина удлиняется при том же значении КИНа. Кроме этого, при удлинении трещины сам КИН растет как квад. корень от длина трещины. Кроме этого, если материал нельзя считать абсолютно хрупким, то возникает некий аналог упрочнения в том смысле, что критическое значение КИНа - fracture toughness - увеличивается в процессе роста трещины. Для этого существуют R curves, от геометрии образца, НДС и т.д.  

 

22 часа назад, soklakov сказал:

@Бормант о есть на практике только усталость, но не механика разрушения? При вычислении времени до зарождения трещины ведь не нужен КИН?

всегда предполагается, что в материале уже есть трещины! они там всегда с самого начала. какую их длину принимать - это отдельный вопрос. Например, размер зерна или какого-то дефекта, связанного с технологией производства. Для разных материалов должны быть разные исследования. Но если считать, что трещины нет (т.е. a = 0), то тогда и КИН равен нулю, и получается, что даже в циклике разрушение никогда не наступит, что конечно неправда.

 

Т.е. если бы у меня стояла такая задача, то я бы 1. задался размером нач дефекта. 2. Определил КИН, он должен быть сначала очень маленький, намного меньше Kic, затем циклическую составляющую КИНа, delta K. 3. По Paris' law стал интегрировать текущую длину трещины 4. При удлинении трещины увеличивается K и Kic.. 5. Повторял бы шаги 1-4 да тех пор пока Ki>Kic .Тогда наступает рост трещины переходит в неустойчивую стадию, и происходит хрупкое разрушение. Так можно было бы определить ресурс исходя из трещиностойкости и линейной упругой механики разрушения. Как это все в нашей чудесной промышленности применяется, и применяется ли вообще - затрудняюсь сказать)

 

Если зона пластических деформаций в устье трещины значительная, и LEFM не работает, то тогда все в разы веселее, J интеграл нужен, и все такое...

 

 

Никакой Америки я конечно не открыл. Это все известные вещи.

Изменено 10 февраля 2018 пользователем Orchestra2603

[Orchestra2603 234]

А в этой задачке я бы предложил следующее. Если рост трещины в циклике не нужен, то можон решить в два шага:

 

1. Посчитать задачу с трещиной на harmonic response на нужной частоте с нужной нагрузкой. Посчитать коэф. динамичности  на этой частоте по отношению к статике где-то в районе трещины. Сохранить перемещения всех узлов модели куда-нибудь.

2. Поставить статическую задачу. вместо нагрузки задать сохраненные перемещения, умноженные на посчитанный коэф. динамичности. Посчитать КИН. Он должен быть такой же, какой был бы в динамике

 

[Борман 2 389]

В 10.02.2018 в 12:56, Orchestra2603 сказал:

всегда предполагается, что в материале уже есть трещины!

В 10.02.2018 в 12:56, Orchestra2603 сказал:

Но если считать, что трещины нет (т.е. a = 0), то тогда и КИН равен нулю, и получается, что даже в циклике разрушение никогда не наступит, что конечно неправда.

Разумеется, когда мы говорим о линейной механике разрушения мы должны иметь трещину, как объект, вокруг которого потроен этот раздел механики. Иначе нет механики разрушения. В этом вы, конечно, правы.

 

Но вот это, неправда.. в смысле вы ошибаетесь..

В 10.02.2018 в 12:56, Orchestra2603 сказал:

всегда предполагается, что в материале уже есть трещины! они там всегда с самого начала. какую их длину принимать - это отдельный вопрос. Например, размер зерна или какого-то дефекта, связанного с технологией производства. Для разных материалов должны быть разные исследования. Но если считать, что трещины нет (т.е. a = 0), то тогда и КИН равен нулю, и получается, что даже в циклике разрушение никогда не наступит, что конечно неправда

Трещин нет, тем более размером в зерно. Если бы всё было так как выговорите, то ноги у кривой Веллера росли бы из формул типа закона Пэриса. Сначала зарождение (микро)трещины (механизм в общемто можно считать классическим), потом прорастание ее с микро- на мезо- уровень, а уж потом говорят о макро-трещине, для которой и строится линейная механика разрушения (она же механика развития магистральных трещин).  

 

А то что вы говорите.. Так на масштабах зерна НДС-то толком нельзя поиметь. МДТТ  - это механика макроуровня.

[Orchestra2603 234]

17 часов назад, Борман сказал:

Трещин нет, тем более размером в зерно. Если бы всё было так как выговорите, то ноги у кривой Веллера росли бы из формул типа закона Пэриса. Сначала зарождение (микро)трещины (механизм в общем-то можно считать классическим), потом прорастание ее с микро- на мезо- уровень, а уж потом говорят о макро-трещине, для которой и строится линейная механика разрушения (она же механика развития магистральных трещин).  

 

А то что вы говорите.. Так на масштабах зерна НДС-то толком нельзя поиметь. МДТТ  - это механика макроуровня.

Я, наверное, не совсем точно сказал просто.. Я имел в виду, конечно первую часть вашего утверждения, что для того, чтобы механика разрушения вообще была применима, нужна хоть какая-то но трещина, иначе нечего считать. Понятно, что на стадии зарождения трещины таких вот красивых трещин, также кстати как и изотропности и абсолютной упругости материала в их окрестности, или возможности считать напряженное состояние или деформацию плоской и , соответственно, красивых полей напряжений вблизи трещины как в книжках - всего этого в реальном материале нет. Для хрупкого разрушения в стали (если я правильно помню) там все начинается с малюсенького какого-нибудь дефекта, какого-нибудь включения чуть ли не на уровне кристаллической решетки, который выступает в роли микроконцентратора. Но даже в самом начале, трещина же все равно имеет какой-то размер. Какой - это другой вопрос. Рост трещины - тоже штука очень любопытная.. Современные исследования говорят, что он вообще не является непрерывным процессом, т.е. трещина растет конечными приращениями, размер которых определятся свойствами материала и параметрами НДС. Этот процесс сопровождается такими типа stick-slip motions (хз, как по-русски это правильно называется). Называется эта штука Finite  Fracture Mechanics. Carpinteri и его команда продвигает эту тему. Т.е. все равно есть определенная какая-то характерная длина трещины, которую можно принять за начальную, и от нее отталкиваться. Если вы говорите про вязкое разрушение, как для типичных сталей, где идет накопление дислокаций, то там вообще другой процесс. Там возможности линейной упругой механики разрушения вообще весьма ограничены, другие инструменты нужно использовать

 

А про само зарождение я, вот, не встречал нигде теорий и моделей (не исключаю, что, может, плохо смотрел), которые бы описывали микромеханику и НДС в материале на ранних стадиях образования трещины. Т.е. не в общих словах с картинками из микроскопа, а какими-то уравнениями и т.п. Поэтому, я бы не сказал, что это прям классика и банальность. Если не поленитесь, дайте ссылку почитать, пожалуйста.

 

Про Пэриса и Веллера.. Я прям задумался.. Могу ошибаться, но мне кажется, что эти "ноги" там и должны от туда расти. Кстати было бы любопытно посмотреть, насколько разные будут оценки долговечности при интегрировании закона Пэриса (или какого-нибудь получше, типа Формана) и по кривой Веллера? Ясно, что будет разница... Но если представить себе, что у нас был бы какой-нибудь "модифицированный Пэрис", куда входили бы какие-нибудь параметры на микро уровне для начальных стадий, типа плотности дислокаций, распределения размеров зерен, вектора Бюргерса и т.п., то результаты должны были бы быть одинаковыми, как мне видится. Ну, хотя бы для хрупкого разрушения. Звучит кстати как неплохая тема для кандидатской.))

 

 

[Борман 2 389]

Только что, Orchestra2603 сказал:

А про само зарождение я, вот, не встречал нигде теорий и моделей (не исключаю, что, может, плохо смотрел), которые бы описывали микромеханику и НДС в материале на ранних стадиях образования трещины. Т.е. не в общих словах с картинками из микроскопа, а какими-то уравнениями и т.п. Поэтому, я бы не сказал, что это прям классика и банальность. Если не поленитесь, дайте ссылку почитать, пожалуйста.

Я говорю, что классическим является механизм зарождения - движение дислокаций, накопление их на границах зерен и т.д. А насчет уравнений - это как раз и есть кандидатские и докторские. Вот одна из них... 

http://www.dslib.net/mechanika-deformacii/strukturnaja-model-nakoplenija-povrezhdenij-na-stadii-zarozhdenija-mikroskopicheskoj.html (к сожалению не найду полной версии). Кухня сформулирована через энергетические структурные параметры.

 

Только что, Orchestra2603 сказал:

Про Пэриса и Веллера.. Я прям задумался.. Могу ошибаться, но мне кажется, что эти "ноги" там и должны от туда расти.

На самом деле растет только одна нога. Писал курсовик в котором складывал циклы по кривой зарождения микротрещины и циклы с кривой развития трещины до разрушения и получал кривую Велера.  

[Orchestra2603 234]

16 минут назад, Борман сказал:

Я говорю, что классическим является механизм зарождения - движение дислокаций, накопление их на границах зерен и т.д. А насчет уравнений - это как раз и есть кандидатские и докторские. Вот одна из них... 

http://www.dslib.net/mechanika-deformacii/strukturnaja-model-nakoplenija-povrezhdenij-na-stadii-zarozhdenija-mikroskopicheskoj.html (к сожалению не найду полной версии). Кухня сформулирована через энергетические структурные параметры.

Вот, уже похоже написали подобный диссер, про который я говорил)) Интересно почитать будет, про какие материалы там идет речь, про какой режим разрушения и т.д.  Надо бы мне и за русскоязычной литературой научной тоже следить)

18 минут назад, Борман сказал:

На самом деле растет только одна нога. Писал курсовик в котором складывал циклы по кривой зарождения микротрещины и циклы с кривой развития трещины до разрушения и получал кривую Велера.  

Об этом и речь. Я был бы удивлен, если бы не получили, на самом деле)) Классные курсовики у вас были.

[Борман 2 389]

5 минут назад, Orchestra2603 сказал:

Я был бы удивлен, если бы не получили, на самом деле

Логарифмическая шкала всё съела, и осталась только первая кривая фактически...