Mechanics of Creep Brittle Materials 1

خرابی اجزایی که در محدوده خزش کار می‌کنند می‌تواند به دلیل رشد یک ترک غالب یا از طریق تجمع "آسیب" در ماده باشد. نیروگاه‌های متعارف و هسته‌ای تولید برق معمولاً بر اساس خرابی پیوسته طراحی می‌شوند و مسیرهای ارزیابی نشان‌دهنده اثرات نقص‌ها بر عملکرد قطعه هستند. مثال دیگری که در آن درک شکست خزش مهم است در طراحی سازه های دریایی است که در آب های قطب شمال کار می کنند. این سازه ها می توانند تحت نیروهای کاملاً قابل توجهی توسط ورقه های یخی باد رانده قرار گیرند که با شکست ورقه یخی محدود می شوند. کدهای طراحی در حال حاضر در حال توسعه هستند که مکانیسم های مختلف شکست را شناسایی می کنند، از خرد شدن پیوسته گرفته تا ترک شعاعی و کمانش ورقه یخ. مثال نهایی ما مربوط به سرامیک های مهندسی است که در حال حاضر برای استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای دمای بالا در نظر گرفته شده است. مشکل عمده ای که مانع از پذیرش زودهنگام این مواد می شود، پاسخ شکننده آنها در تنش های زیاد است، اگرچه آنها می توانند در تنش های کمتر به شکلی انعطاف پذیر رفتار کنند. در هر یک از موقعیت های فوق، درک فرآیندهای شکست سریع، رشد ترک خزشی و شکست پیوسته مورد نیاز است، و به ویژه درک مواد و ویژگی های ساختاری که بر گذار از رفتار شکننده به شکل پذیر تأثیر می گذارد. ترجمه این اطلاعات به طراحی اجزا برای اجزای فلزی پیشرفته ترین است.

Failure of components which operate in the creep range can result either from the growth of a dominant crack or through the accumulation of 'damage' in the material. Conventional and nuclear power generating plant are generally designed on the basis of continuum failure, with assessment routes providing an indication of the effects of flaws on component performance. Another example where an understanding of creep failure is important is in the design of offshore structures which operate in arctic waters. These structures can be subjected to quite considerable forces by wind-driven ice sheets, which are limited by failure of the ice sheet. Design codes are currently being developed which identify the different mechanisms of failure, ranging from continuum crushing to radial cracking and buckling of the ice sheet. Our final example concerns engineering ceramics, which are currently being considered for use in a wide range of high-temperature applications. A major problem preventing an early adoption of these materials is their brittle response at high stresses, although they can behave in a ductile manner at lower stresses. In each of the above situations an understanding of the processes of fast fracture, creep crack growth and continuum failure is required, and in particular an understanding of the material and structural features that influence the transition from brittle to ductile behaviour. The translation of this information to component design is most advanced for metallic components.