Критерий разрушения сколом

Установить критерий для механизма разрушения сколом, рассмотренного в гл. II, даже еще труднее, чем для разрушения в целом. Были предприняты попытки (см. [11, 12]) связать скорость распространения трещины в процессе циклического нагружения с раскрытием трещины при ее вершине. Механизм распространения усталостной трещины, отображенный на рис. 2.27, показывает, что раскрытие трещины является важным параметром, определяющим рост трещины за один цикл.

В упругом случае величину КРТ можно выразить следующим образом (см. гл. IX):

(11.10)

где C1 — константа. Оказывается, КРТ есть функция КI2. Поскольку скорость распространения усталостной трещины зависит от K, она также может быть функцией раскрытия трещины при ее вершине. Рассматривая раскрытие трещины в процессе циклического нагружения, получаем

(11.11)

где C2 — константа. Уравнение (11.11) — математическое выражение механизма разрушения сколом, изображенного на рис. 2.27. В действительности оно представляет собой математическое выражение геометрической задачи. Раскрытие трещины было бы непосредственной мерой распространения трещины, как показано на рис. 2.27, если бы определенное раскрытие вершины трещины в любом материале сопровождалось распространением трещины всегда на одно и то же расстояние. В этом случае уравнение (11.11) было бы общим выражением, означающим, что данные, полученные в экспериментах на распространение трещин в различных материалах, должны ложиться на одну кривую зависимости da/dn от

Оказывается, результаты испытаний на такой диаграмме не совпадают. Конечно, в уравнении (11.11) следует использовать не одноосный предел текучести, а усталостный предел текучести. Было сделано предположение в [12], что для всех материалов циклический предел текучести приближается к общему уровню σysc = εE. В этом случае уравнение (11.11) можно было бы привести к виду

(11.12)

Скорости распространения трещин в различных сталях, алюминиевых и титановых сплавах (см. [13]) находятся в определенном согласии с уравнением (11.12), как показано на рис. 11.4.

Однако, для того чтобы уравнение (11.12) было справедливо, не обязательно наличие общего отношения усталостного предела текучести к модулю упругости для всех материалов. Скорее всего коэффициент С2 в (11.11) не является константой, а меняется с изменением σys/E, что также приводит к уравнению (11.12). С2 есть мера соотношения между раскрытием вершины трещины и ее притуплением. Это соотношение, как показано на рис. 11.5, может быть различным в зависимости от упругопластических свойств материала.

Рис. 11.4. Полоса разброса данных, полученных в испытаниях на определение
скорости распространения усталостной трещины в трех видах сталей,
в двух алюминиевых и одном титановом сплавах [13]

Рис. 11.5. Раскрытие трещины и ее рост

Установить критерий коррозии под напряжением еще труднее, чем в случае усталостного разрушения сколом, главным образом из-за недостатка знания роли окружающей среды. Было показано, что коррозия под напряжением определяется коэффициентом интенсивности напряжений. Нет ничего удивительного в том, что этот механизм разрушения сколом так или иначе связан с полем напряжений при вершине трещины, однако в настоящий момент для установления общего критерия разрушения нет достаточных экспериментальных данных. Случай разрушения под действием водорода более перспективен.



 Предыдущая  § 11.2. Критерий разрушения сколом  Следующая 
 
MYsopromat.ru - сопромат в режиме on-line
Яндекс цитирования
FEA.RU - Расчеты прочности, CAD/FEA/CFD/CAE Технологии, КЭ механика