Влияние температуры

Температура, вообще говоря, оказывает определенное воздействие на все свойства материала. В число свойств, существенно зависящих от температуры, входит и вязкость разрушения. Однако рассматривать температурные эффекты независимо от влияния множества других рассмотренных ранее параметров нельзя. В качестве примера рассмотрим эффект влияния толщины. Относительно тонкая пластина может находиться в плоском напряженном состоянии и при комнатной температуре обладать соответствующим высоким значением вязкости. При низких температурах материал имеет более высокий предел текучести и в пластине образуется зона пластичности меньших размеров; в этом случае напряженно-деформированное состояние пластины можно охарактеризовать как переходное или даже как плоскодеформированное с соответствующим более низким значением вязкости. Таким образом, температура влияет на вязкость материала не только непосредственно, но и косвенно, через температурную зависимость предела текучести.

Вязкохрупкий переход в структурных сталях хорошо изучен в опытах Шарпи на удар. Можно ожидать, что подобный переход будет обнаружен и при измерении значений вязкости разрушения. Ввиду того, что экспериментальное определение вязкости разрушения при температурах, отличных от температуры окружающей среды, сопряжено со значительными трудностями, были предприняты попытки (см. например, [39, 40]) оценить значение KIc с помощью энергии удара Шарпи, поскольку последняя также эквивалентна энергии разрушения, определяемой величиной GIc. Однако такое обоснование вызывает сомнения, поскольку энергия Шарпи есть суммарная энергия, необходимая для полного разрушения образца, а величина GIc равна энергии, необходимой для начального сколь угодно малого роста трещины.

Тем не менее, между величинами вязкости разрушения и энергии Шарпи была обнаружена корреляционная связь, особенно сильная при малой вязкости. Рис. 11.16 можно рассматривать как иллюстрацию этой зависимости. В действительности испытание Шарпи — динамическое, и, возможно, разумнее энергию удара связать с величиной вязкости разрушения (см. [41]). Хотя испытания Шарпи могут служить для индикации изменений вязкости, подобные испытания в корне не совместимы с принципами механики разрушения. Поэтому возможность принятия на их основе решений или заключений о процессе разрушения в смысле механики разрушения вызывает сомнения.

Рис. 11.16. Зависимость между вязкостью разрушения и энергией удара Шарпи [39] (по данным ASTM).
Для девяти различных сталей

На рис. 11.17 показано, что с увеличением температуры в стали действительно происходит переход от малой вязкости к большой. Вязкость разрушения сталей и других материалов с повышением температуры обычно постепенно увеличивается, после чего при температурах, близких к точке плавления, ее величина уменьшается (см. [44]).

Рис. 11.17. Зависимость вязкости разрушения от температуры в различных сталях [39, 42—44]:
1 — А-517; 2 — РН15-7Мо; 3 — сплав D6AC с высокой вязкостью; 4 — сплав D6AC с низкой вязкостью



 Предыдущая  § 11.5. Влияние температуры  Следующая 
 
Яндекс цитирования
MYsopromat.ru - сопромат в режиме on-line