Главная  Учебные курсы  Механика разрушения  Глава IX. Критерий критического раскрытия трещины  § 9.5. Параметры, влияющие на критическое значение КРТ

Параметры, влияющие на критическое значение КРТ

При испытании на определение РТ строится диаграмма в координатах «нагрузка — РТ» точно так же, как и в испытании на определение KIc. Поскольку испытание на определение KIc является существенно упругим, соответствующая диаграмма представляет собой прямую линию; при этом допускаются лишь небольшие отклонения от нее (см. гл. VII). Испытание на определение РТ является, в свою очередь, существенно пластическим, и полученная диаграмма «нагрузка — РТ» имеет вид, показанный на рис. 9.8. В рекомендациях по проведению испытания на определение РТ (см. [16]) специально отмечается, что величину КРТС следует определять в момент разрушения. Однако разрушению может предшествовать процесс медленного стабильного расширения трещины. Зафиксировать медленный рост трещины, предшествующий разрушению, чрезвычайно сложно, поэтому величину КРТС обычно определяют в точке максимальной нагрузки.

Рис. 9.8. Диаграмма испытания на определение РТ

На результаты испытания по определению РТ могут оказывать влияние различные геометрические параметры: размер трещины a/W (см. [3, 17, 20, 21]); толщина полученных в результате испытания обломков [см. [12, 22])} глубина связки (см. [23]); острота выреза (см. [20, 22]); жесткость испытательной машины (см. [22]). Некоторые результаты испытаний представлены на рис. 9.9. Критическая величина КРТ достигает своего постоянного значения при a/W>0,2.

Рис. 9.9. Влияние различных геометрических параметров на величину КРТ:
а – размера образца (бойлерная сталь) [3]; б – размера трещины [20] (по данным Чэпмена и Холла)

Если бы испытание предназначалось для косвенного определения KIc, то необходимо было бы измерить значение КРТ в начале процесса медленного роста трещины. Существенно также, чтобы вершина трещины находилась в плоском напряженном состоянии. В стандартном испытании выполнить точные измерения начала процесса роста трещины сложно. Определить начало роста трещины можно с помощью методики измерения электрического потенциала (см. [24]). Электрический потенциал, измеренный по обе стороны выреза, позволяет определить размер трещины. Существуют и другие методы, однако в большинстве случаев они недостаточно чувствительны.

Опыты по определению КРТ в начале процесса образования трещины были выполнены Робинсоном и Тетельманом [12]. Пропитывая трещину затвердевающей силиконовой резиной, они получали реплику вершины трещины. Эта процедура позволила также определить поперечную деформацию, что было необходимо для проверки выполнения условия плоского деформирования. Полученные ими результаты показали, что минимальная толщина, необходимая для обеспечения выполнения условия плоского деформирования, задана соотношением

(9.17)

Поскольку эти опыты выполнялись для определения KIc в материалах с низкой вязкостью, ударную вязкость в них можно определить из уравнения (9.12). Это означает, что величину Bmin можно выразить следующим образом:

(9.18)

Для стали E = 21 000 кгс/мм2, а предел текучести равен 95 кгс/мм2. Для таких параметров из соотношения (9.18) следует, что Bmin>0,1(КIcys)2. Совершенно очевидно, что в этих условиях понадобились бы существенно меньшие образцы, чем в опытах на определение КIc, в которых Bmin>2,5(КIcys)2. Точность такого косвенного измерения KIc можно оценить из рис. 9.10. На этом рисунке значения вязкости были определены с помощью уравнения (9.12). Полученные в этих измерениях результаты обнадеживают, однако данный метод измерения применять нельзя, пока не получены достаточные данные о характере влияния геометрии образца и пока не разработана удовлетворительная методика определения момента зарождения трещины.

Рис. 9.10. Значения КIc, определенные косвенным и прямым методами для стали 4340 [12]



 Предыдущая  § 9.5. Параметры, влияющие на критическое значение КРТ  Следующая 
 
MYsopromat.ru - сопромат в режиме on-line
Яндекс цитирования
MYsopromat.ru - сопромат в режиме on-line