ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение механики разрушения при изучении коррозионного растрескивания из "Прочность сварных конструкций в агрессивных средах" Реальные конструкции содержат различные исходные технологические конструктивные и эксплуатационные концентраторы напряжений. Поэтому наряду с традиционными испытаниями, позволяющими оценивать сопротивляемость разрушению в виде зависимостей о—t, а—N, для конструкций, работающих в агрессивных средах, перспективно применение метода механики разрушения, заключающегося в испытании образцов с заранее созданными трещинами и построении диаграмм К—I К—dl/dt К — dlldN, где К — коэффициент интенсивности напряжения I — длина трещины. [c.77] Преимуществом метода механики разрушения в отличие от традиционного подхода по оценке влияния концентрации упругопластических деформаций в вершине концентратора служит то обстоятельство, что локальная ситуация в вершине трещины (концентратора) оценивается с учетом макроситуации в ее окрестностях. [c.77] Основные положения, критерии и ограничения механики разрушения рассмотрены в различных работах [5, 28, 35, 39, 59, 62, 67 и др.] В табл. 14—17 обобщены основные критерии, зависимости и соотношения механики разрушения, а также применяемыр типы образцов. [c.77] Основоположник теории распространения хрупких трещин — А. Гриффитс, исходя из энергетического баланса превращения упругой энергии тела в поверхностную энергию трещины, установил зависимость критических напряжений, вызывающих разрушение от длины трещины (см. табл. 14). [c.77] Для растягиваемой пластины бесконечной ширины с центральной сквозной трещиной длиной 2 I, расположенной перпендикулярно напряжению. [c.79] В силовом подходе, сформулированном Г. К- Баренблаттом, вместо энергетического параметра (поверхностного натяжения) в уравнения, диктуемые теорией упругости, непосредственно вводятся молекулярные силы сцепления, действующие на краю трещины и ответственные за сопротивляемость материала разрыву. Этот подход охватывает любые случаи как устойчивых, так и неустойчивых трещин. Весь макроскопический эффект сил сцепления определяется константой вещества, которая Интегрально зависит от микроскопических сил сцепления, характеризуемых модулем сцепления к (см. табл. 14). Из критериальных уравнений видно, что энергетический и силовой подходы в рамках линейной механики разрушения дают одинаковые результаты (см. табл. 14). [c.88] Кривые, определяющие параметр формы трещины, приведены в работах [28, 39, 62 и др.]. Там же приведено большое число решений для тел различной формы, часть из которых показана в табл. 16. [c.89] Однако эта поправка Г. Ирвина удовлетворительна для небольших значений а/От. [c.90] В связи с этим развивается механика разрушения при общей текучести. А. Уэллс выдвинул новую концепцию раскрытия трещины (КРТ), суть которой заключается в следующем. Конец острой трещины вследствие пластического течения в окружающем объеме затупляется, а берега трещин перемещаются, оставаясь параллельными. Когда расстояние между берегами — раскрытие трещины (РТ) достигает критического значения б, материал у конца трещины разрушается, и трещина распространяется дальше. Это критическое раскрытие трещины бс или бк есть интегральная характеристика пластической деформации, и ее предлагается использовать в качестве константы материала, характеризующей его склонность к квазихрупкому разрушению. Критерий бс(к) может быть связан с работой продвижения трещины или эквивалентным коэффициентом интенсивности с использованием модулей упругопластического состояния в вершине трещины. Обычно используется бк Модель Леонова—Панасюка—Дагдейла. Эта модель (см. табл. 14) основана на представлении о возникновении в деформируемом теле разрывов при достижении максимальными растягивающими напряжениями некоторой критической величины Ок, причем там, где противоположные берега трещины отстоят друг от друга менее чем на некоторое критическое расстояние бк, между ними действует сила сцепления, а там, где расстояние между противоположными берегами превышает бк, сила сцепления исчезает. [c.90] Наряду с раскрытием трещины, характеризующим местные деформации в вершине трещины, в качестве деформационного критерия разрушения используют размер пластической зоны Гтк, определяющий местные деформации в упругопластической зоне, а также местную деформацию в вершине трещины /тк (см. табл. 14). [c.90] Силовые, энергетические и деформационные критерии разрушения взаимосвязаны (см. табл. 14). Экспериментальные методы определения этих критериев подробно рассмотрены в работах [5, 28, 35, 39, 59, 62, 67 и др.]. Основные образцы, применяемые для определения Ki, приведены в табл. 16. Форму и размеры образца, расположение трещины, характер распределения номинальных напряжений учитывают путем введения поправочных функций. Методы наблюдения за развитием трещины подробно рассмотрены в упомянутых ранее работах. [c.90] В связи с тем, что толщина образцов и условия испытания в значительной степени влияют на критерии хрупкого разрушения, перенесение результатов испытаний небольших образцов на условия разрушения изделия, по-видимому, не является правомерным. Такие испытания имеют значение прежде всего как сравнительные. Для получения расчетных критериев необходимо испытывать образцы такой же толщины, что и материал в изделии при аналогичных условиях. [c.91] Ограничения линейной механики разрушения (ЛМР) и области целесообразного применения тех или иных критериев ЛМР можно проиллюстрировать с помощью обобщенной диаграммы (табл. 15 6). Если разрушению в хрупком состоянии предшествует небольшая пластическая деформация Гт С/, т. е. напряженное состояние у надреза или дефекта можно рассчитать с помощью обычной теории упругости, то условия разрушения отображаются моделью линейной механики разрушения (ЛМР) с помощью критерия / ie (участок АО диаграммы). Для большинства материалов (мало- и среднепрочных — участок АВ) значительная местная деформация перед разрушением приводит к нелинейной зависимости напряжений от деформации, хотя при наличии дефектов такие материалы способны к быстрому разрушению при напряжении ниже предела текучести, подобному хрупкому разрушению на участке ОА. При повышенных уровнях номинальных напряжений основное значение приобретают деформационные критерии разрушения бк, /к, Гтк. [c.91] В соответствии с этими ограничениями из области правомерного применения линейной механики разрушения исключается большое количество конструкционных материалов и тонколистовых конструкций. [c.91] Однако эти критерии, по-видимому, не могут считаться абсолютными, так как характер разрушения — хрупкий, квазихрупкий или вязкий зависит не только от природы материала и напряженного состояния, но и от условий испытания и эксплуатации температуры, скорости нагружения, цикличности нагружения, среды. [c.92] Влияние температуры и скорости нагружения наглядно проиллюстрировано в табл. 15 (эскиз 7, 8, 9). Согласно схеме (табл. 15, эскиз 9) хрупкое разрушение наступает при условии, если сопротивление отрыву оо окажется меньше предела текучести Стх, т. е. ао От. С понижением температуры до критической Т р разрушение материала, вязкое при обычных условиях, переходит в хрупкое с малой энергией разрушения. Наличие концентраторов и трещин увеличивает критическую температуру. Снижение температуры увеличивает правомерность определения Кю на меньших толщинах и более пластичных материалах. [c.92] Влияние скорости нагружения не однозначно, существуют скорости, при которых коэффициент интенсивности минимален (табл. 15, эскиз 8). [c.92] В случае применения усталостных испытаний разрушение происходит с малой пластической деформацией, т. е. соблюдается условие плоской деформации. Аналогичный эффект наблюдается при повторно-статическом нагружении, т. е. эти испытания позволяют распространить применимость ЛМР на материалы более пластичные и меньшей толщины. [c.92] Вернуться к основной статье