ВУЗ:
Составители:
растягивающего усилия. Эти параметры, характеризующие склонность материала к разрушению в зависимости
от имеющегося напряженного состояния, обозначаются как вязкость разрушения и определяются величинами,
получаемыми при проведении испытания. В условиях плоского напряженного состояния
K
с
зависит еще от
толщины образца, в то время как K
Iс
является константой материала, которая определяет нижний предел вязко-
сти материала при его разрушении (рис. 42). Определяемая в условиях плоского деформированного состояния
вязкость разрушения
K
Iс
зависит не от формы образца и его размеров и не от номинального напряжения и раз-
меров трещины, а от состояния структуры данного материала, температуры окружающей среды и скорости де-
формации. Из рис. 42 следует, что для реализации плоского деформированного состояния необходима опреде-
ленная толщина образца
В. Критерием является соотношение
В ≥ 2,5 (K
Iс
/ σ
n
)
2
, (1.26)
где σ
n
– физический или условный (σ
0,2
) предел текучести.
Кроме того, для оценки материала можно также использовать вид макроизлома. В то время как при разру-
шении в условиях плоского деформированного состояния преобладает доля плоского излома, при плоском на-
пряженном состоянии разрушение происходит преимущественно в плоскости среза.
Сформулированные выше положения в соответствии с ЛМР применимы только при условии, что размеры
конструктивного элемента или образца значительно больше, чем величина пластической зоны перед концом
(вершиной) трещины. При выполнении этого условия фактическая длина трещины
а и радиус пластической
зоны r суммируются, в результате получается эффективная длина трещины
а
эф
≤ а + r
s
. (1.27)
По Ирвину, радиус пластической зоны r при φ = 0 и σ
у
= σ
x
(см. рис. 40) из
формулы (1.24б) равен
r
s
= 1/2а (σ/ σ
т
)
2
(1.28)
или после подстановки (1.28) и (1.25б)
22
2/
τ
πσ=
Is
Kr . (1. 29а)
Если учесть далее, что внутри образца в зоне конца трещины образуется
плоское деформированное состояние, а в близких к поверхности областях
устанавливается плоское напряженное состояние, то получается модель пла-
стической зоны по Макклинтоку–Ирвину (рис. 43).
Для плоского напряженного состояния действительно равенство (1.29а),
плоское деформированное состояние описывается формулой
()
2
2
2
21
2
µ−
πσ
=
τ
I
s
K
r
. (1.29б)
Если предположить, что вне эффективной длины трещины материал на-
гружен только в области упругих деформаций, то после подстановки эффек-
тивной длины трещины в равенство (1.29б) получается модифицированная
форма уравнения для определения интенсивности напряжения:
K
I
= σ [π (a – r
s
)]
1/2
(1.30)
или
2/1
2
I
2
1
1
σ
σ
π
−πσ=
T
aK
. (1.31)
Эти формулы действительны при условии σ/σ
т
< 0,6. Размеры
пластической зоны должны быть сущест- венно меньше по сравнению с
размерами детали или образца.
1.4.1.2. Нелинейная механика разрушения (критическое
раскрытие трещины). В том случае, если последнее условие не
выполняется, разрушению предшествует пластическое течение в большом
объеме материала перед концом трещины. Поскольку этот случай
преобладает в большинстве материалов, используемых в конструкциях,
при обычных условиях эксплуатации (исключением являются,
например, очень низкие температуры или большая толщина материала)
ЛМР преобразуется в нелинейную механику разрушения, т.е. в
механику разрушения при общей пластической деформации.
Исходным теоретическим положением является предложенная Дагдейлом
модель трещины для упруго-пластической деформации (рис. 44), в основу
которой положены следующие предпо- сылки:
1. На концах трещины образуются пластические зоны длиной
r
s
,
Рис. 43. Модель пластической
зоны по Макклинтоку–Ирвину:
EDZ – плоское деформированное
состояние; ESZ – плоское напря-
женное состояние
Рис. 44. Модель трещины по
Дагдейлу
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
