Статическое проскальзывание
Cтраница 2
Созданная таким образом фрагментированная структура с большими углами разориентировки, когда имеют место ножевые границы, отражает изменение в способе поглощения энергии, когда внутри зоны пластической деформации возникают предпосылки для локального нарушения сплошности материала ( статическое проскальзывание трещины) при незавершенных ( заторможенные) поворотах отдельных фрагментов. [16]
Из анализа излома следует, что полная длина трещины, при которой фрактографически отчетливо проявляется влияние перегрузки на процесс разрушения, определяется последовательно в общем случае шириной зоны пластического затупления вершины трещины ( уступ в изломе), шириной зоны статического проскальзывания и шириной зоны контактного взаимодействия берегов трещины. С этой точки зрения процессы повреждения материала в момент двух - и одноосной перегрузок и последующий процесс распространения усталостной трещины подобны. Нет никаких дополнительных признаков именно двухосной перегрузки, которые принципиально отличались бы от ситуации одноосной перегрузки. [17]
Предельное состояние материала с распространяющейся в нем усталостной трещиной первоначально достигается в середине ее фронта, где стеснение пластической деформации максимально. Происходит статическое проскальзывание трещины, а затем оно реализуется уже по всему фронту, в том числе и у поверхности образца или детали. Предельное состояние отвечает началу нестабильности развития разрушения, что отражает переход через точку бифуркации, когда материал имеет высокую неустойчивость по отношению к параметрам цикла нагружения. Небольшие флуктуации в условиях нагружения порождают дискретный переход к быстрому разрушению при разном размере трещины от образца к образцу, что отражает рассеивание предельной величины КИН для этапа стабильного роста трещины. Это также отражается в колебаниях выявляемой предельной величины шага усталостных бороздок или скорости роста трещины в момент перехода к нестабильности. [18]
Вершина трещины может свободно пластически деформироваться, и уменьшение степени стеснения пластической деформации при возрастании второго напряжения сжатия позволяет реализовать пластичность материала. Трещина притупляется, что вызывает увеличение размера зоны вытягивания, и статическое проскальзывание не успевает реализоваться. [19]
Такое расхождение между шагом бороздок и СРТ объясняется тем, что, как было установлено при фрактографиче-ском исследовании, именно при превышении этой величины шага бороздок существенную роль в разрушении материала начинает играть механизм статического проскальзывания трещины, и поэтому шаг бороздок не отвечает фактической скорости роста трещины. [20]
Статическое проскальзывание может быть задержано в результате возрастания зоны пластического притупления при уменьшении степени стеснения пластической деформации. Увеличение степени перенапряжения материала в области двухосного растяжения, когда размер зоны пластической деформации уменьшается, но одновременно с этим в вершине трещины может быть реализован более высокий уровень предела текучести материала, а следовательно, и предельное напряжение растяжения, при котором начинается статическое проскальзывание, может не приводить к изменению вязкости разрушения. Оба условия могут быть реализованы одновременно, поскольку при увеличении перенапряжения материала возникает препятствие для раскрытия берегов трещины. Существенно подчеркнуть, что в отличие от одноосного при двухосном растяжении повышение степени стеснения пластической деформации приближает условие деформирования материала к минимальным затратам энергии на разрушение, что увеличивает вязкость разрушения, а не снижает ее. Из этого следует, что влияние комбинированного нагружения на достижение предельного состояния при монотонном раскрытии берегов трещины выражено не только в уменьшении размеров зоны пластической деформации, но оно одновременно препятствует достижению критического раскрытия трещины, при котором может быть реализовано статическое проскальзывание трещины. [21]
Особенно это касается зон повышенной концентрации напряжений вокруг включений. В случае затупления вершины трещины ситуация аналогична рассмотренной выше с перенапряжением материала в каждом последующем цикле нагружения от внешнего воздействия. В случае локального статического проскальзывания следует иметь в виду, что ямки в виде пор зарождаются на восходящей ветви нагрузки перед вершиной трещины от включений и перемещение вершины трещины связано с разрушением перемычки между порами и вершиной мезотуннеля. [22]
Они появляются в изломе в тот момент, когда в одном из циклов нагружения достигнута вязкость разрушения и наступила неустойчивость подрастания трещины на восходящей ветви нагрузки, связанная с переходом к быстрому, статическому разрушению материала. Итак, вблизи границы перехода к статическому проскальзыванию трещины имеет место часть усталостной бороздки треугольного профиля между двумя зонами вытягивания и одна бороздка треугольного профиля между зоной вытягивания и зоной вытягивания с последующим ее завершением каскадом ориентированных ямок. [23]
Увеличение уровня перегрузки за счет максимального напряжения цикла приводит к увеличению размеров зоны вытягивания и участка с псевдобороздчатым рельефом за ней. Достижение этой перегрузки оказывает столь сильное влияние на последующее накопление повреждений в материале, что трещина останавливается и ее рост не происходит на базе нагружения вплоть до 106 циклов. Вместе с тем, если в результате перегрузки происходит статическое проскальзывание трещины за пределы зоны пластической деформации, то перегрузка отрицательно влияет на последующий рост трещины. Реализуется ускорение роста трещины из-за снятия остаточных напряжений сжатия, создаваемых в зоне пластической деформации в момент перегрузки. Но и при этом возникающая зона развитого ямочного рельефа излома препятствует смыканию берегов трещины, что оказывает положительное влияние на задержку трещины в результате снижения эффективного размаха коэффициента интенсивности напряжения. [24]
 |
Зависимость измеренной величины максимального размера зоны пластической деформации при перегрузке Лт и отношения Дш / гйс от соотношения Х0 при перегрузке ( a Qo 1 8 и ( б Од 1 5. [25] |
Переход к положительному соотношению главных напряжений приводит к снижению размеров зоны пластической деформации в момент перегрузки. Поэтому роль остаточных сжимающих напряжений в задержке трещины резко снижается. Снижается и шероховатость поверхности излома, влияющая на задержку трещины в результате уменьшения размеров зоны статического проскальзывания трещины. По мере возрастания соотношения главных напряжений происходит снижение размеров зоны пластической деформации в момент перегрузки и одновременно уровня эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений, который руководит ростом трещины после перегрузки. Начиная с некоторого соотношения главных напряжений происходит возрастание длительности задержки трещины при возрастании соотношения главных напряжений. [26]
На начальном этапе возрастания нагрузки в пределах интервала точка 1 -точка 2 ( см. рис. 3.35) происходит возрастание упругого раскрытия усталостной трещины. При дальнейшем росте нагрузки в цикле ( точка 2-точка 3) вследствие пластической деформации происходит вытяжка материала у вершины трещины и ее затупление. При превышении критического коэффициента интенсивности напряжения произойдет статический надрыв материала у вершины трещины и увеличение ее длины осуществится за счет статического проскальзывания. Если величина критического коэффициента интенсивности напряжения не достигнута и напряжение цикла уменьшается ( от точки 3 до точки 4), то происходит формирование усталостной бороздки по традиционному механизму ротационной неустойчивости материала. При этом трещина может продолжить дальнейшее продвижение от вершин каскада мезотуннелей затупленной вершины, что будет влиять на размер зоны вытягивания, наблюдаемой на поверхности излома и на разброс результатов измерений ее размера. [28]
Выявленная закономерность формирования морфологии макрорельефа в направлении роста трещины позволяет интерпретировать кинетику усталостного разрушения следующим образом. В процессе нестационарного нагружения в изломе формируется группа макроусталостных линий, а в период установившегося режима происходит продвижение трещины с формированием гладкой зоны излома. На этапе ускоренного и нестабильного роста усталостн ой трещины появление числа макролиний большего, чем на этапе ее равномерного развития, может быть объяснено возрастанием чувствительности материала к тем циклам нагружения, которые ранее ( на этапе стабильного роста трещины) не приводили к формированию макроусталостных линий. Помимо этого в период нестабильного роста трещины возможно чередование этапов дискретного статического проскальзывания усталостной трещины и последующего ее подрастания по механизму ускоренного усталостного разрушения. В последнем случае на изломе формируются небольшие по протяженности зоны с разной шероховатостью, между которыми имеется макроскопически четкая граница, отвечающая смене механизма роста трещины. [29]
От этапа нагружения лопасти перед заходом на посадку и следующим этапом нагружения на взлетном режиме в изломе формируется группа усталостных макролиний. Далее в период установившегося полета происходит продвижение трещины с формированием гладкой зоны излома. Появление большего числа макролиний на этапе ускоренного и нестабильного роста трещины может быть объяснено возрастанием чувствительности материала к тем циклам нагружения, которые на этапе стабильного роста трещины не приводили к формированию усталостных макролиний. Помимо того, в период нестабильного роста трещины возможно чередование этапов дискретного статического проскальзывания усталостной трещины и последующего ее подрастания по механизму ускоренного усталостного разрушения. В последнем случае на изломе формируются небольшие по протяженности зоны с разной шероховатостью, между которыми имеется четкая макроскопическая граница, отвечающая смене механизма роста трещины. [30]
Страницы: 1 2 3