Процесс - распространение - усталостная трещина
Cтраница 2
Усталостная трещина зарождается в поверхностных слоях и затем развивается вглубь образца или детали, образуя острый надрез. Процесс распространения усталостной трещины весьма длителен. Он продолжается до тех пор, пока сечение не окажется столь малым, что действующие в нем напряжения превысят разрушающие. Тогда - произойдет быстрое разрушение, как правило, хрупкое из-за наличия острого надреза. [16]
Однако использование полученных поправок не ограничивается второй стадией стабильного роста трещины. Все процессы распространения усталостных трещин по стадиям взаимосвязаны. Поэтому поправки могут быть использованы также и для первой стадии роста длинных трещин, когда усталостные бороздки не формируются в изломе. [18]
Применительно к усталостному разрушению необходимо рассматривать интегральный характер явления, реализуемого материалом в виде процесса развития усталостных трещин в эксплуатации любого элемента конструкции. В процессе распространения усталостной трещины происходит одновременно накопление и рассеивание энергии материалом при непрерывном обмене им энергией с окружающей средой. Материал с развивающейся усталостной трещиной не может быть представлен в качестве замкнутой системы, поскольку сам факт появления и развития трещины в материале свидетельствует о реализованном внешнем воздействии на материал, когда от внешнего источника осуществляется передача энергии металлу. [19]
Итак, первоначальный анализ процесса разрушения элемента конструкции всегда подразумевает доказательство того факта, что разрушение является именно усталостным, а не иным, а это требует углубленного представления о возможных механизмах развития трещин в материалах при различных видах нагружения. Более того, процесс распространения усталостных трещин завершается переходом к быстрому статическому или повторно-статическому разрушению. Поэтому для удобства дальнейшего изложения представлений о закономерностях роста усталостных трещин в элементах конструкций необходимо первоначально дать краткое изложение представлений о механизмах разрушения металлов при различных условиях их нагружения. [20]
Его вводят в управляющий параметр второго уравнения синергетики. Была проведена серия теоретических работ по анализу деформирования материала у кончика трещины в процессе распространения усталостной трещины. [22]
Вот почему при соблюдении условий подобия в исследовании, все три указанных выше кинетических параметра имеют однозначную корреляцию между собой, вплоть до совпадения СРТ и шага усталостных бороздок. Последнее особенно важно для практического использования рассматриваемых закономерностей роста трещин, поскольку на основе измерения параметров рельефа излома представляется возможным восстанавливать процесс распространения усталостных трещин после того, как он уже был реализован в эксплуатации. [23]
На основании этого были проведены расчеты поправочной функции F ( X.0, [ R 0 5 ]) и определены эквивалентные характеристики процесса распространения усталостной трещины в поле двухосного напряженного состояния для различного расположения в пространстве плоскости излома в центральной части образца. Некоторое смещение представленных кинетических кривых относительно указанной единой кинетической кривой связано с влиянием толщины пластины на закономерности роста усталостных трещин, которые не рассматривались при построении представленных кинетических кривых. Единая кинетическая кривая введена для описания поведения сплавов на основе алюминия при толщине пластины не менее 5 мм. [25]
Вместе с тем, как это было показано выше, твердое тело с распространяющейся в нем усталостной трещиной представляет собой открытую энергетическую систему, находящуюся вдали от равновесия. Ее эволюция происходит при непрерывном обмене энергией с окружающей средой, а уравнения синергетики, описывающие эволюцию таких систем, могут быть применены к описанию процесса распространения усталостных трещин в металлах. [26]
Напряженное состояние материала у вершины усталостной трещины даже в случае внешнего одноосного растяжения при раскрытии берегов усталостной трещины перед ее вершиной является объемным. Переход к внешнему воздействию по нескольким осям не нарушает объемности напряженного состояния материала у вершины трещины и не изменяет условия раскрытия ее берегов, если в процессе распространения усталостной трещины реализуются механизмы роста трещины, подобные механизмам разрушения при одноосном внешнем циклическом растяжении. Поэтому при различном сочетании уровня действующих нагрузок по нескольким осям всегда имеется некоторая область их значений, в которой развитие разрушения качественно аналогично ситуации с одноосным растяжением - на вершине распространяющейся усталостной трещины осуществляются упорядоченные переходы к возрастающим масштабным уровням разрушения, каждому из которых отвечает определенный механизм роста трещины. Это представление отвечает регулярному нагруже-нию материала без эффекта влияния смены режимов нагружения на рост трещин. [27]
Анализ напряженного состояния материала образцов в условиях совместного скручивания и растяжения показал [5], что ведущую роль в развитии трещины применительно к рассматриваемым условиям нагружения играет нормальное раскрытие ее берегов. Трещина распространяется нормально к максимальному растягивающему напряжению в ее вершине. При этом процесс распространения усталостной трещины связан с формированием в изломе усталостных бороздок. [28]
Представленные выше уравнения были рассмотрены без наложения каких-либо ограничений на реализуемый процесс перемещения точек фронта трещины в направлении развития процесса разрушения материала. Формально любые кинетические процессы, описываемые уравнениями (4.20) и (4.21), подобны, а при равенстве управляющих параметров - эквивалентны. На самом деле, применительно к процессу распространения усталостных трещин необходимо ввести ограничение на условие эквивалентности кинетических процессов по реализуемому механизму роста трещины и условиям нагружения. [29]
Напряженное состояние материала в средней части фронта трещины всегда остается объемным, что обеспечивает сохранение подобия по напряженному состоянию материала для конкретного элемента конструкции в широком спектре варьируемых условий внешнего воздействия. Величина пр представляет собой число циклов нагружения элемента конструкции или образца в процессе распространения усталостной трещины. [30]
Страницы: 1 2 3