Ирвин
Cтраница 4
Ирвин также постулировал, что скорость пластической диссипации является характеристикой материала, которая равна скорости высвобождения энергии деформаций в момент начала разрушения. Поскольку уменьшение потенциальной энергии системы не зависит от условий нагружения и конфигурации трещины, то задача линейной механики разрушения сводится теперь к краевой задаче об определении потенциальной энергии деформации, высвобождающейся при различных начальных путях роста трещины. [46]
Позднее Ирвин [8] и Орован [9] предложили другую интерпретацию величины F и предложили связывать ее с эффективной плотностью поверхностной энергии, с работой, затрачиваемой на пластические деформации вблизи конца трещины. [47]
Позднее Ирвин:) и Орован2) расширили область применимости теории трещин, введя понятие квазихрупкого механизма разрушения, согласно которому в теле возникают пластические деформации, но они сосредоточиваются в очень тонком слое вблизи контура трещины у ее вершины. Ниже в основном коснемся идеально хрупкого поведения материала и лишь в конце параграфа поясним подход к решению проблемы в случае квазихрупкого материала. Так как ширина трещины лредпола-гается намного меньше двух других ее размеров, трещину можно считать поверхностью разрыва сплошности материала, на которой одна нормальная ( чаще всего) или все три составляющие перемещения претерпевают разрыв. [48]
Поправка Ирвина на пластичность материала заключается в фиктивном увеличении длины трещины на малую величину, которая приблизительно равна радиусу пластической зоны у вершины трещины. [49]
Параметры Ирвина К я G характеризуют поле напряжений в зоне трещины и ее поведение при приложении внешней нагрузки. Они служат критериями оценки вязкости разрушения. Параметр К - коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины, или локальное повышение растягивающего напряжения у ведущего конца трещины, параметр G характеризует энергию, затрачиваемую при увеличении трещины на единицу длины. [50]
Подход Ирвина был аналогичен подходу Орована, но он потратил больше усилий на доказательство возможности применения линейно-упругих соотношений между напряжением разрушения и длиной трещины в случае, если разрушению предшествовала пластическая деформация у вершины трещины. Его результаты были выражены через критическую величину высвобождающейся энергии деформации ( или потенциальной энергии), при которой происходит нестабильное развитие трещины. Это значение GKP явилось удобным параметром, включающим все дополнительные, зависящие от диссипации энергии составляющие, такие как пластическое течение, могущее в свою очередь привести к выделению тепла или акустической энергии, в дополнение к работе, требуемой для разрушения решетки. [51]
 |
Связь номинального напряжения. [52] |
Результаты Ирвина представлены на рис. 53, откуда видно, что ор & l / у а. Полный анализ, конечно, основан на предположении, что металл ведет себя в основном упруго, поэтому размеры образца должны значительно превышать размер пластической зоны, предшествующей разрушению. Анализ результатов, приведенных на рис. 53, показал, что подход Ирвина в своей основе правилен. [53]
Константа Ирвина представляет собой коэффициент сопротивления развитию трещины. [54]
Подход Ирвина был аналогичен подходу Орована, но он потратил больше усилий на доказательство возможности применения линейно-упругих соотношений между напряжением разрушения и длиной трещины в случае, если разрушению предшествовала пластическая деформация у вершины трещины. Его результаты были выражены через критическую величину высвобождающейся энергии деформации ( или потенциальной энергии), при которой происходит нестабильное развитие трещины. Это значение GKP явилось удобным параметром, включающим все дополнительные, зависящие от диссипации энергии составляющие, такие как пластическое течение, могущее в свою очередь привести к выделению тепла или акустической энергии, в дополнение к работе, требуемой для разрушения решетки. Постоянство GKP и, следовательно, его использование как меры сопротивления металла разрушению оказалось зависящим от условий эксперимента, но в случаях, называемых квазихрупким разрушением, когда развитию трещины предшествует малое пластическое течение, критическое значение всегда может быть связано с напряжением разрушения методами линейной упругости. [55]
Метод Ирвина может быть использован для оценки деталей, работающих при стационарных нагрузках в условиях, исключающих ударное нагружение. Детали могут иметь зародышевые трещины. [56]
Страницы: 1 2 3 4