ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы О классификации трещин из "Разрушение стекла " Характер роста макроскопической трещины зависит от условий нагружения и прочих факторов. Очень важно определить тип трещины и при аналитическом изучении распространения трещин, и при оценке экспериментальных данных. Классификация трещин необходима как для обоснования исходных положений, принятых при теоретическом изучении поведения трещин и анализе экспериментальных данных, так и для определения области применения полученных результатов. [c.24] В основу классификации трещин и изломов могут быть положены различные признаки характер нагружения (однократное, многократное, статическое, ударное) вид излома (зеркальный, шероховатый) степень пластичности в изломе (излом хрупкий, пластичный, кристаллический, волокнистый) состояние внешней среды (испытания в коррозийной среде, при повышенных температурах) характер деформации (отрыв, срез) дефекты технологии (флокен для металлов, свиль, камень в стекле) форма поверхности излома (блюдечко, звездочка) структурные признаки (излом межзеренный и внутризеренный, мелко- и крупнозернистый) условия возникновения (от нормальных и касательных напряжений) кинематические признаки (трещины неразвивающиеся, замедленные, ускоренные) механические признаки (трещины устойчивые, неустойчивые) вид симметрии нагружения относительно линии трещины (деформации трещин типа I, II и III). [c.25] Каждый из этих видов классификаций оправдан своим назначением. Приведем одну из возможных классификаций трещин по механическим и термодинамическим признакам (табл. 2). [c.25] Поскольку при разрушении твердого тела происходит перераспределение энергий, то естественно, что термодинамические признаки должны отражать существенные свойства разрушающегося тела [31, 32]. Стационарность и нестационарность развития трещины определяется зависимостью параметров системы от времени. Равновесность и неравновесность процесса определяется приростом энтропии diS, возникающей внутри тела в связи с развитием трещины . [c.25] Рассмотрим типы трещин, указанные в табл. 2. [c.26] Неподвижные трещины. Это такое разрушение, при котором данному значению внешней силы соответствует определенная длина трещины. При достаточно медленном изменении внешней нагрузки трещина последовательно и непрерывно проходит через ряд устойчивых состояний, при этом каждый элемент объема тела находится в состоянии механического равновесия. При постоянных внешних силах длина трещины также постоянна. На основании весьма малой скорости разрушения можно считать, что процесс является изотермическим и может быть обратимым и необратимым. Последнее обстоятельство позволяет выделить два подтипа. [c.26] Стационарное равновесное (обратимое), изотермическое разрушение. Положительное приращение свободной энергии тела б/ = бГо + б1 равно механической работе внешних сил бЛ, т. е. [c.26] Здесь и в дальнейшем вариации энергии вызываются вариацией функций или параметров, определяющих размеры и форму трещины. [c.27] Тип II. Движущиеся неустойчивые трещины. Это такой рост трещины, который происходит при постоянных внешних силах, причем в некоторых объемах тела механическое равновесие не сохраняется. Самопроизвольный рост трещины (при постоянных внешних силах) является результатом отсутствия механического равновесия. Каждое из промежуточных состояний при росте трещины является термодинамически и механически неравновесным, и трещина растет до тех пор, пока система не придет к состоянию механического и термодинамического равновесия, т. е. либо до полного разрушения тела, либо до достижения длины, соответствующей устойчивому механическому равновесию при данных внешних силах. Возможны три случая — изотермический, адиабатический и политропический. [c.29] НОСТИ энтропии тела 6g5 + 6iS = 0 помогает понять, что в данной схеме положительное приращение энтропии 6,5, обусловленной необратимыми процессами, фактически поддерживается только начальным условием Т1ФТ2. [c.30] Нестационарный неравновесный политропический рост трещины. Отрицательный поток энтропии не компенсирует положительное возникновение внутренней энтропии, и энтропия тела возрастает в процессе роста трещины. Тело теряет часть теплоты, равную TdgS. Следовательно, 8L = 8Q —или 8L = = T 8eS—8iS). Далее опять постулируем, что для состояния разрушения 8L = 0. [c.30] Таким образом, для этих трех случаев условия разрушения, определяющие поведение тела с трещиной, по существу одинаковы и сводятся к требованию стационарности приобретенного телом количества теплоты (в конечном счете — диссипации) на действительном пути разрушения. [c.30] Неустановившееся развитие трещин. Рост трещины происходит при постоянных внешних нагрузках в результате изменения некоторых параметров системы, например изменения во времени свойств материала. [c.30] В зависимости от скорости процесса можно использовать либо статический подход (тип I), либо динамический (тип III). [c.30] Тип III. Динамическое развитие трещин. Рост трещин вызывают внешние силы, резко изменяющиеся во времени. [c.30] На основании формулировок энергетического критерия разрушения для предыдущих типов трещин, вариацию функции Лагранжа предлагаем использовать в виде (19). [c.31] Переменная сила (помимо других причин) может служить причиной скачкообразного развития трещины, так как трещина, стремящаяся достичь равновесной длины при текущем значении силы или же принять соответствующую скорость неравновесного развития, обладает некоторой инерцией разрушения . Поэтому следует ожидать, что при силе, изменяющейся во времени, рост трещины представляет собой смену равновесных и неравновесных состояний, чередующихся с некоторой переменной частотой. Такого рода вынужденные колебания роста трещины могут отражаться на микрогеометрии траектории трещины в результате колебаний вектора скорости края трещины. [c.31] Таким образом, предложенная классификация позволяет четко разделить физические предпосылки энергетических критериев разрушения, на которых основано изучение геометрии трещин и кинематики их роста. [c.31] Вернуться к основной статье