ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы определения вязкости разрушения из "Механика хрупкого разрушения " Шение таких материалов происходит в волне разрушения, аналогичной в некотором смысле детонационной волне во взрывчатых веществах Р ]. [c.183] Самоподдерживающееся разрушение может иметь место также в обычных хрупких телах (например, в стекле, прочных горных породах и т. д.), если предварительное нагружение тела или некоторого его объема близко к всестороннему сжатию. Это условие реализуется, например, в приконтактной зоне при соударении хрупких тел Р ], на продолжении выработки в горной породе Р ] и т. д. [c.183] Это заключение противоречит многочисленным экспериментальным данным для пластичных металлов и полимеров, согласно которым опасность хрупкого разрушения возрастает с увеличением растяжения в плоскости трещины. Для некоторых неориентированных полимеров предельная нагрузка при всестороннем растяжении пластины с трещиной на порядок ниже, чем при одностороннем растяжении. [c.183] Это наиболее типичный эффект, который не может быть объяснен в рамках представления о тонкой структуре он объясняется тем, что растяжение в плоскости трещины по разным причинам загоняет пластическую область в конец трещины. У металлов причина кроется в сдвиговой дислокационной природе пластичности, у полимеров —в ориентационном характере пластического течения, приводящего к существенно анизотропной пластичности. [c.183] В зависимости от вида материала и от экономических возможностей исследователя эти вопросы в применяемых на практике методах решаются по-разному. Универсального метода, который наилучшим образом решил бы эти вопросы для всех материалов, по-видимому, указать нельзя. [c.183] Наиболее существенные ограничения связаны с выбором размера образцов, поскольку в небольшом образце из хрупкого материала трудно создать трещину, а у пластичных материалов существует некоторый минимальный размер образца, ниже которого разрушение становится преимущественно вязким (на опыте последнее сказывается в том, что формально определяемые величины К с, у, Кс становятся зависящими от размеров образца). [c.184] Рассмотрим каждую из этих групп в отдельности. [c.184] Растяжение. Пусть разрушение металлической конструкции происходит из-за наличия плоской краевой трещины под действием растяжения, перпендикулярного к плоскости трещины (рис. 54). Чувствительность материала к дефектам такого типа и вязкость разрушения можно найти, не прибегая к теоретическим решениям. Для этого берется образец любой удобной из конструктивных соображений формы (например, в форме прямоугольного параллелепипеда), в котором под действием циклического растяжения создается краевая усталостная трещина затем образец растягивается до разрушения и замеряется разрушающая нагрузка о, соответствующая созданной трещине. [c.184] Размер образца должен быть таким, чтобы была реализована тонкая структура конца трещины. [c.185] Здесь /i — некоторая безразмерная функция своего аргумента, а и /г —характерные линейные размеры трещины и образца соответственно. [c.185] Теперь заметим, что скорость роста усталостной трещины, чрезвычайно чувствительна к величине коэффициента интенсивности напряжений (см. формулу (4.125)). Поэтому трещина развивается так, чтобы распределение коэффициента интенсивности напряжений вдоль ее контура выравнивалось последнее характерно такжг для хрупкой трещины при монотонном нагружении в некотором диапазоне начальных трещин РП- Вследствие этого можно говорить о практически достаточно точном соответствии формы развитой усталостной трещины и развитой хрупкой трещины в начале ее нестабильного роста для некоторого множества начальных трещин различной формы. [c.185] Аналогичное стремление к некоторой стандартной форме краевой трещины будет иметь место также у коррозионных трещин и трещин замедленного разрушения, так как скорость роста таких трещин также весьма чувствительна к величине коэффициента интенсивности напряжений ). [c.185] Из соображений анализа размерностей форма усталостной трещины, созданной в результате растяжения, при заданной нагрузке не будет зависеть от свойств материала (если не считать коэффициента Пуассона), а будет вполне определяться формой и размерами образца. Поэтому функция f в (4.12) для образца заданных размеров и формы будет зависеть лишь от одного аргумента, и ее можно определить экспериментально на основании таких же опытов по разрушению с искусственно созданной усталостной трещиной для некоторого контрольного материала с уже известной вязкостью разрушения К с (в качестве а можно взять, например, глубину трещины, а в качестве h — толщину образца). [c.185] Коль скоро функция /i определена, формулу (4.138) можно использовать для определения вязкости разрушения других материалов из аналогичных экспериментов с образцами той же формы и размеров (по разрушающей нагрузке о и глубине трещины а). [c.185] Здесь fz — безразмерная функция одного аргумента для трещиноподобных дефектов стандартной формы, а —глубина трещины, h — толщина пластины. [c.186] Здесь у —скорость ударника в момент, предшествующий началу контакта, Vi я Е i — , 2) —коэффициенты Пуассона и модули Юнга материала ударника и образца. [c.187] В других случаях требуется непосредственное измерение силы Р. [c.187] Во всех изложенных примерах для получения корреляционных зависимостей был применен метод моделирования разрушения. на образцах одни Г и тех же размеров из разных материалов, однако, очевидно, можно использовать также геометрически подобные образцы с геометрически подобными трещинами. При этом нужно следить лишь за соблюдением условия тонкой структуры практические границы соблюдения этого условия, а тем самым, границы законного применения представлений механики хрупкого разрушения оказываются удивительно широкими, особенно если использовать эмпирическую поправку на подрастание трещины и наличие пластической зоны (см. формулу (4.129)). [c.187] В методах второй группы экспериментально измеряется величина необратимой работы у- Рассмотрим теоретические основы этих методов. [c.188] Возможны два случая а) развитие трещины неустойчиво с самого начала, б) развитие трещины устойчиво. [c.189] Вернуться к основной статье