ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод разгрузки в экспериментальной механике разрушения из "Избранные нелинейные задачи механики разрушения " Диаграммы разрушения замечательны тем, что любой параметр, оценивающий стадию разрушения, может быть выражен по определенному правилу через координаты какой-либо характерной точки диаграммы. Однако, помимо разработки методов построения таких диаграмм, возникает необходимость разделения эффектов, вносимых пластической деформацией и ростом трещины. Оба эти процесса при нагружении могут происходить одновременно и нередко оказывать одинаковое воздействие на показания измерительного прибора (например, раскрытие трещины, измеренное датчиком смещения, представляет собой сумму смещений от пластической деформации и роста трещины) [69. [c.235] В основу разделения эффектов можно положить свойство обратимости упругих деформаций и необратимости пластических (а также незалечиваемость трещины) при разгрузке образца. Известный метод разгрузки [136] в сочетании с методом податливости (см. гл. 2) всегда позволит отделить обратимые процессы от необратимых. [c.235] Заметим, что метод разгрузки применим когда промежуточная разгрузка (снятие силы с образца) и последующая нагрузка не изменяют вида диаграммы разрушения (аналогично известному свойству обычной диаграммы деформации при растяжении гладкого образца). Кроме того, следует допустить, что наличие распределенной в нетто-сечении пластической деформации не приводит к изменению упругой податливости образца. Оба эти положения были проверены экспериментально, при этом обнаружено, что промежуточные разгрузки не отражаются на общей конфигурации диаграммы разрушения, а податливость компактного образца при внецентренном растяжении с одним боковым надрезом (радиус в вершине 1 мм) не меняется вплоть до неупругого смещения точек приложения сил, равного 4 мм [136. [c.235] Приведем конкретные примеры определения механических характеристик методом разгрузки. [c.235] Предполагается, что с помощью критического раскрытия трещины можно оценить способность материала тормозить трещину, располагая тем самым различные материалы (или их состояния) в ряды, а также производить расчеты предельного состояния равновесия тел с трещиной [69]. Численное выражение критического раскрытия трещины снимается с экспериментальной диаграммы нагрузка — Р-смещение / (см. гл. 2). Смещение / обычно измеряется на малой базе между точками, находящимися по разные стороны трещины и несколько отстоящими от ее конца. Раскрытие S в вершине трещины при этом вычисляют из геометрических соображений, допуская жесткий поворот половинок образца, разделенных трещиной [68]. Если на этой диаграмме имеется скачок, то критическое раскрытие трещины определяют в момент скачка. Когда на диаграмме нагрузка-смещение скачка нет, установить момент страгивания трещины (который соответствует критическому раскрытию трещины) весьма сложно. В этом случае часто оценивают величину раскрытия при максимальной нагрузке ( тах)- Следует, однако, заметить, что раскрытие при максимальной нагрузке может оказаться большим в результате увеличения длины трещины, что к свойствам пластичности материала не имеет отношения. [c.236] Первый способ. Предлагается достаточно простой и надежный метод установления точки диаграммы, соответствуюш,ий началу роста треш,ины. Суть предложения — в неодинаковой податливости образцов с разной длиной треш,ин. Представим себе образец с треш,иной, подвергнутый монотонно возрастаюш,ему нагружению. Па первой стадии его растяжения повсеместно совершается упругая (макро) деформация без роста треш,ины. Участок диаграммы, соответствуюш,ий первой стадии, с целью увеличения точности послеяуюптих операций, желательно иметь в виде вертикальной линии. Для этого на экране или двухкоординатном самописце по оси ординат фиксируют внешнюю силу, а по оси абсцисс — разность смеш,ений, т. е. взаимное смеш,ение двух точек, между которыми располагается треш,ина, и взаимное смеш,ение двух точек вдалеке от треш,ины. Тогда в упругом состоянии образца сигналы датчиков всегда можно подобрать так, чтобы на начальном участке линия диаграммы шла вдоль оси ординат (разность смеш,ений равна нулю). [c.237] Здесь К — коэффициент интенсивности напряжений, Л — податливость образца с трещиной, / — смещение ) точек приложения внешних сил Е — модуль упругости, t — толщина образца. [c.238] Для каждой линии разгрузки определяем податливость Ло, Ai, Л2,. .. Значение Ло соответствует податливости образца с исходной длиной трещины /о (и, следовательно, углу наклона начальной прямой линии упругого поведения образца). [c.239] Рассмотрим способы определения энергетических характеристик методом разгрузки. [c.241] Смегцение / должно измеряться между точками приложения внегиних сил, однако его можно измерять и на поверхностях разреза, но вдоль линии действия сил. [c.241] В момент начала движения трещины J = Gj - Следовательно, при отрывном характере начального участка излома Gj = ar tga, где а — угол между осью абсцисс и касательной к линии А -1 в точке ее пересечения с осью ординат Л. [c.242] Определенный смысл и толкование (здесь не обсуждаемые) может иметь график А -1 где А — необратимая (поглощенная) работа деформации (см. рис. 3.36, а). [c.242] Изложенный метод определения Jj = Gj не требует испытания серии образцов с разными исходными длинами трещин, как это предлагалось в работе [293]. Достаточно испытать один образец, чтобы получить одно значение вязкости разругиения. [c.242] Эти два состояния отличаются одно от другого (помимо прочего) тем, что в момент разгрузки выделяется неодинаковое количество упругой энергии. [c.243] Таким образом, вычисления разности упругих энергии по разности плогцадей диаграмм при разгрузке показывают, что в этом случае J = = Gi независимо от степени предшествуюгцей деформации. Этот вывод вполне естественен, если вспомнить, что поток энергии в вершину трегцины полностью обусловлен образованием новых поверхностей и принципиально связан со свойством упругости. [c.243] Вместе с тем, если поток упругой энергии не зависит от степени пластической деформации, а затраты энергии на разделение материала зависят, то равенство между этими двумя видами энергии (на основании критерия разрушения) достигается за счет изменения скорости распространения трегцины. [c.243] Вернуться к основной статье