ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испытания на вязкость разрушения из "Механические испытания и свойства металлов " В последние годы все большее распространение получают статические испытания образцов с надрезом и трещиной для определения вязкости разрушения — сопротивления распространению трещины. Эти испытания особенно важны для высокопрочных сплавов, которые могут иметь удовлетворительные характеристики пластичности при обычных испытаниях, но хрупко разрушаться при наличии надрезов и трещин в реальных конструкциях. [c.197] Теоретической базой иопытаний на вязкость разрушения является линейная механика разрушения, анализирующая распределение напряжений у переднего края трещины. Он рассматривается как линейная зона возмущения, имеющая макроразмеры вдоль фронта распространения трещины и значительно меньшие размеры в двух других измерениях. Здесь наблюдается некоторая аналогия с теорией дислокаций, которая также имеет дело с линейными возмущениями (кристаллической решетки). Если теория дислокаций объяснила, почему техническая прочность намного меньше теоретической, то линейная механика разрушения объясняет, почему хрупкое разрушение развивается при значительно более низких напряжениях, чем вязкое. [c.197] У — коэффициент, зависящий от геометрии образца и трещины. [c.198] Величина К может быть определена экспериментально. Наибольшее развитие цолучили испытания, в которых К оценивается в условиях плоского деформированного состояния и разрушение происходит путем отрыва — перпендикулярно плоскости трещины. В этом случае коэффициент интенсивнос1и напряжений обозначают Кю и называют его вязкостью разрушения при плоской деформации. Эта характеристика—важнейший критерий разрушения металлических материалов. [c.198] Принципиальным преимуществом К с по сравнению с другими характеристиками предельной прочности (например, (Тв, - в, 5 при растяжении, 4 при кручении) является то, что вязкость разрушения учитывает и длину трещины. Любой критерий разрушения, выраженный через напряжение, предполагает, что разрушение происходит мгновенно по достижении этого напряжения. На самом деле всякое разрушение — это результат развития трещины, и поэтому характеристика предельной способности к торможению разрушения должна включать не только напряжение, но и длину трещины. [c.198] Испытания на вязкость разрушения проводят предпочтительно по схеме изгиба или внецентренного растяжения. В обоих случаях иапользуют образцы с прямоугольным поперечным сечением (а= /2Й) и односторонним надрезом с (о=30—60° длиной 0,25—0,45 Ь (рис. [c.199] Испытания могут проводиться на любых универсальных машинах для статических испытаний, которые снабжены электрическим устройством для фиксации нагрузки и двухкоординатным самописцем (например, машина УМЭ-ЮТ). Самописец необходим для записи диаграммы нагрузка Р — смещение V. Смещение — это изменение расстояния между точками по обе стороны от трещины за счет ее раскрытия. Для фиксации смещения на образце устанавливают специальные датчики, обычно электротензометрические, сигнал от которых подается на самописец. [c.200] Общая методика обработки диаграмм нагрузка—смещение сводится к следующему (см. рис. 94). Через начало координат проводят секущую ОР с наклоном на X процентов меньше, чем наклон ОЛ начального линейного участка упругой деформации. Общепринято значение х=б%. В результате определяем нагрузку Рх, соответствующую точке пересечения проведенной секущей с диаграммой. Величина Pq равна Р или другой наибольшей нагрузке, предшествующей Рх- Таким образом, для диаграммы / Pq=Px, а для двух других Pq соответствует точке максимума, достигаемой обычно до Рх. [c.201] Перед расчетом вязкости разрушения следует проверить полноценность полученной диаграммы. Для этого проводят горизонтальную линию при Р=0,8 Pq и измеряют отрезок Vi между прямой ОА и кривой нагрузка— смещение. Он характеризует нелинейность диаграммы при Р=0,8 Pq и должен быть меньше четверти смещения V при нагрузке Рх- Если Ь 1 0,25у, то нелинейность считается обусловленной не только ростом трещины, но и пластической деформацией или погрешностями измерения. В этом случае правильный расчет Ki невозможен и испытание надо проводить заново, либо изменив размеры образца, либо устранив источник ошибок в построении диаграммы нагрузка—смещение. [c.201] Размеры образца а и Ь известны до опыта, величина Pq определяется по кривой нагрузка—смещение, а коэффициент Y различен для изгиба и растяжения и определяется соотношением суммарной глубины надреза и трещины к высоте сечения образца Ь. Имеются специальные таблицы, с помощью которых этот коэффициент может быть определен для любого образца с известным отношением l/b. [c.201] Вернуться к основной статье