ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальные исследования пластической зоны у конца разреза-трещины из "Механика упругопластического разрушения " Особенности и детали пластического течения у конца разреза определяют условия превращения его в трещину ) и законы ее дальнейшего развития. Поэтому очень важно иметь правильное представление о форме и размерах пластической зоны, об интенсивности деформаций в ней и об эволюции этих величин в процессе роста внешней нагрузки и распространения трещины. [c.210] Указанные характеристики пластической зоны у конца трещины служат обоснованием для введения некоторых моделей трещин. Таковой, например, является рассмотренная выше ( 7) 6 -модель для плоского напряженного состояния. [c.210] Развитие области пластических деформаций можно изучать как экспериментально, так и теоретически. Взаимное сопоставление полученных при этом результатов представляет известный интерес и будет сделано в конце следующего параграфа. Сейчас рассмотрим результаты экспериментального наблюдения [320, 396] пластических зон, не останавливаясь на подробностях изготовления образцов и техники их испытания. [c.210] что развитие пластической зоны у конца разреза зависит от многих факторов, из которых основными можно считать свойства материала, форму детали и условия нагружения. [c.210] Для экспериментального изучения пластических зон удобны плоские образцы малоуглеродистой стали. Изменяя их толщину, можно варьировать условия протекания деформации от плоского напряженного состояния до плоской деформации. [c.210] Плоская деформация в малой окрестности конца трещины осуществляется при малых уровнях напряжения сравнительно с пределом текучести. Травление полированной поверхности образца показывает, что пластическая зона распространяется в направлении растяжения (вверх и вниз) нормально к плоскости трещины (рис. 25.1). [c.210] На этой стадии растяжения образца длина пластической зоны (в одну сторону от трещины, по направлению приложенной нагрузки) меньше толщина образца. [c.211] В плоскостях, параллельных лицевой поверхности, форма пластической зоны в основном остается без изменения. Вместе с тем заметна тенденция к загибанию концов пластической зоны вперед так, что образуется как бы шарнир или петля. [c.211] С повышением уровня напряжений условия развития пластической области приближаются к плоскому напряженному состоянию. Этому способствует увеличение размера пластической зоны по отношению к толщине. [c.211] Переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию происходит перманентно, вследствие чего граница раздела трудно определима. По-видимому, шарнирная форма пластической зоны будет преобладать в случае затрудненного развития наклонных пластических полос, когда последние окружены упруго-деформированным материалом. Наклонные пластические полосы разовьются на всю толщину t образца после того, как размер dy пластической области в виде шарнирной нетли на поверхности образца достигнет величины 0,5f с каждой стороны от плоскости трещины. Можно полагать, что это есть оценочный критерий, ограничивающий сверху по напряжениям область плоской деформации. [c.213] Вклад в объем пластической зоны наклонных полос будет преобладающим, когда длина полос d превышает At. Эта величина может служить оценкой, ограничивающей снизу по напряжению область плоского напряженного состояния. [c.213] Приведенные исследования позволяют схематически изобразить трехмерную модель пластической зоны (рис. 25.5). В начальной ее части преобладает петлеобразная форма, которая затем сменяется одной или двумя наклонными полосами. [c.214] Пластические области в виде слоя, продолжающего трещину, при растяжении тонкого листа (из мягкой сталп) наблюдались в экспериментах [278, 3421. Изучались также пластические области около концов трещины при плоском напряженном состоянии в прямоугольных (200 X 360 мм) образцах с центральным разрезом при растяжении. Использовался материал Ст 08 (от = = 200 Н/мм-) и СтЗ (От = 234 Н/мм ) толщиной 1 1,5 2 2,5 мм и длиной разреза 14,8 18,7 29,3 мм. Предел текучести здесь определялся в виде отношения нагрузки к площади ослабленного сечения при полпом его переходе в пластическое состояние. В процессе исследования поверхности образца обнаружены следующие стадии развития пластических областей [31, 85, 320]. [c.214] Области нагрузок, отвечающие разным стадиям, естественно, ориентировочные и меняются как от материала к материалу, так и от детали к детали для одного и того же материала. В частности, при достаточно хрупком состоянии четвертой, третьей и даже второй из наблюдаемых стадий может и не быть. [c.216] Из изложенного выше видно, что картины деформации, полученные разными авторами, согласуются между собой при стеснении поперечных упругих деформаций пластические зоны стремятся расти поперек линии трещины, а при отсутствии такого стеснения — вдоль линии трещины. [c.216] Следует отметить, что конец магистральной трещины в реальных металлических материалах только схематически и очень условно можно аппроксимировать гладкой или кусочно-гладкой линией, следующей из упругого или упругонластического решения. Степень соответствия результатов решения, полученных из континуальных теорий, с реальной ситуацией, зависит от степени локальности рассмотрения объекта. Углубление в детали строения поверхности трещины и ее конца неизбежно приведет к отказу от результатов решения континуальных теорий. Для этого достаточно взглянуть на ряд фотографий трещин, обнаруживаемых в элементах различных конструкций и возникших по разным причинам в эксплуатационных условиях (например, рис. 25.10, 25.11). Однако это не означает, что решение континуальных теорий неверны. Нет, они верны, но для своего масштаба, для соответствующей степени локальности рассмотрения объекта. Например, если принимать во внимание структуру материала, то область справедливости континуальных теорий может быть отражена с помощью диаграммы структурной неоднородности Я. Б. Фридмана [290]. [c.216] Предполагается, что эта характеристика оценивает локальную пластичность, а через нее и чувствительность материала к трещине [51] (см. 7, 17). [c.217] В результате пластического течения конец трещины может даже раздваиваться. Вот, например, как выглядит процесс деформации конца трещины по данным интерферометрии на поверхности плоского растягиваемого образца из алюминиевого сплава (типа В95-Т1) [380]. [c.217] Вернуться к основной статье