ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Геометрия элемента конструкции из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Возрастающая толщина плоского образца перестает влиять на реализуемую работу пластической деформации после достижения некоторой критической величины th. В этом случае по мере увеличения толщины затрачивается все меньшая работа разрушения (рис. 2.15). В случае растяжения круглого образца с надрезом имеет место противоположный эффект [59]. С возрастанием диаметра образца имеет место возрастание вязкости разрушения, характеризуемой величиной Ki (рис. 156). [c.104] Применительно к круглому образцу с кольцевым надрезом формирование скосов от пластической деформации невозможно, так как вдоль концентратора напряжения уже на незначительном удалении от его вершины реализуется объемное напряженное состояние материала. Указанное напряженное состояние позволяет достигать многократного превышения предела текучести материала перед страгиванием трещины [29]. [c.105] Исследования ориентировок фасеток скола для хрупкого разрушения [60] и в случае процесса порообразования при вязком разрушении [61, 62] показали, что зарождение трещины происходит на некотором расстоянии перед вершиной трещины, равном двойному ее ]заскрытию, где достигается максимум интенсивности напряженного состояния [63]. В случае вязкого разрушения имеет место процесс порообразования, который завершается соединением пор с вершиной трещины путем сдвига или отрыва. [c.105] При малом диаметре образца объем материала с зоной перенапряжения материала доминирует, что может способствовать квазихрупкому разрушению с минимальной затратой энергии в соответствии с соотношением (2.5). Процесс порообразования перед вершиной надреза одновременно завершается соединением пор с вершиной надреза и между собой в срединных слоях образца. С возрастанием диаметра образца доля перенапряженного материала в вершине надреза уменьшается по отношению ко всему сече нию образца и ее влияние на вязкость разрушения перестает быть существенным. Вот почему начиная с некоторого диаметра образца приращение энергии на процесс распространения трещины не происходит и вязкость разрушения становится независимой от размера сечения. [c.105] Область th th отвечает автомодельным условиям и используется для определения вязкости разрушения материала независимо от толщины пластины. Для реальной конструкции, как правило, имеет место f(th/th) 1. Поэтому после установления предельного состояния образца с трещиной при его разной толщине можно перейти к оценке предельного состояния элемента конструкции по соотношению (2.8). [c.106] Значения коэффициентов уравнения (2.9) представлены в табл. 2.1. Из нее следует, что представленное соотношение выполняется с высоким коэффициентом корреляции. [c.107] Сопоставление указанных результатов с данными по испытаниям стали 4340 [66] и алюминиевых сплавов [67, 68] показало, что применительно к поверхностным и сквозным трещинам имеет место идентичная зависимость (2.9) в интервале толщины пластин 5-35 мм. Существенно, что единое поведение разных материалов было получено для пластин, в которых как выполнялось и так не выполнялось условие (2.5). [c.107] Предложенный критерий обладает устойчивостью к разному уровню разрушающего напряжения. Этот критерий можно использовать для оценки уровня напряжения при доломе элемента конструкции в эксплуатации в момент его перегрузки, поскольку параметры излома в виде длины фронта трещины и площади трещины легко фрактографи-чески идентифицируются. [c.107] Длина фронта L в представленном уравнении определена как проекция пространственной кривой линии на плоскость, перпендикулярную плоскости пластины. Полученное соотношение указывает на существенную зависимость формы фронта трещины от максимального уровня напряжения, а не от амплитуды напряжения. [c.107] Коэффициент пропорциональности f в экспериментах был близок единице при стандартном отклонении в определяемой величине вязкости разрушения в пределах от 3 до 7,5 %. Следовательно, между соотношениями (2.11) и (2.12) различия непринципиальны при проведении оценок вязкости разрушения или решении обратной задачи по определению уровня максимального напряжения в момент скачка трещины в плоском элементе конструкции. [c.108] Соотношения (2.10) и (2.11) свидетельствуют о необходимости введения корректировок в определяемую вязкость разрушения не только на геометрию образца, но и на геометрию фронта трещины. Ее длина определяется пластическими свойствами материала и различиями в напряженном состоянии материала вдоль фронта трещины. Применительно к плоскому элементу конструкции имеет место зависимость вносимой энергии в образец при его одноосном растяжении от ширины пластины (2.4). Это связано с тем, что по мере увеличения ширины пластины появляется возможность немонотонного нарушения сплошности материала в результате релаксации напряжений после страгивания трещины в условиях вязкого поведения материала. Трещина производит скачкообразное перемещение, после чего происходит релаксация напряжений в вершине переместившейся трещины и она останавливается. Для ее дальнейшего продвижения нужно повысить уровень напряжения, что сопровождается следующим скачком трещины. После каскада скачков трещины происходит окончательное разрушение пластины. [c.108] в случае изменения ширины и толщины элемента конструкции предельное состояние при его одноосном растяжении достигается в широком диапазоне величин вязкости разрушения материала. При вводе начальных геометрических параметров пластины в качестве тестовых условий опыта, в пластинах с измененной геометрией вязкость разрушения будет характеризоваться комбинацией соотношений (2.8) и (2.12). [c.108] Нагружение в эксплуатации элемента конструкции чаще всего не соответствует простому случаю одноосного растяжения. В этом случае необходимо учитывать наличие многоосного нагружения также через соответствующие поправки при использовании вязкости разрушения для определения уровня напряжения, при котором произошло окончательное разрушение. [c.108] Вернуться к основной статье