ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Иерархия процессов распространения усталостных трещин в металлах из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " По мере увеличения длины трещины и интенсивности напряженного состояния в связи с возрастанием коэффициента интенсивности напряжения происходит уменьшение числа мезотуннелей и упорядоченное чередование процессов разрушения материала в мезотуннелях и перемычках между ними. Фактически рассматриваемая ситуация отвечает каскаду событий, образующих хорошо известное дерево Келли (рис. 3.36). Это еще одно свидетельство того, что распространение усталостных трещин имеет все признаки последовательности самоорганизующихся процессов разрушения, которые присущи эволюции открытых систем, находящихся вдали от положения равновесия. [c.180] Масштабная иерархия процессов пластической деформации внутри зоны перед вершиной трещины, которая подобна масштабной иерархии процессов при монотонном растяжении, определяет масштабную иерархию механизмов разрушения материала при перемещении фронта трещины. Поэтому она может быть представлена в табличной форме по аналогии с процессами деформации (табл. 3.3). [c.180] Мезоскопический масштабный уровень для пластической деформации соответствует 0,1-3,0 мкм. Имея в виду, что продвижение трещины происходит на величину почти в два раза меньшую, чем полное раскрытие берегов трещины [160], то можно рассматривать масштаб процессов разрушения почти в два раза менее, т. е. 0,05-1,5 мкм. Факт перехода на мезоскопический масштабный уровень отражается в формировании усталостных бороздок. Их минимальная величина представлена в табл. 3.1. Ее анализ показывает, что представленные в литературе данные по разным материалам указывают на наиболее часто встречающиеся минимальные величины шага 25-50 нм. Поэтому масштабный уровень начала формирования усталостных бороздок отвечает в различных сплавах именно этому интервалу их шага. [c.180] Переход на вторую стадию разрушения в мезотуннелях приводит к регулярному упругому раскрытию вершины трещины в каждом цикле приложения нагрузки, что сопровождается каскадом событий, связанных с формированием усталостных бороздок от дислокационных (единичных) трещин в полуцикле разгрузки материала в результате ротаций объемов материала в пределах зоны пластической деформации. Разрушение перемычек при этом может происходить путем сдвига и путем ротаций объемов материала. На начальной стадии формирования усталостных бороздок ротации в перемычках маловероятны, поскольку масштабный уровень для реализации этого процесса является еще недостаточным, чтобы возможно было формирование сферических частиц. Однако по мере продвижения трещины и нарастания скорости ее роста в результате увеличения коэффициента интенсивности напряжений возникает ситуация, когда формирование сферических частиц становится возможным. Этот переход происходит при достижении следующего масштаба параметров дефектной структуры внутри зоны, разграничивающего мезоуровни I и П. [c.180] В момент перехода (связанный с переходом к масштабному макроскопическому уровню деформации и разрушения материала) через последнюю точку бифуркации начинается нестабильное подрастание фронта трещины. Это вызвано превышением в точке бифуркации вязкости разрушения материала при циклическом нагружении. [c.182] с момента возникновения усталостной трещины в металле при достижении порогового коэффициента интенсивности напряжения (КИН) Kth формирование свободной поверхности при подрастании трещины определяется процессом мезотуннелирования, для которого характерно чередование интенсивности затрат энергии между областями, формирующими туннели, и областями, являющимися перемычками между ними. При низком уровне интенсивности напряженного состояния расстояние между мезотуннелями велико, что приводит к эффекту движения трещины в каждом туннеле путем разрушения материала при нормальном раскрытии трещины в направлении перпендикулярном магистральному направлению роста трещины. Фронт трещины раздроблен, доминирующим механизмом разрушения является скольжение при небольшом участии ротационных мод деформации и разрушения, обеспечивающих завершение процесса отсоединения областей металла по поверхностям реализованного сдвига. [c.182] В момент перехода через последнюю точку бифуркации, что связано с переходом к масштабному макроскопическому уровню деформации и разрушения материала, начинается нестабильное подрастание фронта трещины. Это вызвано превышением в точке бифуркации вязкости разрушения материала при циклическом нагружении. [c.182] Вернуться к основной статье