ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кинетические уравнения в механике разрушения из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " Основными источниками информации для указанных решений в части определения длительности роста усталостных трещин являются параметры кинетической кривой — показатель степени при коэффициенте интенсивности напряжения (КИН) и коэффициент пропорциональности при КИН. Интегрирование указанной выше зависимости требует использования, хотя бы в наиболее вероятной форме, уровня максимального напряжения и параметров нагружающего цикла. Применительно к реализованному в эксплуатации процессу разрушения материала параметры кинетической кривой оказываются неизвестными даже в наиболее упрощенном случае, когда рассматривается единственное уравнение Париса во всем диапазоне скоростей моделируемого или воспроизводимого роста трещин из анализа поверхности разрушения. Возникает проблема применения на практике тех или иных результатов экспериментальных исследований процесса усталостного разрушения металлов в лабораторных условиях к решению вопросов по определению длительности роста трещин и оценке уровня напряженности элементов конструкций на этапе развития разрушения. [c.188] Экспериментальные данные по определению закономерности роста усталостных трещин для широкого класса металлов [6] указывают на удовлетворительное их описание с помощью уравнения Париса с показателем степени Шр = 4. Этот показатель степени впервые был экспериментально определен в работе [1], после чего длительное время этот показатель степени был доминирующей характеристикой кинетики усталостных трещин в металлах и сплавах. [c.188] Условия нагружения элемента конструкции, как правило, могут быть реализованы в широком диапазоне варьирования температуры, частоты нагружения, асимметрии цикла путем силового воздействия на элемент конструкции по нескольким осям при разном соотношении между величинами компонент нагружения и т. д. Реальные условия многопараметрического эксплуатационного нагружения материала, воплощенного в том или ином элементе конструкции, ставят вопрос об использовании интегральной оценки роли условий нагружения в развитии процесса разрушения. В связи с этим необходимо введение представления об эквивалентном уровне напряжения для проведения расчетов с использованием новой характеристики напряженного состояния материала в виде эквивалентного КИН. Использование эквивалентной величины в свою очередь требует получения сведений о закономерностях процесса разрушения в некоторых тестовых или стандартных условиях циклического нагружения материала, в которых осуществлено построение базовой или единой кинетической кривой. Параметры кинетической кривой в стандартных условиях опыта становятся характеристиками только свойств материала. Разнообразие реальных условий нагружения материала, в том числе и влияние геометрии элемента конструкции, рассматривается в условиях подобия путем сведения всех получаемых кинетических кривых к базовой или единой кинетической кривой. Поэтому влияние того или иного параметра воздействия на кинетику усталостной трещины в измененных условиях опыта по отношению к тестовым условиям испытаний может быть учтено через некоторые константы подобия. Они выступают в качестве безразмерного множителя. [c.190] В дальнейшем были получены соотношения, аналогичные (4.11), отдельно для каждого сплава на данной основе [43]. [c.191] Обращает на себя внимание тот факт, что в рассматриваемой корреляции участвуют данные с показателями степени, которые характеризуют фактически независимость скорости роста трещины от коэффициента интенсивности напряжений — около 1,5 и И. При этом обобщение экспериментальных данных проведено без разделения роли асимметрии цикла в достижении предельного состояния, соответствующего началу ускоренного роста трещины, которое реализуется при разной скорости роста трещины и разном размахе КИН. Поэтому есть основания относить этот важный массовый эксперимент к реализациям с разными граничными условиями по скорости роста трещины, что не было определено при проведении обобщения. [c.191] Важно подчеркнуть, что пороговая величина скорости роста усталостной трещины получена равной Vis 2,5-10 м/цикл, что близко к статистически среднему размеру ячейки дислокационной структуры на границе перехода в процессе пластической деформации от мезоуровня I к мезо-уровню II (см. главу 3). Указанные данные по монотонному растяжению образцов подтверждаются результатами экспериментальных исследований сталей в области малоцикловой усталости при постоянном уровне пластической деформации [61]. В испытанных образцах исследовали дислокационную структуру, оказалось, что фрагментированная дислокационная структура представляет собой ячейки и стенки дислокаций. Выполненный статистический анализ размеров фрагментов показал, что при всех уровнях циклической пластической деформации размер ячейки (1,5-2,0) 10 м встречается наиболее часто (см. рис. 3.13). Важно подчеркнуть, что с возрастанием длительности нагружения до разрушения относительная частота формирования ячеек или стенок с указанным размером также возрастает. Это дает основание полагать, что прирост усталостной трещины в пределах указанного размера контролируется одним механизмом разрушения, а далее происходит усложнение механизма разрушения, что должно иметь отражение в кинетическом процессе и описывающих этот процесс кинетических уравнениях. [c.193] Величины Ki и Vjs составили 24,34 МПа-м / и 2-10 м/цикл соответственно. [c.194] Анализ экспериментальных данных по определению связи между параметрами уравнения Париса показывает, что для разных сплавов при использовании разных граничных условий и параметров цикла нагружения величина скорости или точки перегиба на кинетических кривых близка к величине 2-10 м/цикл (табл. 4.2). Только в одном случае для алюминиевых сплавов получена скорость роста трещины, характерная для начала стадии формирования усталостных бороздок. [c.195] в обобщении экспериментальных данных использованы данные всех этапов роста усталостной трещины, когда начальная стадия роста трещины по механизму продольного сдвига, включенная в обобщение, — доминировала. [c.195] Прежде чем перейти к построению единой кинетической кривой на всех стадиях роста усталостной трещины необходимо установить критерий подобия и эквивалентности кинетики усталостных трещин при разных условиях внешнего воздействия на материалы с различной структурой. [c.196] Вернуться к основной статье