ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Литература к главе из "Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций " на начальном этапе развития усталостной трещины с низкой скоростью, когда доминирует процесс усталостного разрушения за счет развитого процесса скольжения формирование рельефа излома наименее энергоемко и рассеивание энергии имеет неупорядоченный характер. Низкая скорость магистрального роста трещины в этом случае является следствием того, что трещина в каждом локальном объеме металла перед фронтом трещины движется в произвольном направлении в пространстве. Интегральная оценка скорости магистрального роста трещины отражает не истинные затраты энергии на развитие трещины, а лишь интегральное взаимодействие между отдельными локальными разориентированными в пространстве участками фронта движущейся трещины. Именно этот эффект и создает условия для движения трещины (интегрально) с низкой скоростью и кажущимися низкими затратами энергии. [c.269] Необходимо достичь некоторого критического уровня напряженного состояния материала у кончика трещины, чтобы произошло возрастание средней скорости настолько, что отдельные участки фронта могли бы единым образом упорядоченно релаксировать энергию (усталостные бороздки). Далее, по мере нарастания скорости роста трещины, отдельные участки будут существенно удаляться от макрофронта и тем самым создавать предпосылки для лавинообразного нарастания разрушения материала. Такая ситуация имела место в случае разрушения титанового сплава. В нем трещина развивалась быстро из-за того, что переход ко второй стадии роста трещины с формированием усталостных бороздок не произошел. Причина этого связана с наличием в материале дефектного альфирован-ного газонасыщенного слоя. Он не был удален с детали в процессе производства, что и послужило причиной преждевременного разрушения ее в условиях эксплуатации. [c.269] Рассмотрим плотность энергии разрушения материала при перемещении фронта усталостной трещины в горизонтальной плоскости, описываемой соотношением (5.61). При извилистой траектории трещины работа разрушения будет тем меньше, чем выше фрактальная размерность формируемой поверхности излома. Этой ситуации при одноосном растяжении отвечает меньшая величина эквивалентного напряжения, чем определяемая величина tq, т. е. Ое Oq. [c.269] Величина коэффициента пропорциональности kjf может быть установлена экспериментально, и она зависит от способа определения фрактальной размерности. [c.270] В выражении (5.100) учтена зависимость работы разрушения от флуктуаций в поведении материала как эволюционирующей открытой системы вдоль рассматриваемого направления. Осредненное горизонтальное направление пути эволюции самоорганизованно выбрано самой системой на уровне макроскопического масштаба. На мезоскопическом масштабном уровне реализуется способность материала рассеивать энергию разрушения в связи с изменением пространственной ориентировки направления развития трещины в результате неравномерного протекания пластической деформации вдоль фронта трещины, что находится в соответствии с синергетическим принципом самоорганизованного отбора тех направлений эволюции открытой системы, которые позволяют наиболее долго поддерживать ее устойчивость. [c.271] Определение поправочных функций на условия циклического нагружения следует проводить с учетом фрактальных характеристик формируемой поверхности разрушения. При прочих равных условиях нагружения, например при двухосном растяжении с разным соотношением главных напряжений, определение поправочной функции следует проводить для одинаковой фрактальной размерности или корректировать получаемое значение поправки в связи с различием фрактальной размерности формируемого рельефа излома от одного испытанного образца к другому. [c.271] Исследования сталей с определением фрактальной размерности параметров рельефа излома на разных стадиях роста трещины показали, что с увеличением длины трещины скорость и фрактальная размерность имеют устойчивую корреляционную связь [157]. Из этого следует, что при введении фрактальной размерности в качестве константы в кинетическое уравнение по соотношению (5.101) необходимо вводить критерий подобия для разных условий нагружения в виде узкого интервала СРТ, в котором фрактальную размерность можно рассматривать, как константу. [c.271] Перейдем теперь к рассмотрению роли параметров цикла нагружения в кинетике усталостных трещины применительно к эксплуатационным условиям развития разрушений в элементах авиационных конструкций. [c.271] Вернуться к основной статье