- •FRACTURE 1977
- •МЕХАНИКА
- •ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •4.1. Оценка методами механики разрушения
- •4.2. Количественное описание «пластического» роста усталостных трещин (тип I)
- •5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •НИЗКИЕ СКОРОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
- •ПОРОГИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКОГО РОСТА И ОСТАНОВКИ ТРЕЩИНЫ
- •ПАРАМЕТРЫ МАТЕРИАЛА
- •ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ
- •РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТРЕЩИН В ТРУБОПРОВОДАХ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЕ С УЧЕТОМ ТОРМОЖЕНИЯ ТРЕЩИН
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Разрушение при сварке
- •Трещиностойкость в зоне термического влияния (ЗТВ)
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Теория
- •Сравнение теории с экспериментальными данными
- •НЕКОТОРЫЕ НЕДАВНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ
- •/^-кривая
- •Критерий COD
- •Метод /-интеграла
- •Обсуждение результатов испытаний пластин с центральной трещиной
- •Результаты и обсуждение испытаний компактных образцов на растяжение
- •IV. РАЗРУШЕНИЕ ТИПА II
- •Анализ
- •Испытания и результаты
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •РАЗРУШЕНИЕ
- •8. ОБСУЖДЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •СОДЕРЖАНИЕ:
упругости показал, что эта связь должна иметь вид
|
|
|
|
(Ю) |
|
где |
|
4/я |
для обобщенного |
плоского напряженного |
|
|
{ |
||||
а = |
|
состояния, |
|
||
4/яд/З |
для плоской деформации. |
||||
|
|||||
|
|
||||
Теперь обычно |
полагают [7], что, |
поскольку соотношение |
(10) получено приближенно, то а можно принять равным единице и величина трещиностойкости оценивается из урав нения
^ C O D ° y s * 01)
которое считается справедливым только в начале докритического роста трещины. В этом выражении величина 8С пред ставляет собой раскрытие трещины на ее краю и, как пола гают, является константой, характеризующей материал для данной толщины и температуры, независимо от степени пла стического течения на краях трещины, иначе говоря, геомет рии образца и картины поля деформаций у краев трещины. Основная экспериментальная трудность при оценке G COD с о с т о и т в точном определении 6с. Хотя сторонники этого крите рия предложили ряд методов определения 6С, использован ный здесь метод заключался в применении соотношения, установленного Эганом [6], между раскрытием трещины и величиной перемещения захватов.
Метод /-интеграла
/-интеграл был первоначально определен как не зави сящий от пути интегрирования интеграл в упругой среде, ли нейной или нелинейной [8]. Тем не менее его оценка как меры трещиностойкости в нелинейном случае в состоянии плоской деформации / ic, т. е. для упругопластической дефор мации, основывается на эмпирической связи так называе мой «псевдопотенциальной энергии» с размером трещины. Такое определение фактически представляет собой то же са мое, что Gc для хрупкого разрушения и Gc для нелинейного разрушения, при условии что отсутствует докритический рост трещины [2], поскольку использование /-интеграла в упру гопластическом случае ограничено деформационной теорией пластичности при условии монотонного возрастания напря жений во всех точках пластической области. Для образцов
с глубокими надрезами, работающих на изгиб, было пока зано [9], что ]\с можно оценить из простого соотношения
г |
2А |
(12) |
^1с — ~ВЬ’ |
где А — площадь под кривой перемещение — нагрузка вплоть до критической точки (т. е. либо условие (а), либо условие (б), указанные выше), и ВЬ — площадь сечения в месте над реза. Было показано, что для целей проводимых сравнений можно прямо проинтегрировать характеристику Рамберга — Осгуда кривой нагрузка — перемещение и получить выраже ние для площади под кривой в форме
А = |
CF2 |
* |
(13) |
|
2М |
|
Обсуждение результатов испытаний пластин с центральной трещиной
Хотя проводился ряд испытаний на трещиностойкость пластин с центральной трещиной из двух алюминиевых спла вов 7075-Т6 и 2024-ТЗ, будут показаны результаты только одной серии, наиболее типичной из всех. На рис. 2 приве дены результаты серии испытаний сплава 7075-Т6. В этих испытаниях использовались образцы с центральным надре зом стандартных размеров без подкреплений, препятствую щих изгибу, и перемещение измерялось в точке приложения
нагрузки. Размеры |
образца были w = 254 мм, В = 1,6 мм, |
c/w = 0,5, а длина |
рабочей части менялась от 178 до 813 мм. |
Для каждой длины испытывалось по два образца; получен ные результаты представляли усреднение для каждой пары испытаний. Опыты проводились с контролем нагрузки, и докритический рост трещины наблюдался визуально при по мощи лупы (5-20Х).
Как показано на рис. 2, было получено четыре значения трещиностойкости для каждого опыта. Когда в качестве кри тической точки использовался максимум нагрузки, для оцен
ки Ос использовались |
Fc и а0, в то время как для |
оценки |
G R — величины Fc и а |
с . Как видно из рис. 2, О с и G R |
суще |
ственно зависят от геометрии, причем Ос тем больше превы шает G R , чем больше нелинейность (чем меньше длина рабо чей части). Когда в качестве критической точки выбиралось начало докритического роста трещины, то для расчетов ис пользовались первоначальный размер трещины и нагрузка, соответствующая приросту размера трещины на 1%. Эта точка определялась или с помощью прямых измерений, или экстраполяцией /^-кривой до величины прироста размера
трещины на 1%. Соответствующие значения трещиностойкости отвечают нижним из двух опытных точек для каждой длины образца.
Представленные результаты ясно показывают, что как GCi так и GR существенно зависят от длины образца, но эта зависимость обусловлена исключительно нелинейным пове дением, связанным с докритическим ростом трещины. Кроме того, при минимальной длине нелинейная трещиностойкость Ос приблизительно вдвое больше величины 0 SC (оцененной
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0 |
10 |
2D |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Р и с . 2. Трещиностойкость пластины из сплава 7075-Т6 как функция из менения расстояния между датчиками, оцененная по началу докритического роста трещины и пику нагрузки. По оси абсцисс — расстояние между датчиками, см.; по оси ординат — трещиностойкость, МДж/м2; обозначения
▲ , Л, • , О соответствуют величинам Gc, GR, Gsc, G^.
в момент инициирования докритического роста трещины). Это показывает степень ошибки в случае методов, не учи тывающих при оценке трещиностойкости докритический рост трещины.
Величина Ос, показанная на рис. 2, получена при помощи уравнения (5), которое прямо не включает в б с докритиче ский рост трещины. Следовательно, нелинейный энергетиче ский критерий, как показывают вычисления, в этом случае более непосредственно учитывает эффекты докритического
роста |
трещины |
в соответствии |
с уравнением (6). Для |
неко |
торых |
пластин |
с центральной |
трещиной величина |
оцени |