Напряжение и способы описания напряженного состояния. Пластическая деформация. Деформационное упрочнение. Чувствительность к надрезу и трещине. Деформационное разрушение при длительном статическом нагружении, страница 16

3.2 Однократные статические нагрузки.

Даже без внешних концентраторов, нанесенных намеренно (резьбы, отверстий, галтелей и т.д.) у гладких элементов существуют царапины и другие поверхностные повреждения, а также внутренние концентраторы в виде неоднородности структуры, включений, границ зерен и их блоков и т.п. поэтому характеристики чувствительности к надрезу, отображающие влияние различного рода надрезов имеют важнейшее практическое значение. Подавляющее число поломок как правило происходит вблизи отверстия резьбы и других внешних и внутренних концентраторов.

Чувствительность к надрезу оценивают:

1.  П эффективным коэффициентам концентраторов, т.е. по отношению к прочности при разрушении надрезанного образца к прочности гладкого образца того же рабочего течения. При растяжении эффективный коэффициент концентратора меньше 1 у малопластичных материалов и больше 1 у пластичных

2.  По абсолютной величине механических характеристик надрезанных образцов наиболее распространенным методом такой оценки является определение ударной вязкости. На чувствительность к надрезу влияют различные формы:

·  Способ нагружения.

·  Геометрические параметры надреза (радиус закругления и глубина надреза). Например у сталей после высокого σ_в= 1000-1200 МПа и свойства надрезанного образца мало зависят от радиуса закругления в вершине надреза. Для стали с прочностью 1700-1800 МПа проявляется значительная чувствительность к острым надрезам. Все больше применяют образцы с заранее полученной трещиной. Для повышения прочности деталей делают максимальное смягчение формы надреза.

3.  Влияние абсолютных размеров образца. Если при увеличении диаметров образца, форм и размеры надрезов остаются постоянными. Также надрез по отношению к большему образцу оказывается более острым, т.к. подобие нагружается и поэтому чувствительность к надрезу обычно растет с увеличением размеров образца. Так например при растяжении надреза образца при из стали 30ХГСА (после закалки и отпуска при 200⁰С). С кольцевым надрезом, уменьшающим величину поперечного сечения на 50% , и при радиусе в вершине надреза во всех случаях 0,1 мм,  увеличение диаметра образца от 10 до 20 мм вызывает понижение условного напряжения на 25%.

Таблица 4 Прочность при растяжении образца с кольцевым надрезом из стали 30ХГСА в зависимости от диаметра образца.

4.  Влияние температуры испытания. Повышение температуры испытания может оказывать на свойства надрезанных образцов большое влияние, особенно в зоне тепловой хрупкости. Влияние понижения температуры испытания на статические свойства образцов в следующем: как правило, с понижением температуры испытания, резко падает пластичность в надрезе, а в некоторых случаях также и статическая прочность, характеризуемая величиной соответствующего условного напряжения.

3.3 Чувствительность к надрезу.

Образцом с трещиной может считаться всякое тело в заключительной стадии разрушения. Наличие трещины сильнее, чем надрез локализует деформацию разрушения. Высокопрочные материалы с недостаточной способностью к энергопоглощению (местному) часто оказываются чувствительными к трещине. Наличие трещины при этом резко снижает не только пластичность, но и прочность. Пластическое течение у вершины трещины приводит к ее затуплению. Затупление измеряется величиной расстояния между противоположными поверхностями в точках, удаленных от вершины трещины. Расчеты показывают, что для движущихся трещин с ростом скорости зоны наибольших напряжений удаляется от вершины трещины, одновременно отклоняясь в обе стороны от ее плоскости, причем отклонение растет с ростом скорости. Метолы оценки чувствительности к трещине делятся на 3 группы: