Напряжение и способы описания напряженного состояния. Пластическая деформация. Деформационное упрочнение. Чувствительность к надрезу и трещине. Деформационное разрушение при длительном статическом нагружении, страница 17

1.  Исходная микронеоднородность свойств по сечению образца и макросплошность, т.е. в отсутствие макротрещин сюда относятся:

а) определение сопротивления отрыву при квазиравномерном растяжении.

б) оценка характера спадающей ветви (плавный спад или срыв на диаграмме изгиба надрезанных или широких гладких образцов).

2.  Исходная макронеоднородность. Наличие искусственно созданного местного охрупчивания и макросплошность – отсутствие охрупчивания и макротрещин. Сюда относятся различные методы испытаний образца с хрупкими наплавками, с цементацией или азотированием или местным охлаждением и т.д.

3.  Исходная макронеоднородность и микронесплошность – наличие исходных трещин. Сюда относятся статические и ударные испытания образцов с исходной трещиной, определение глубины и направления:

а) испытание на изгиб;

б) испытание на осевое и внецентренное растяжение.

Третья группа наиболее пригодна для массового отбора и контроля различных материалов по их чувствительности к трещине.

Исходные трещины могут создаваться различными методами:

1.  Путем усталостной нагрузки.

2.  По выбору критического параметра и плавному развитию трещины. Такими параметрами могут быть:

·  Длина трещины;

·  Среднее напряжение;

·  Температура образца;

·  Число циклов повторных нагружений и т.п.

В состоянии разрушения трудно провести четкое разграничение между разрывом и трещиной. Наличие надреза следует рассматривать как фактор формы образца, влияющий на поле напряжений, в котором развивается трещина.

Влияние различных факторов на чувствительность к надрезу и трещине состоит в следующем:

1.  Зависимость от способа нагружения. Наличие растягивающего напряжения при одновременной параллельной ассиметрии поля напряжений приводит к повышению чувствительности к надрезу и трещине. Чем больше неравномерность, тем реще проявляется эта чувствительность. Сжимающее напряжение при отсутствие растягивающих обычно уменьшают чувствительность к надрезу и трещине.

2.  Влияние скорости нагружения на чувствительность к концентрации напряжений различна для разных материалов. Большинство различных металлов обладают свойством упрочнения при увеличении скорости нагружения, даже при наличии острого надреза, каким является трещина. Это наблюдается и у материалов, чувствительных к трещине.

3.  при изменении остроты надреза может изменяться порядок расположения материалов по их склонности к хрупкому разрушению.

4.  Абсолютные размеры образца влияют на его механические свойства. В наибольшей степени это влияние сказывается на характеристиках разрушения. Например, увеличение размеров образца при испытании на изгиб приводит к переходу излома от волокнистого к кристаллическому.

5.  При понижении температуры испытания при изгибе образцов с надрезом в первую очередь уменьшается площадь диаграммы изгиба. Находящаяся за максимумом нагрузка, так называемая работа излома. Если при +20⁰С условное разрушающее напряжение при переходе от надреза к трещине практически не снимается для средне прочной стали, то при -196⁰С оно снимается более чем в 5 раз.

6.  Состояние поверхности существенно сказывается на склонности к хрупкому разрушению и на величине хрупкой прочности. Такого резкое увеличение прочности стекол после полировки или травления, чувствительность высокопрочных сталей , титановых и алюминиевых сплавов к качеству механической обработки (рискам, царапинам и др. повреждения поверхности). Влияние поверхности на чувствительность к трещине проявляется при испытании тонколистовых материалов, у которых развитие трещины происходит вблизи поверхностных слоев. Известно, что охрупчивающее действие различных поверхностно активных сред таких как, например расплав металла, адсорбционное действие некоторых веществ, растворенное в стали или в сплаве водорода.