Расчеты на прочность при наличии дефектов. Дефектность материалов и конструкций. Задачи механики разрушения, страница 6

Возможность наступления предельных состояний, реализуемых в виде хрупких, квазихрупких и вязких разрушений, зависит от свойств материала, условий нагружения и эксплуатации. Наиболее информативно это отражается температурной схемой механического состояния тел с трещинами Серенсена-Махутова (рис. 8.4) и диаграммой разрушения тела с трещиной (рис. 8.5). В качестве основного отказообразующего фактора рассматривается температура эксплуатации, а тип разрушения определяется уровнем пластического деформирования в зоне разрушения. Данная схема характерна для большинства малоуглеродистых и низколегированных сталей, применяемых в МК. Построение схемы производится по результатам низкотемпературных испытаний стандартных гладких образцов (ГОСТ 1497-84, ГОСТ 11150-84) и образцов с трещинами (ГОСТ 25.506-85).

На гладких образцах определяются временное сопротивление материала  и предел текучести . При испытаниях образцов с трещинами определяются разрушающее напряжение  и доля вязкой составляющей в изломе . По температурным зависимостям характеристик разрушения выделяются две критические температуры:  при 50% и , характеризующаяся точкой пересечения  и .. Принято считать, что при  возникают вязкие разрушения, при  - хрупкие, при  - квазихрупкие разрушения. При переходе от образцов к реальным конструкциям проявляется влияние конструктивных, эксплуатационных и технологических факторов, выражающееся в изменении положений температурных зависимостей (в первую очередь  и ). Это приводит к изменению абсолютных значений  и  и, как следствие, к смене возможного типа разрушения.

Рис. 8.5. Диаграмма деформирования и разрушения тела с трещиной

Диаграммы разрушения образцов с трещинами подобны диаграммам деформирования гладких образцов и описываются зависимостями от внешней нагрузки  таких параметров, как общая деформация , смещения берегов трещины , размер пластической зоны в вершине трещины , раскрытие в вершине трещины , приращение длины трещины , максимальная деформация в вершине трещины  (рис. 8.5). Окончательное разрушение в зависимости от свойств материала и условий нагружения (температура, скорость нагружения) может произойти в любой из точек на кривой диаграммы нагружения. В диапазоне нагрузок  ( - нагрузка, соответствующая достижению  в опасном сечении) возникают хрупкие разрушения, в диапазоне  - квазихрупкие разрушения, в диапазоне  - вязкие разрушения. Основные признаки для данных типов разрушений представлены в табл. 8.1. Тип разрушения характеризуется уровнем разрушающих напряжений, размером пластической зоны , скоростью развития трещин и долей вязкой составляющей в изломе , отражающей степень пластического деформирования на поверхности разрушения.

Таблица 8.1

Основные признаки хрупкого, квазихрупкого ивязкого разрушений

8.7. Экспериментальное определение характеристик трещиностойкости