2.2.1.1. ЗАРОЖДЕНИЕ ПОР
В общем случае функцию зарождения пор можно представить в виде [117]
где
концентрация пор (количество их на единицу площади)
растягивающее напряжение, действующее в месте зарождения поры;
время.
Функция
в соответствии с уравнением Беккера — Дьеринга описывает зарождение пор при ползучести (см: 3.2),
контролируемое диффузией вакансий. Второй и третий члены в уравнении (2.46) характеризуют интенсивность зарождения, связанную с механическим нарушением связи. Фактически эти члены отражают закономерность зарождения микропоры, под чиняющуюся зависимости, аналогичной (2.7): влияние наибольших главных напряжений отражает второй член (2.46), а влияние эффективных напряжений, однозначно связанных при монотонном нагружении с
третий член уравнения. При анализе вязкого разрушения начальный размер поры
обычно принимается равным примерно
что на: много больше, чем размер зародышевой несплошности, который составляет приблизительно
подраздел 2.1.2): Очевидно, что возникновение поры радиусом
в основном определяется пластической деформацией, контролирующей рост зародышевой несплошности. Роль главных напряжений значительна только при инициации зародыша и нивелирует по мере его роста до размера
поэтому ясно, что за образование начальной поры
практически полностью ответственна пластическая деформация. В связи с изложенным в. зависимости (2.46) величину
можно принять равной нулю, а в качестве критериальной функции зарождения пор использовать функцию
Кроме того, в области умеренных температур и относительно высоких скоростей деформирования
материала, характерных для активного упругопластического нагружения, функция
стремится к нулю (см. раздел 3.2).
Таким образом, для рассматриваемого случая уравнение (2.46) можно упростить до вида
Рассмотрим конкретный вид зависимости (2.47). Следуя работе [117], примем, что критическая деформация
необходимая для зарождения поры, связана с радиусом включения
зависимостью
где
начальная деформация, меньше которой при сколь угодно большом радиусе включения пора не зарождается;
— константа материала.
Тогда
Далее, если принять, что распределение включений по размерам подчиняется обычной экспоненциальной зависимости [117] и приращение плотности (концентрации) пор равно
приращению плотности разрушившихся включении
получим
где
концентрация включений (количество на единицу площади);
средний радиус включения..
Подставив (2.50) в (2.49) с учетом (2.48), имеем
где
критический параметр Одквиста для среднего радиуса включения
После интегрирования уравнения
с учетом начальных условий (при
возможно наличие исходных пор с концентрацией
получим
где
Зависимость (2.52) достаточно хорошо отражает экспериментальные данные по зарождению пор на включениях в низколегированной стали [440].
В чистых материалах, где отсутствуют включения, зарождение пор согласно имеющимся данным [211] начинается при фрагментации структуры материала, соответствующей весьма высокой пластической деформации
и происходит по границам фрагментов (в зоне стыковки трех фрагментов). При
концентрация микропор быстро увеличивается.
Для указанного механизма функцию зарождения пор можно представить в виде [211]
где
константа материала.
Тогда