3.5. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В данной главе рассмотрено разрушение материала, при котором критические параметры или существенно зависят от времени нагружения или от скорости деформирования. При испытании в инертных средах чувствительность материала к скорости деформирования в основном связана с межзеренным характером накопления повреждений и разрушения; при внутризеренном разрушении такой чувствительности не наблюдается. Скоростная зависимость или в первую очередь обусловлена накоплением повреждений по границам зерен не только за счет пластического деформирования, но и за счет диффузии вакансий; в теле зерна активность диффузионных процессов значительно ниже, чем по границам, и они практически не оказывают влияния на внутризеренное повреждение. Переход от межзеренного разрушения к внутризеренному при увеличении связан с нивелированием диффузионных процессов по границам зерен и отсутствием проскальзывания зерен.

Закономерности разрушения материала при длительном нагружении достаточно хорошо могут быть описаны с помощью разработанной физико-механической модели межзеренного разрушения, которая базируется на математическом описании процессов зарождения и роста пор, обусловленного как пластическим деформированием, так и диффузией вакансий, а также на введенном в гл. 2 при анализе внутризеренного вязкого разрушения понятии-—потере микропластической устойчивости. Модель позволяет прогнозировать долговечность при статическом и циклическом длительном нагружениях элементов конструкций в условиях объемного напряженного состояния и переменной скорости деформирования. В частности, с помощью указанной модели могут быть описаны процессы залечивания межзеренных повреждений при сжатии и рассчитана долговечность в условиях циклического нагружения при различной скорости деформирования в полуциклах растяжения и сжатия.

Накопление межзеренных повреждений приводит к значительному разрыхлению материала, что при расчете НДС и полей повреждений требует решения связной задачи. Учесть влияние разрыхления на НДС можно с помощью реологических соотношений деформирования материала, связывающих скорость деформации с девиатором истинных активных напряжений где 5 — относительная площадь пор. Данный подход, хотя по форме и идентичен процедуре, предложенной Л. М. Качановым и Л. Н. Работновым, однако учитывает физику процессов, так как вместо формального параметра

повреждаемости со здесь используется относительная площадь пор 5, рассчитываемая на основании уравнений, описывающих физические процессы их зарождения и роста. Предложенная формулировка связной задачи позволяет описывать достаточно тонкие эффекты взаимодействия деформирования и повреждаемости, в том числе анализировать влияние шаровой компоненты тензора напряжений на скорость ползучести, пластичность и долговечность материала. Экспериментальным и расчетным способами установлено, что с увеличением объемного сжатия скорость ползучести уменьшается. Такая закономерность обусловлена только изменением кинетики повреждения материала (площади пор), и не связана с прямым влиянием на реологию деформирования при ползучести. Имеющее место уменьшение скорости роста повреждений при объемном сжатии имеет двойной эффект — увеличивается не только долговечность материала, но и его предельная пластичность В случае увеличения объемного растяжения наблюдается обратный эффект.

Один из наиболее трудных и наименее разработанных вопросов механики материалов — прогнозирование типа разрушения (внутризеренного или межзеренного) и условий перехода от внутризеренного, менее опасного разрушения, к межзеренному, приводящему к снижению критической деформации и долговечности материала. В настоящей главе предложен подход к анализу типа разрушения в зависимости от условий испытаний. Суть подхода заключается в параллельном анализе накоплений повреждений в теле зерна и по его границам; тип разрушения - будет определяться тем процессом, который дает меньшие значения параметров предельных состояний материала Такой анализ может проводиться на основании физико-механических моделей кавитационного внутризеренного или усталостного разрушения, рассмотренных в гл. 2, и модели кавитационного межзеренного разрушения, представленной в данной главе.

Следует отметить, что предложенный подход к прогнозированию типа разрушения может быть реализован только при рассмотрении кинетики повреждений в некотором физическом объеме материала структурном элементе, включающем границы зерен и собственно тело зерна.