4.3.2. МЕТОД АНАЛИЗА СУБКРИТИЧЕСКОГО И ЗАКРИТИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ ВЯЗКОМ РАЗРУШЕНИИ

Как было показано в разделе 2.2, вязкое разрушение материала в большинстве случаев происходит по механизму зарождения, роста и объединения пор. Развитие пор контролируется пластической деформацией. Поэтому после зарождения вязкого макроразрушения его продвижение в соседней с разрушенным объем материала возможно только после достижения в этом объеме 1 критической деформации. Таким образом, для продвижения вязкой трещины необходимо, чтобы у ее движущейся вершины статическая деформация достигала критической величины. Иными словами, развитие вязкой трещины есть не что иное, как непрерывное зарождение вязкого разрушения у ее движущейся вершины. Отметим, что именно такая закономерность коренным образом отличает развитие трещины при вязком разрушении от ее развития — при хрупком. При хрупком разрушении для продвижения трещины необходима незначительная энергия, так как движущаяся трещина острая [ее

притупление порядка параметра решетки (см. раздел 2.1)] и разрыв атомарных связей в ее вершине, происходящий при напряжениях, равных теоретическому пределу прочности, реализуется при отсутствии или весьма ограниченном пластическом деформировании материала. Другое дело, если хрупкая трещина по каким-либо причинам остановится, что приведет к возможности реализации в ее вершине релаксационных процессов и, как следствие, к притуплению вершины трещины. В этом случае повторный старт трещины возможен только при зарождении новых острых микротрещин, способных преодолеть барьеры субструктуры на своем пути. Вязкое разрушение не «рождает» объектов, способных значительно снизить энергию, идущую на развитие разрушения (типа острых микротрещин), и является по сути стабильным разрывом материала. Здесь вязкое разрушение напоминает в смысле кинетики процесса развитие хрупкой трещины при перманентных ее остановках, когда роль острых микротрещин заключается только в нарушении сплошности локального объема материала, а их дальнейший рост при минимальных энергетических затратах практически сведен к нулю.

Итак, для прогнозирования развития вязкого разрушения нет необходимости в привлечении дополнительных критериев, а вполне достаточно использовать критерий, описывающий зарождение такого разрушения. Поскольку зарождение вязкого разрушения мало чувствительно к температуре, а следовательно, и к скорости деформирования [224, 368], различие в моделировании роста вязкой трещины при квазистатическом и динамическом нагружениях практически относится только к расчету НДС.

В настоящее время для анализа устойчивости квазистатического подрастания трещины обычно используют концепцию -кривых и модуля разрыва [33, 219, 339, 426]. Суть -подхода заключается в допущении, что процесс разрушения, происходящий у вершины субкритически развивающейся трещины, контролируется двумя параметрами: приращением длины трещины и -интегралом Черепанова-Райса, введенным для нелинейно-упругого тела. Иными словами, предполагается, что зависимость однозначно определяет сопротивление субкритическому росту трещины независимо от вида приложенной нагрузки (при условии монотонного характера нагружения) и геометрии образца. В то же время во многих работах указывается на уязвимость этого подхода, в частности на неинвариантность -кривых к типу нагружения и геометрии образцов. Поэтому не случайно появление в последние годы большого количества работ, посвященных модификации -подхода путем введения различного вида энергетических интегралов [33, 276, 2.87, 588]. Наиболее значительные результаты получены при использовании интеграла Т [33, 287, 288]. В то же время

методические особенности его вычисления, обоснование и область его применимости при решении вопросов вязкого роста трещин практически не изучены.

Вопрос о расчетном анализе закритического роста трещины в условиях вязкого разрушения и развитии трещины при импульсном нагружении в настоящее время остается открытым.

В данном разделе предложена методика численного расчета субкритического и закритического вязкого роста трещины при статическом и импульсном нагружениях. Методика основана на применении МКЭ в квазистатической и динамической упругопластической постановке с использованием теории пластического течения и параметра нелинейной механики разрушения — интеграла Она позволяет контролировать развитие трещины при вязком разрушении с учетом неоднородных полей ОН, разнородности материала конструкции по механическим свойствам, реальной геометрии конструкции и ее формоизменения в процессе деформирования. Моделирование трещины осуществляли путем дискретизации полости трещины специальными КЭ (см. подразделы 4.1.3 и 4.3.1). Также излагается предложенный экспериментально-численный метод определения параметра материала, отвечающего страгиванию трещины.