ПРОЧНОСТЬ ПРИ НАЛИЧИИ ТРЕЩИН

Во всяком реальном материале, даже в ненагруженном состоянии, имеются мелкие микротрещины — несплошности и нарушения структуры. Чем точнее метод исследования, тем раньше они обнаруживаются. Однако опыт показывает, что наличие микротрещин не препятствует длительной надежной работе машин и конструкций до тех пор, пока связанная с ним повреждаемость не приводит к снижению прочности ниже предельно допустимого уровня.

Допустимую степень повреждаемости устанавливают на основании расчетно-экспериментальных исследований и опыта эксплуатации. До определенных пределов допускаются также некоторые повреждения поверхности в эксплуатации — изнашивание контактных участков, эрозия, забоины, коррозионные точки.

При постоянной нагрузке трешина в некоторых условиях может стабилизироваться, при переменных нагрузках выше определенного уровня длина трегцины I постоянно растет. Скорость развития трещины и ее критическая длина при достижении которой возникает опасность быстрого разрушения конструкции, зависят от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины измеряемого в или в

При медленно возрастающей нагрузке условием начала разрушения является равенство

где — характеристика сопротивления материала развитию трещины

Рис. 16. Зависимость скорости роста трещины от параметра для стали

Рис. 17. Пластичное (а) и хрупкое разрушение образца

(трещиностойкость), называемая вязкостью разрушения.

Отсюда

Для конструкционных сталей и титановых сплавов следовательно, при напряжении опасными становятся трещины длиной мм, а при — уже мм.

При переменной нагрузке с размахом напряжения скорость развития трещины по числу циклов зависит от величины (рис. 16). До некоторого «порогового» значения трещина практически не растет (для сравнительной оценки материалов в качестве принимают величину соответствующую скорости Дальнейшая зависимость от носит в логарифмической системе координат до определенных пределов приблизительно линейный характер, т. е.

где — константы материала.

На этой стадии по мере увеличения длины трещины параметр увеличивается и фактическая скорость разви-. трещины постепенно нарастает. При приближении к критическому значению имеющему тот же порядок, что и рост трещины принимает лавинообразный характер и происходит усталостное разрушение.

Оценка по скорости развития трещины числа циклов, которое деталь может доработать после обнаружения ее, позволяет в некоторых случаях продлить эксплуатацию дорогостоящей конструкции. Вместе с тем во избежание развития недопустимой повреждаемости состояние ответственных деталей следует периодически контролировать в процессе эксплуатации и при ремонте неразрушающими методами контроля (ультразвуковыми, токовихревыми, люминесцентными и т. п ).