Спосіб визначення в`язкості руйнування металів кіс

Спосіб визначення в'язкості руйнування металів, що включає здійснення статичного навантаження зразка і визначення відношення довжини тріщини до ширини зразка, який відрізняє ться тим, що для забезпечення прямування нормальних до фронту трі щини Тнапружень до нульового значення відношення довжини тріщини до ширини зразка повинно бути в межах 0,40 ¸ 0,42 . (19) (21) u200606066 (22) 01.06.2006 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Галатенко Григорій Васильович, Бєлокуров Володимир Миколайович (73) ІНСТИТУТ МЕХАНІКИ ІМ. С.П.ТИМОШЕНКА НАЦІОН АЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 20004 s0 ,s0 ,s 0 x y z Тут - компоненти нормальних напружень у пластичній зоні на продовженні тріщини, F(s 0 , s 0 , s 0 ) = 0 - умова пластичності x y z для даного матеріалу, n - коефіцієнт Пуассона, Т нормальні напруження у напрямку осі Ох і які є першим регулярним членом розкладу поля пружних напружень Вільямса [3] é s x s xy ù K I é f11( q) f 12 ( q)ù é T 0 ù ê ú= ê ú+ê ú , (2) s xy s y ú ê 2 pr ë f12 (q) f 22 (q )û ë 0 0 û ë û При розв'язку системи (1) найбільший інтерес представляють напруження s 0 , через які y виражаються розмір пластичної зони, розкриття вершини тріщини а також J - інтеграл. Величина цих напружень характеризує ступінь тривісності напруженого стану на фронті тріщини і, згідно (1), залежить від Т - напружень. Для матеріалів, задовольняючих умові пластичності Треска або Мізеса, максимальне значення s 0 досягається y при Т- напруженнях близьких до 0. Тому, згідно з двопараметричним критерієм квазікрихкого руйнування [4] m kKI=Kmc=const, (3) в цьому випадку слід чекати мінімальне значення в'язкості руйнування KIC. У формулі (3) параметр стиснення пластичних деформацій m k дорівнює відношенню s0 / sT , sT границя y текучості матеріалу при одновісному розтягу, KI коефіцієнт інтенсивності напружень, Kmc - постійна для даного матеріалу. Таким чином, мінімальне значення в'язкості руйнування KIC слідує знаходити при випробуванні зразків, відношення розмірів яких забезпечує близькість Т - напружень до нуля. У таблиці 1 для зразка на триточковий згин (Фіг.2) наведені безрозмірні значення Т-напружень в залежності від відношення довжини тріщини до ширини зразка l/b, одержані в роботі [5]. Числові дані відповідають відношенню L/b=2, прийнятому ГОСТом, s*=3FL/b2t, t - товщина зразків, L відстань між опорами. Як видно із таблиці 1, необхідна умова буде виконуватись при відношеннях l/b, близьких до 0,4. Для перевірки запропонованого способу скористаємося експериментальними даними для маловуглецевої сталі BS436043A [6]. На Фіг.3 наведені залежності граничних значень Jінтеграла від l/b, одержаних при випробуванні зразків на триточковий згин. Відомо, що в області квазікрихкого стану зв'язок між JIC і в'язкістю руйнування KIC має вигляд 4 K IC = EJIC (4) , 2 1- n Тут Е - модуль пружності. Мінімальне значення JIC, а також і KIC, досягається при розрахунковому відношенні l/b=0,4. Це значення JIC»0,025 MN /м. Таблиця 1 l/b 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 T/s*(1-l/b)2 -0,526 -0,288 -0,149 -0,063 -0,001 0,044 0,077 0,103 0,112 0,115 0,113 Таким чином, запропонований спосіб уточнює інтервал відношення довжини тріщини до ширини зразка і, відповідно, підвищує точність визначення мінімального значення в'язкості руйнування KIC, дозволяє також суттєво знизити затрати на матеріал і виготовлення зразків. Джерела інформації 1. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: 1985. - 62с. 2. Каминский А.А., Галатенко Г.В. Двухпараметрическая модель трещины нормального отрыва в упругопластическом теле при плоской деформации // Прикл.механика. 2005. - 41, №6. - С.44-55. 3. Williams M.L. On the stress distribution at the base of a stationary crack //ASME. JAppl.Mech. 1957. - 24. - P.111-114. 4. Каминский А.А., Галатенко Г.В. К температурной зависимости вязкости разрушения К к. в области хрупко-вязкого перехода //Прикл.механика. - 1999. - 35, №4. - С.80-86. 5. Fett Т. Т- Stresses in Rectangular Plates and Circular Disks //Eng.Fract.Mech. - 1998. - 60, N5. P.631-652. 6. Sumpter J.D.G. An e xperimental investigation of T-stress approach // Constraint Effects in Fracture, ASTM STP 1171 (Eds. E.M.Hackett, K.-H. Schwalbe and R.H.Dodds). American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1993. - pp.492-502. 5 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 20004 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601