Файл: Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению.pdf

щееся ростом перемещений со снижением нагрузки (рис. 30, б), то величина максимальной нагрузки

щего модуля. При такой зависимости v от Р крити­

напряжений можно определять без прямого изме­ рения докритического роста трещины.

Перемещения в зонах трещин, определяющие величину ее критического раскрытия, как следует из данных § 1, гл. 1, являются интегральными ха­ рактеристиками соответствующих деформаций. В

шине трещины достигают больших значений, до статочных для начала разрушения. Предельные но» минальные разрушающие напряжения в соответст­ вии с деформационными критериями разрушения

126

вычисляют по формулам (1.147), (1.161), (1.152) и (1.153).

Разрушающие местные упруго-пластические де­ формации ек в вершине трещин устанавливают по данным экспериментов на плоских образцах с ост­ рыми надрезами или трещинами. Измерение этих деформаций сопряжено с методическими трудностя­ ми. Ввиду высокой неоднородности поля упруголластических деформаций в вершине трещины, оп­ ределяемой выражениями (1.82), (1.94), база из­ мерения деформаций должна быть минимальной. В то же время средства экспериментального изуче­ ния деформаций должны позволять измерять де­ формации в широком диапазоне (от 0,001 до 0,5— 0,8). К числу таких средств можно отнести: малобазные (с базой 0,4—1 мм) датчики сопротивления [80] с предельной величиной измеряемой дефор­ мации до 0,1—0,2; поверхностно активные наклейки малых толщин (0,2—0,5 мм) с диапазоном измере­ ния деформаций с 0,002 до 0,4—0,5 [92]; рентгенов­ ская аппаратура, позволяющая измерять деформа­ ции, достигающие 0,1—0,2 не только у поверхно­ сти образца но в серединных слоях [16].

Наибольшее распространение при анализе уп­ руго-пластического деформированного состояния в вершине трещин получили метод прецизионных се­

мации на поверхности образца; в последнем—пе­ ремещения w в направлении оси г.

При статическом растяжении тонких пластин с трещинами из материалов, имеющих небольшое упрочнение в упруго-пластической области, как сле­ дует из решения Дагдейла [60] и результатов ана­ лиза деформированного состояния в вершине тре­ щин численными методами (см. рис. 9), развитие

\%1

местных упруго-пластических деформаций происхо­ дит в узкой зоне на продолжении трещины. Такое распределение местных деформаций подтверждает­ ся. результатами измерений деформаций et интер­ ференционным методом [86].

б

Рис. 31. Кривые равных деформаций в зонах трещин при статическом растяжении

128

чао, когда толщина пластины соизмерима с длиной трещины, наиболее интенсивное развитие упругопластических деформаций происходит не в направ­ лении трещины, а под некоторым углом к нему, уменьшающимся по мере увеличения номинальных

шала толщину пластины только в 1,33 раза. Мест­ ные упруго-пластические деформации измеряли ме­ тодом сеток с шагом 0,1 мм. Такая форма зон пла­ стических деформаций связана со степенью их стес­ нения, зависящей от объемности напряженного состояния.

Как показывают результаты измерений упругопластических деформаций методом сеток, оптически чувствительных покрытий и муара, в пластинах, толщина которых не менее 0,5 длины трещины, гра­ диент упруго-пластических деформаций в направ­ лении оси х увеличивается с ростом деформаций. При номинальных напряжениях, приближающихся к пределу текучести, показатель степени а в урав­ нении (1.81) оказывается равным —0,6—0,7 и ме­ нее (до —0,5).

Измеренные в экспериментах предельные мест­ ные упруго-пластические деформации при данной температуре мало зависят от длины начальной тре­ щины. Для пластин малых относительных толщин (#//<0,05) они оказываются равными деформа­ циям в шейке при растяжении гладкого образца [38, 69, 86]. Увеличение толщины #// до 1—5 при­ водит к двух-трехкратному монотонному снижению предельных упруго-пластических деформаций [38].

Таким образом, определяемые на лабораторных образцах критические значения у к , Gjc, Kic, бЛ . и

размеров дефектов для заданного уровня действу­ ющих напряжений. Эти расчеты проводят на осно­ ве приведенных (гл. 1) соотношений с учетом гео­ метрических форм элементов конструкций, разме­ ров и формы дефектов, скорости деформирования, температуры и т. д.

тами экспериментов на моделях или натурных из­ делиях.

§4. ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

Наблюдения за хрупкими разрушениями пока­ зывают, что наиболее опасными являются те из них, которые происходят при эксплуатации крупногаба­ ритных листовых конструкций, особенно сосудов и трубопроводов, работающих под давлением. В свя­ зи с этим экспериментальному определению харак­ теристик сопротивления хрупкому разрушению со­

деформации в стенках сосудов в зоне трещин зави­ сят от размеров трещин, толщины стенки и диа­ метра сосуда. Зависимость коэффициента интенсив­ ности упругих напряжений от указанных парамет­ ров сосуда, содержащего трещину вдоль образую­ щей, определяется уравнениями (1.33), (1.56),

130