Файл: Синергетика и усталостное разрушение металлов..pdf

Kjf,МПа • М1/2

ЗОХСА) и алюминия (Д1Т,Д16,1201,2024, Д16Т) по данным этой работы, а также [1,3, 5, 38, 45-49]

Типобразца: а -КИВ, ПОР, ВР, б-КИВ

Рис.4. Влияние относительного уровня нагру­ жения н параметров структурысплава ВТ6 на значения КИН(АЭ),s

принимаются.

Оценка влияния параметров структуры сплава ВТ6 (размера а-зерна для глобулярной структуры и размера ас-колонии для пластинчатой

структуры) показала, что они коррелируют с величиной (K3)n-i и Ро­ мером зоны пластической деформации в конце участка развития очаго­ вой трещины длиной /ц (выборочный коэффициент корреляции равен

0,68). Это обусловлено влиянием параметров структуры на предел теку­ чести в соответствии с зависимостью Петча-Холла, а следовательно, и на размер зоны пластической деформации. Вто же время не было обнару­ жено влияния параметров структуры на значения (Хэ)1л. [43, 44] (см. рис. 4), а также на значения показателя т, что подтверждается статисти­ ческими расчетами. Эго дает основания полагать т константой вида разру­ шения [34].

Таким образом, значения КИН (Кэ)15 не зависят от условий испыта­ ний, свойств и параметров структуры материалов (в исследованныхдиапа­

95

шения элементов конструкции на стадии Пэриса при различных видах и условиях нагружения // Тез.докл. II Всесоюз. симпоэ. по механике разрушения. Киев : Ин-т пробл.прочности АНУССР,1985.Т.3.С.89.

44.Григорьев ВМ.Применение Я-критерия для определения порогового коэффи­ циента интенсивности напряжений по результатам усталостных испытаний титанового сплава ВТ6 //Металловедение итерм,обраб.металлов. 1986.№7.С.32-35.

45. Броск Д. Основымеханики разрушения: Пер. с англ. М.: Высш.шк., 1980. 318 с.

46.Труфяков ВМ..Михеев П.П..Кузьменко А.З. Влияние масштабного фактора и остаточных сварочных напряжений на скорость распространения усталостных тре­ щин II Пробл.прочности. 1980.№6.С.20-22.

47.Иванова В.С.,Гуревич С.Е.,Едидович ЛД. К определениюциклическойтрещи­ ностойкости металлов и сплавов в условиях подобия предельногосостояния //Цикли­ ческая вязкостьразрушения металлов исплавов.М.:Наука,1981.С.162-168.

48. Прокопенко А.В., Торгов ВМ., Герцов ЛМ. Влияние протекторной защиты на трещиностойкость при циклическом нагружении сталей 15Х12Н2ВМФи сплава ВТЗ-1 враствореморскойсоли //Пробл.прочности.1983.№12.С.53-55.

49. Титан. Металловедение и технология // Тр. III Междунар. конф. по титану. М.:ВИЛС,1977.485 с.

620.178.3:539.43

АНАЛИЗ ТОЧЕК БИФУРКАЦИЙ ПРИРОСТЕ ТРЕЩИНЫУСТАЛОСТИ СИСПОЛЬЗОВАНИЕМАМПЛИТУДЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО /-ИНТЕГРАЛА tJf

С.Е.Гуревич

Термин "синергетика”, предложенный Хакеном в 1975 г.,должен был по мысли автора обозначить новую дисциплину, которая могла бы изучать совместное действие многих элементов системы, а также кооперирование различных дисциплин для нахождения общих принципов, управляющих самоорганизацией [1].

Однако кооперирование различных дисциплин для решения научной за­ дачи осуществлялось многими учеными и ранее, а взаимодействие элемен­ тов использовалось уже в системном анализе свыше 50 лет назад. Каков же объект рассмотрения и каковы методы, используемые синергетикой? Существует стыковка разных наук (физики и химии, биологии и физики, биологии и химии и т.д.), совмещение областей наук, граничащих друг с другом. Вто же время может быть и такая дисциплина, которая не явля­

ется смешением разных наук,а основывается на определенных изолирован­ ных базисных точках различных научных областей, как, например, теория волн или системный анализ.

Такая дисциплина,ни с чем не граничащаяинеподдающаяся конкретно­ му описанию, вторгается локально в области разных наук. Синергетика

98

является именно такой дисциплиной. Всинергетике, как науке интеграль­ ной, используются методы, применяемые в нелинейной термодинамике, при решении параметрических и нелинейных дифференциальных уравнений, нелинейной кинетики процессов,при рассмотрении бифуркационной эволю­ ции структуры.

Хакен указывает [1], что между поведением совершенно различных систем, изучаемых различными науками, существую поистине удивитель­ ные аналогии, а изучаемые синергетикой системы относятся к компетенции различных наук,и другие науки привносят в синергетику свои идеи.

Определенной трудностьюявляется применение синергетических подхо­ дов непосредственно к конкретным видам рассматриваемых явлений, на­ примерк разрушениютвердоготела,в частности,разрушениюпри цикличес­ ком характере нагружения. Процесс распространения усталостной трещины хорошо описывается с помощьюпараметров линейной механики разруше­ ния, что позволяет выявить ряд характерных стадий развития трещины, отвечающих определенной доминанте микромеханизма разрушения.

Однако следует отметить, что стадийность процесса развития трещины связана с периодическим достижением характерных моментов,отвечающих изменению процесса диссипации энергии и микромеханизма разрушения или степени эффективности доминирующего микромеханизма. Впослед­ нем случае изменяются доли конкурирующих микромеханизмов разруше­ ния.

Существование характерных моментов разрушения связано с возникно­ вением пороговых ситуаций в области вершины усталостной трещины при ее росте. Это происходит вследствие достижения предельных значений па­ раметров,определяющих процесс разрушения на данной стадии.

Пороговые ситуации можно по аналогии связать с точками бифуркаций, рассматриваемыми в синергетике. Это тем более оправданно, что между поведением совершенно различных систем, изучаемых различными наука­ ми, существуют, как указано в [1] ’’поистине удивительные аналогии”.

Сам процесс роста трещины отвечает важнейшим условиям самооргани­ зации,требуемым синергетикой:наличиюобмена энергией и самозарождающихся структур (самоорганизации), которые возникают в активной зоне у вершины трещины перед каждым ее продвижением.

Все это позволяет использовать синергетические подходы, универсаль­ ные при изучении различных явлений самоорганизации, к анализу процесса

роста усталостной трещины на макро-или микроуровнях.

Представляется важным стадийный процесс роста трещины рассматри­ вать как дискретный процесс изменения параметра, характеризующего условия деформации или поглощения энергии в активной зоне у верши­ ны трещины усталости. Подобная дискретность должна отвечать таким изменениям условий нагружения, при которых процесс диссипахщ пре­ терпевает изменение и оптимальным с точки зрения рассеяния подводимой энергии становится иное сочетание конкурирующих микромеханизмов разрушения или смена ведущего микромеханизма.Начинает эффективно ра­ ботать тот механизм, который наиболее адаптирован к данным текущим условиям рассеяния энергии. Вэтом случае происходит достижение пре­ дельных значений параметров, характеризующих процесс накачки энергии идеформации в зоне предраэрушения.

99