орієнтації останнього стосовно першого орієнтація тріщини змінюється. Це забезпечує фасеточний характер зламу (рис. 5). Такий складний кристалографічний характер поширення тріщини з її значними відхиленнями від лінії нормального відриву обумовлює наявність істотною сдвиговой компоненти зусиль і деформацію поздовжнім зрушенням. У підсумку зсуву сполучених поверхонь зламу і порушення відповідності між елементами рельєфу "западина-виступ" ЗТШ посилюється. Цей вид закриття тріщини істотно впливає на кінематику зростання втомної тріщини і розмах порогового коефіцієнта інтенсивності напруги, оскільки циклічне розкриття вершини тріщини невелике і порівнянно з шорсткістю поверхонь зламу. В
Рис. 5. Схема траєкторії (1) і поширення смуг ковзання (2) у вершині тріщини, зростаючою з пріпороговой швидкістю (а) і швидкістю, що відповідає среднеамплітудному ділянці кінематичної діаграмі втомного руйнування (б).
Перша спроба кількісної оцінки впливу шорсткості поверхні руйнування на закриття втомної тріщини зроблена на підставі зіставлення висоти мікронерівностей в зламі і розкриття вершини тріщини. Однак оцінка зростання втомної тріщини за такою спрощеною моделлю призводили до значного заниження результатів, оскільки не враховується роль сдвиговой деформації у вершині тріщини. Зазначений недолік усунуто в пізніше запропонованої геометричної моделі ЗТШ (рис. 6), згідно з якою величина ефекту закриття записується у вигляді
,
де - безрозмірний коефіцієнт шорсткості поверхні руйнування; x =. <В
Рис. 6. Схема розповсюдження сполучених берегів тріщини при значеннях К = Кmax (a) і К = КCl (б). Тут max - розкриття тріщини при Кmax; cl - Розкриття тріщини при КCl
В
Недоліками розглянутої моделі є її двомірність, через яку деформаційне поведінка поверхневих і внутрішніх (По товщині) шарів зразка не може бути ідентичним. Тому двомірна модель ЗТШ дає лише якийсь усереднене вздовж фронту тріщини опис процесу закриття тріщини. Ще більш істотний недолік розглянутого підходу- повне ігнорування інших механізмів закриття тріщини. Втім, це відноситься також і до описаних вище моделі жорсткого клина, що концентрують увагу виключно на ЗТО, а так само до всіх інших спроб аналітичного опису складної по фізичній природі і різноманіттю реализующегося явища закриття тріщин. p> Існують ще два механізми закриття втомних тріщин, які рідше реалізуються на практиці, ніж описані вище: закриття, обумовлене в'язкістю робочого середовища, і закриття, обумовлене об'ємними змінами, супроводжуючими фазові перетворення матеріалу зони руйнування. Наявність у тріщині в'язкої середовища перешкоджає переміщенню її берегів як у напівцикл навантажування, так і при його розвантаженні. Тому зростання втомної тріщини чутливий до в'язкості інертних рідких середовищ і частоті навантаження. У корозійної рідкому середовищі можливе додаткове підвищення її в'язкості під часу за рахунок розчинення утворюються на берегах тріщини продуктів корозії. У цьому випадку вплив в'язкості неоднозначно, її підвищення посилює потенційну можливість рідини створювати внутрішній тиск в тріщині, хоча і обмежує проникаючу здатність. Ситуація, що виникає при зростанні втомної тріщини в присутності в'язкої середовища, може бути змодельована з урахуванням розкриття тріщини, щільності і кінематичної в'язкості рідини, а також поверхневого натягу і кута змочування. Отримані розрахунковим шляхом результати свідчать, що для широкого діапазону вязкостей максимальне значення напруг, обумовлених внутрішнім тиском рідини, не перевищують середнього значення циклу прикладених ззовні напруг. Тому розглянутий механізм закриття тріщини впливає на кінематику зростання втомної тріщини в меншою мірою, ніж ЗТП, ЗТО або ЗТШ. p> У деяких випадках закриття тріщини може посилюватися за рахунок збільшення обсягу матеріалу в зоні передруйнування внаслідок локальних фазових перетворень, що викликаються механічними напруженнями. Цей механізм закриття тріщини в чому аналогічний ЗТП, відрізняючись, однак, фізичною природою процесу освіти "зайвого" матеріалу і порожнини розповсюджується тріщини. p> Таким чином, розрізняються п'ять механізмів закриття тріщини втоми (рис. 7). У силу специфічної природи реалізація двох останніх (рис. 7, а, б) можлива лише в особливих умовах: за наявності рідкого середовища у вершині тріщини або при втомному руйнуванні сложнолегірованних металевих сплавів, що містять метастабільні структурні складові. У той же час ЗТП, ЗТО і ЗТШ (рис. 7, в-д) більш універсальні. br/>В
Рис. 7. Схеми механізмів закриття тріщини, обумовлених в'язкістю робочої середи (а), фазовими перетвореннями в зоні передруйнування (б), ЗТП (в), ЗТО (г) і ЗТШ (д).
2. Вплив умов експлуатації на закриття і кінетику p> тріщин втоми в конструкційних матеріалах.
Рівень закриття тріщини визначається рядом факторів, які умовно діляться на дві групи - експлуатаційні т...
