Рис. 8. Численный расчет развития трещины в структурированных образцах:
1
—
микропоры,
2
—
условные зерна,
3
—
материал между зернами,
4
—
трещина.
а
—
жесткое условное зерно,
б
—
жесткий материал между зернами
каемый ресурс циклической долговечности соединения до начала раз-
вития магистральной трещины составляет не более 2 000 циклов. При
этом скорость развития трещины и ресурс соединения существенным
образом зависят от взаимного положения микропор и протяженности
их цепочки.
Приведенные выше результаты были получены в предположении
однородности материала. Однако, размеры микропор сравнимы с раз-
мерами зерна металла, следовательно, микроструктура металла ока-
зывает существенное влияние на развитие трещины. Поэтому были
рассмотрены две принципиально различные структуры материала: в
первом случае более жестким полагалось условное зерно (рис. 8
,
а
),
во втором — материал между зернами (рис. 8,
б
).
Кривые деформиро-
вания в области пластичности для “жесткого” и “мягкого” материалов
отличались на 3. . .5 %. В соответствующих численных экспериментах
рассматривались структурированные образцы, к которым приклады-
валась циклическая нагрузка, направленная перпендикулярно цепочке
пор. Результаты расчетов приведены на рис. 8. Из результатов рас-
чета видно, что микроструктура материала и ее характер оказывают
существенное влияние на распространение трещины. Прямолинейное
развитие трещины становится невозможным в образце, обладающем
микроструктурой. Тот факт, что трещина в своем развитии должна
преодолевать препятствия, в зависимости от характера структуры, в
виде условных зерен или же материала между ними, позволяет пред-
положить, что ее распространение будет затруднено по сравнению с
трещиной в однородном материале.
Вычислительные эксперименты, призванные проверить данное
предположение, проводились на одной и той же сетке конечных эле-
ментов как для образцов, обладающих неоднородной структурой,
так и для однородных образцов. В качестве материала однородного
образца были поочередно выбраны “жесткий” и “мягкий” материалы.
158
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012