7 / 16
Упругопластическая модель роста усталостных поверхностных трещин…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 3·2017 7
В настоящей статье предлагается метод исследования упругопла-
стических напряжений в вершине трещины, объясняющий влияние сте-
пени двухосности нагружения на скорость роста усталостных поверх-
ностных трещин. Он основан на представлении процесса усталостного
разрушения как комбинации независимых явлений, происходящих впе-
реди фронта трещины и характеризуемых охрупчиванием металла,
с одной стороны, и большими пластическими деформациями, возника-
ющими у вершины трещины в направлении, поперечном плоскости
распространения трещины, — с другой. Важно, что эти деформацион-
ные процессы рассматриваются непосредственно у кончика трещины на
расстоянии не более 0,5 мм от него. В связи с этим характерный размер
сетки конечных элементов в вершине трещины выбран равным
0,001…0,005 мм.
Результаты вычислений сравнивали с данными экспериментов,
полученными при испытании крестообразных образцов на растяже-
ние — сжатие и на двухосное растяжение. В основу исследования
положен анализ изменения скорости роста усталостных трещин при
двухосном нагружении по сравнению со скоростью роста трещин,
которая была зафиксирована при испытании на одноосное нагруже-
ние призматических образцов прямоугольного поперечного сечения с
поверхностной трещиной.
На примере расчета эквивалентных напряжений σ
экв
при одно-
осном нагружении на рис. 6 представлены две зоны упругопластиче-
ской деформации сплава АК6 в вершине трещины. В зоне
1
происхо-
дит охрупчивание металла вследствие роста всех трех нормальных
а б
Рис. 6.
Зоны деформаций в вершине трещины:
а
— АК6;
б
— сталь 20;
1
— зона охрупчивания материала;
2
— зона больших
пластических деформаций