ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

КРИТЕРИЙ ВЯЗКОГО РАЗРУШЕНИЯ

6.2.2.1.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Из предыдущего параграфа следует, что вязкое разрушение при одноосном растяжении происходит в две стадии:

1) теряется устойчивость общих пластических деформаций с об­разованием шейки (при компактном поперечном сечении) или сосре­доточенной полосы сдвигов (при растяжении листового материала);

2) в шейке или сосредоточенной полосе сдвига образуются и растут вытянутые микропоры, и далее наступает потеря устойчи­вости пластических деформаций металла в промежутках между порами. Эта стадия заканчивается разрушением промежутков ме­жду порами при бесконечной пластичности материала. В резуль­тате соседние поры сливаются в вязкую трещину.

Какую же стадию процесса разрушения нужно принять в ка­честве критерия?

Для гладких (без концентраторов) полос стали, прутков или листов металла, нагруженных постоянной силой (мягкое нагру­жение), можно использовать силовой критерий потери устойчи­вости пластических деформаций, выраженный в напряжениях: а = ав. Вслед за выполнением этого условия произойдет катастро­фическое нарастание местных пластических деформаций и разру­шение элемента конструкции. Разрушающее усилие в этом слу­чае не зависит от реальной пластичности материала.

Но если рассматривать процесс возникновения вязкой трещи­ны у концентратора или в узкой прослойке металла с пониженной прочностью, то первой стадии обычно не наблюдается. Стеснение пластических деформаций у концентратора или у мягкой прослой­ки не позволяет развиваться шейке. Тогда за момент разрушения логично принять момент потери устойчивости пластических де­формаций микроскопических промежутков между порами.

Чтобы вычислить этот критерий, нужно знать, при какой де­формации сколько пор зарождается в металле и как скорость роста поры в различных направлениях зависит от пластической дефор­мации, а также напряженного состояния. Далее путем интегриро­вания нужно получить зависимость формы и размера двух сосед­них пор в любой момент времени. Только после этого можно решать вопрос о потере устойчивости металла в промежутке между двумя соседними порами.

Процессы образования пор, их роста и слияния определяются интенсивностью пластических деформаций ег, пл. Следовательно, критерий вязкого разрушения можно записать в форме ei = ef, где ef — критическая степень деформации, при которой происходит слияние пор и образование вязкой трещины (индекс f от англ. frac­ture — «разрушение»).

Из рассмотренного выше механизма вязкого разрушения ясно, что ef не может быть константой материала. На рост пор сильное влияние должно оказывать гидростатическое напряжение ат или внешнее давление p. Если гидростатическое напряжение отрица­тельно, оно будет препятствовать росту пор, который связан с уве­личением объема материала. Такое напряжение должно увеличи­вать ef. Если гидростатическое напряжение положительно, то оно должно ускорять рост пор и уменьшать критическую деформа­цию ef. Для того, чтобы выявлять эти зависимости, нужно уметь вычислять гидростатическое напряжение ат при больших пласти­ческих деформациях. Но это сложная физически и геометрически нелинейная задача. Наиболее просто она решается для условий ис­пытания стандартных гладких круглых образцов на растяжение.