Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Хоникомб Р. -> "Пластическая деформация металлов" -> 169

Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.

Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов — М.: Мир, 1972. — 406 c.
Скачать (прямая ссылка): plasticdeformmetal1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 163 164 165 166 167 168 < 169 > 170 171 172 173 174 175 .. 191 >> Следующая

Из других важных типов разрушения следует отметить межзерепное разрушение при ползучести, которое рассмотрено выше в связи с третьей стадией ползучести. Разрушение в процессе усталости также имеет свои особенности, которые описаны в гл. 14. Наконец, возможен еще один тип разрушения, имеющий практическое значение,— межзеренное хрупкое разрушение, которое, подобно сколу, наблюдается при низких температурах и является результатом хрупкости межзеренной фазы или наличия сегрегации атомов растворенного вещества, располагающихся по границам зерен.
§ 2. Хрупкое разрушение аморфных материалов
Некристаллические материалы, такие, как стекло, являются абсолютно хрупкими при нормальных температурах, а их макроскопическое разрушающее напряжение значительно меньше рассчитанных значений теоретического разрушающего напряжения. Это напряжение можно определить способом, аналогичным тому, который применяется при установлении предела текучести идеального твердого тела (гл. 3); по величине оба эти напряжения также близки и составляют приблизительно 104 кгс/мм2. Если измерить прочность только что вытянутой нити из стекла или кварца, то она окажется близкой к теоретическому значению; однако часто достаточно потереть такую нить пальцем, чтобы ее прочность катастрофически уменьшилась. В настоящее время известно, что причиной уменьшения прочности является появление мелких поверхностных трещин, которые можно обнаружить различными способами, например путем декорирования поверхности парами натрия [6].
Гриффит [71 впервые предположил, что различие между пределами прочности абсолютно хрупкого твердого тела и реального тела обусловлено наличием малых эллиптических в сечении трещин. Пусть такая трещина (фиг. 15.1) длиной 2с имеется в тонкой пластине, подвергнутой простому растяжению; при этом в вершине трещины возникнет концентрация напряжений, характеризуемая максимальным напряжением ат, равным
ат = 2а (-^)1'2, (15.1)
368
Глава 15
где (J — растягивающее папряжепие, р — радиус кривизны контура сечения трещины у ее вершины. Это соотношение впервые получил Инглис в 1913 г. [8|. Концентрация напряжений в вершине трещины приводит к тому, что локально достигается теоретическое разрушающее напряжение, в то время как весь остальной материал испытывает воздействие сравнительно малых напряжений. Если приложенное напряжение достаточно велико, то трещина, начинает распространяться, освобождая энергию упругой деформации; с другой стороны, для образования новых поверхностей разрушения требуется некоторая энергия.
Энергия упругой деформации для случая топкой пластины (плоское напряженное состояние) на единицу толщины пластины равна
Ue^--(1^-2)
Эта величина меньше нуля, так как рост трещины приводит к высвобождению энергии дефорліации. Появление трещины порождает две новые поверхности; поскольку энергия каждой из поверхностей равна 2су, то полная энергия вновь образующихся поверхностей
U8 = 4су, (15.3)
где у — поверхностная энергия на единицу площади.
Критерий Гриффита состоит в том, что трещина распространяется, если увеличение поверхностной энергии меньше, чем умепынение энергии деформации. Таким образом, условие равновесия определяется следующим образом: при распространении трещины изменение энергии должно быть равно нулю, т. е.
dU d(uh:-\-U8) і 2лса2 . , \ п •dT"-Tc- ~{--?—-T-4Y)
откуда

Ф и г. 15.1. Схема эллиптической трещины.
/2
(15.4)
Одной из особенностей этого выражения является то, что напряжение обратно пропорционально корню квадратному из длины трещины, и, следовательно, по мере распространения трещины необходимое напряжение уменьшается, т. е. распространение трещины — процесс ускоряющийся. Если в выражение (15.4) подставить типичные для хрупких тел значения а, у и Е, то можно получить вероятный размер трещин. Для стекла получаются значения порядка 2 •1O-4 мм, которые весьма близки к размерам реально наблюдаемых трещин. Однако если произвести аналогичный расчет для цинка, который при низких температурах разрушается хрупко, то окажется, что длина трещины, необходимая для того, чтобы произошел скол, составляет несколько миллиметров. Это, очевидно, неверно, так как в цинке не удается обнаружить даже значительно меньших трещин. Следовательно, в кристаллических телах должен существовать другой способ зарождения цептров разрушения.
§ 3* Критерий раепрострапепия трещин в кристаллических
телах
Теория Гриффита основана на представлении о зарождении трещин в условиях упругой деформации и не учитывает возможности пластической деформации перед разрушением. Однако в настоящее время хорошо известно, что для зарождения трещин в кристаллических телах необходима
Разрушение
369
пластическая деформация; более того, в процессе распространения трещины пластическая деформация продолжается. Пластическая деформация способствует тому, что роль трещины как концентратора напряжений смягчается, так как в результате пластической деформации радиус кривизны в вершине трещины имеет тенденцию к увеличению; следовательно, потребность в энергии, необходимой для продолжения распространения трещины, возрастает.
Предыдущая << 1 .. 163 164 165 166 167 168 < 169 > 170 171 172 173 174 175 .. 191 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed