Испытания на трещиностойкость

Трещиностойкостью называют свойство материалов сопротивляться развитию трещин при механических и других воздействиях. Трещины в ма­териалах могут быть металлургического и технологического происхождения, а также возникать и развиваться в процессе эксплуатации. В случае возмож­ности хрупкого разрушения для безопасной работы элементов конструкций и машин необходимо количественнр оценивать размеры допустимых тре-щиноподобных дефектов. Для оценки размера допустимого дефекта необхо­димо знать количественную характеристику трещиностойкости материала.

Количественной характеристикой трещиностойкости материала является критический коэффициент интенсивности/напряжений в условиях плоской деформации* в вершине трещины АГ_1е. На практике К^ используют для определения связи между разрушающими напряже­ниями и размерами дефектов в элементе конструкции. Определяют К\_с испытанием специальных образцов с предварительно выращенной усталостной трещиной (ГОСТ 25506—85). На рис. 2.11 изображена схема компактного об­разца с надрезом и выращенной усталостной трещиной для определения К^. Об­разец подвергается внецентренному растяжению (рис. 2.12, а) с автоматической регистрацией диаграммы нагрузка (Р) — раскрытие берегов надреза образца (V)

Под плоской деформацией понимают деформацию, которая развивается в одной плоскости и запрещена по толщине образца.

А-А

7L

7L

ш

(рис. 2.12, б). При обработке
диаграммы из начала коорди­
нат проводят секущую, тан­
генс угла наклона которой на
5% меньше тангенса угла на­
клона начального прямолиней­
ного участка диаграммы. Опре­
деляют нагрузку Pq (рис. 2.12,
б), затем по излому разрушен­
ного образца оценивают длину
трещины /. По полученным
Рис. 2.11. Схема прямоугольного компактного значениям PqViI рассчитывают
образца для определения К_1с: коэффициент интенсивности

/ - трещина усталости; 2 - датчик раскрытия _{напряжений Кд (М}Па л/м"):

^Ш^/т)'

где t, W — толщина и ширина образца соответственно; f(l/W) — функция

значений 1/W.

Значение Kq принимается за критический коэффициент интенсивности напряжений К\„ если выполняются условия:

1,1 (рис.2.12,б); t^ 2,5

t

100% «1,5%, (2.4)

где t_c — толщина разрушенного образца в зоне максимального сужения.

Если условия (2.4) не выполняются, то необходимо взять образец с большей толщиной и повторить испытания.

Р

а б

Рис. 2.12. Схемы внецентренного растяжения компактного образца (а), типичной диаграммы Р — V (б)

Значения критического коэффициента интенсивности напряжений К\_с и предела текучести ст_{0 2}, определенные при комнатной температуре (Т = 293 К)

для некоторых конструкционных материалов, приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Значения К_и и а_0>2 для некоторых конструкционных материалов

Название материала	Марка	^.МПа-Ум	ст0 2, МПа
Легированная сталь Титановый сплав Алюминиевый сплав	25ХНЗМФА ВТЗ-1 Д16	120 52 33	7451010 290