Итак, в целом процесс разрушения
представляется следующим образом. В реальном металле имеются
дефекты, в устье которых напряжение ок больше среднего
о-ср, согласно формулам (1) и (2), которое тем не менее
меньше теоретической прочности. С увеличением
оср может возрасти ак, что приведет к
пластической деформации в устье трещины и к ее постепенному
распространению.
Здесь возможны два случая.
Увеличение длины дефекта идет быстрее, чем его затупление, дробь с!г
(или с!Ь) возрастает, и в конечном итоге вследствие
высокой степени концентрации напряжение в устье трещины достигает
величины теоретической прочности и происходит хрупкое разрушение. Если
дробь с/г (или с!Ь) не возрастает по мере увеличения длины
(трещины), то плоский дефект превращается в ямку (Ь становится
равным с и согласно формуле (2) ок = оср),
и распространение разрушения начинается из следующего включения
(другого дефекта). Так в общих чертах следует предоставлять вязкое
разрушение.
Для хрупкого разрушения реальную
опасность представляют дефекты, которые в зависимости от их размеров
и конфигурации (остроты) могут достичь второй критической длины
х. Расчеты на прочность в этом случае по пределу текучести
недостаточны, тогда как для случая вязкого разрушения, они, как правило,
дают достаточную гарантию от разрушения.
Основой для бракования материала
или установления допустимых напряжений могло бы быть обнаружение и
измерение дефектов (с, г), что практически является еще
неразрешимой задачей (в особенности измерение г). Качество и
надежность материалов оценивают ударными испытаниями или критериями
линейной механики разрушения.
3. УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ
Испытание на ударную вязкость не
дает числовых значений, которые могут быть непосредственно
использованы в расчетах, но по ним можно оценить уровень качества и
степень надежности материала. В связи с этим и благодаря простоте
их проведения испытания на ударную вязкость являются одним из самых
распространенных методов оценки качества (надежности)
металлов.
Сущность испытания на ударную
вязкость заключается в разрушении надрезанного образца, лежащего на
двух опорах, ударом с определением работы, затраченной на разрушение, и
изучением излома.
Поскольку ударные испытания должны
характеризовать надежность или способность материала сопротивляться
распространению имеющихся дефектов (трещин или других несплошностей), то
заранее создаются концентраторы напряжений, т. е. искусственные
дефекты (которые априори больше естественных, внутренних дефектов
материала).
Получили применение три вида
образцов, именуемые по фамилиям ученых, впервые применивших их в
испытаниях. Образец во всех случаях призматический размерами 10X10X55 мм,
расстояние между опорами 40 мм. Размеры надреза: глубина надреза А =
2 мм, г = 1 мм — образец Менаже (рис. 8, а); А = 2 мм, г =
0,25 мм — образец Шарпи (рис. 8, б); А = 1 мм, г = 0,25 мм-ф-Н- 1 мм
трещина — образец Дроздовского (рис. 8, в).
Разрушение происходит путем
ударного нагружения с обратной стороны образца от надреза. Начальная
скорость деформирования 3—5 м/с. Образец