Появление усталостных трещин
обусловлено движением и постепенным накоплением дислокаций вблизи
поверхности изделий. Этот процесс пластической деформации охватывает
не весь объем материала (для этого нужно, чтобы напряжение превосходило
предел упругости), а сосредоточен в самых слабых точках детали — там,
где есть острые углы, отверстия или другие концентраторы напряжения.
С появлением трещины она сама становится эффективным концентратором
напряжения и растет с увеличивающейся скоростью, так как чем она длиннее,
тем выше концентрированное напряжение скоии у ее вершины.
Постепенный рост трещины приводит к тому, что рано или поздно начинает
выполняться уже известное нам гриффитсовское соотношение. За этим
критическим моментом наступает быстрое окончательное разрушение,
которое происходит за один или несколько последующих циклов — рельс
«лопается».
Полный срок службы изделия можно
разделить на две части: время до появления трещины такого размера, которую
уже можно обнаружить каким-либо методом, и время от этого момента до
окончательного разрушения. К счастью, второе слагаемое часто бывает
достаточно большим. Соотношение между этими двумя составляющими
полной долговечности изделия зависит от свойств самого материала и от
многих внешних факторов, но чаще всего второй период растягивается на
десятки и сотни тысяч циклов.
Способность материала работать
при наличии растущей в нем трещины называется живучестью. Конечно,
точная продолжительность периода живучести определяется
чувствительностью того метода, который мы будем применять при обнаружении
трещин, поэтому этот вопрос обычно переходит в практическую
плоскость.
Приведем наглядный пример,
показывающий, что живучесть имеет решающее значение для характеристики
надежности таких изделий, которые можно периодически подвергать
дефектоскопическому контролю и изымать из эксплуатации при обнаружении в
них трещин (рис. 94). На рисунке показана зависимость дайны усталостной
трещины в трех разных материалах от числа циклов на-гружения (или от
времени, если известна частота изменения нагрузки). Штриховые
вертикальные линии на диаграмме характеризуют периодичность контроля,
горизонтальная линия /„ — разрешающую способность
дан-
