2.5.1. Оценка влияния трещиноподобных дефектов по

силовому критерию

В качестве меры нечувствительности металла к концентрации напряжений (КН) в условиях плоской деформации можно использовать K_1С. Чем он выше, тем менее чувствителен металл к КН.

Так как металл обладает определенным уровнем прочности (_m,_B) и ра­ботает при средних напряжениях  <_m, то оценку производят по отношению , чем - меньше, тем более чувствителен металл к трещине.

_,

где l_m - длина трещин, вызывающая разрушение металла при =_m.

Для высокопрочных сталей l_m составляет миллиметры и десятые доли миллиметра - крайне высокая чувствительность. В низколегированных ста­лях при комнатной температуре l_m измеряется десятки и сотни мм.

Данная оценка возможна при значительных толщинах, когда соблюдает­ся условие плоской деформации.

В условиях неплоской деформации можно проводить оценку

(приблизительную) по отношению:

однако, обязательным условием является  <_m, в противном случае пластическая деформация у вер­шины трещины будет настолько велика, что определение K_C теряет смысл.

2.5.2. Оценка влияния трещиноподобных дефектов на прочность по деформационному критерию

При _кр>_m необходимо переходить к деформационному критерию механики разрушения V_p и давать оценку по отношению:

,

где _m- относительная деформация, соответствующая средним напряжениям =_m,

где - средняя деформация, которая может быть определена при испы­тании образцов на изгиб (рис.2.38) при угле загиба

в радианах.

2.5.3. Оценка по величине среднего разрушающего напряжения cp.P

Применяется для нетрещиноподобных дефектов разнообразной формы. Оценка приближенная, применима для сравнительных испытаний.

Если _cp.p  0,95_B, соединение считается нечувствительным к данному концентратору.

Рассмотрим влияние непровара (t) на величину _cp.p и _B.

(рисунок 2.32).

Если _В изменяется по прямой линии (прямо пропорционально умень­шению площади) (кривая 1), то это означает, что _cp.p  const и металл не чувст­вителен к непровару. Если же поведение _В по кривой 2, то это связано со снижением _cp.p.

Чем больше это снижение, тем более высокая чувствительность металла к дефектам данного типа.

Рисунок 2.32 – Зависимость _В от глубины непровара

Однако оценка по _cp.p довольно грубая, т.к. _cp.p не реагирует на измене­ние концентрации напряжений (рисунок 2.33).

Рисунок 2.33 – Диаграммы растяжения в зависимости от концентрации напряжений

На приведенной диаграмме: кривая 1 - зависимость напряжений _B от  для гладкого образца (_cp.гл); кривая 2 - при наличии небольшого концентратора. Значение _cp.p может превысить _В (т.С₂), хотя _cp.p будут значительно ниже, чем у гладкого образца (_cp.p<_cp.гл); кривая 3 - при высокой концентрации напряжений (_cp.p <_B).

2.5.4. Коэффициенты запаса по различным критериям

Числовые значения коэффициентов запаса устанавливаются отраслевы­ми стандартами, нормами и правилами и другими руководящими документами.

Коэффициент запаса по прочности (среднему разрушающему напряжению: ;

коэффициент запаса по пластичности: ;

коэффициент запаса по критическому размеру дефекта:

коэффициент запаса по критическому числу циклов нагружения: n_N= N_кр / N_э;

коэффициент запаса по трещиностойкости:

где - напряжение, - относительная деформация, l- длина трещины, N - число циклов нагружения, К, V- коэффициенты интенсивности напряжений и деформаций.

Индекс «э» указывает, что это действующие или эксплуатационные параметры.