Благодарности

Работа была выполнена по заданию Военно-воздушных сил США, выданному корпорации Пратта и Уитни в связи с научно-исследовательским контрактом F33615-73-C-4072. Авторы признательны воздушным силам, в особенности аэро­ космическим научно-исследовательским лабораториям баз воздушных сил им. Райта Паттерсона, и д-ру Гарри А. Липситу из этих лабораторий за его постоянную поддержку и интерес, проявленный к этому исследованию; они также благодарят д-ра Дж. Леверанта за несколько ценных заме­ чаний.

10.Orowan E. — Rep. Prog. Phys., 12 (1948-9), 214.

11.Irwin G. R. — Trans. Amer. Soc. Met., 40 (1948), 147.

12. Bilby B. A., Cottrell A. H., Swinden К. H. — Proc. Roy. Soc., A272 (1963), 304.

13.Green C., Knott J. R. — In: ASME Conference on Micromechanical Mo­ delling' of Flow and Fracture, Troy.— New York: USA, Paper No. 75-Mat-10, June 1975.

16.Harris D., Elliott D. — Paper 12, The Mechanics and Physics of Fracture, Institute of Physics and Metals Society Conference. — Cambridge: Chur­

20.Clayton J. Q., Knott J. F. (неопубликованная работа, на которую ссы­ лаются в [131).

21.Low J. R. — Prospects of Fracture Mechanics, Proc. International Con­

МИКРО- И МАКРОПОДХОДЫ В МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ К ОПИСАНИЮ

ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ

ИУСТАЛОСТНОГО РОСТА ТРЕЩИН

Т.Ёкобори, С. Коносу, А. Ёкобори {мл.)

Поскольку многообразны типы разрушения, то следует полагать, что соответственно будут многообразны и критерии разрушения. Модели ме­ ханизма роста трещины будут также различными в зависимости от внеш­ них условий, таких, как уровень напряжений или деформаций, диапазон температур, скорость нагружения и т. д. В настоящей статье сделана классификация этих моделей и предложен в рамках механики разрушения комбинированный микро- и макроподход к описанию критерия хрупкого разрушения и усталостного роста трещины как типичных примеров раз­ рушения, при котором несущественны или существенны временные эф­ фекты.

ВВЕДЕНИЕ

Поскольку типы разрушения многообразны, то следует полагать, что неизбежно будут многообразны и критерии раз­ рушения. Была сделана попытка их классификации, показан­ ная в табл. 1. Модели механизмов роста трещин также будут различными в зависимости от внешних условий, таких, как уровень напряжений, деформаций, диапазон температур, ско­ рость нагружения и т. д.; классификация показана на рис. 1

[1].

Если обратиться к микро- и макроаспектам разрушения, то следует отметить, что реальные материалы при росте на­ пряжений содержат два типа дефектов (выступающих как концентраторы напряжений): трещины как макроскопические дефекты и дислокации кристаллической решетки как микро­ скопические дефекты. Обычно, однако, механика разрушения имеет дело только с одним из этих факторов. Например, континуальная механика, в частности линейная механика разрушения (ЛМР), рассматривает трещины, при этом яв­ ления, происходящие на микроуровне, играют роль «черного ящика». В противоположность этому механика дислокаций интересуется лишь микроскопическим фактором и не ка­ сается макроскопической трещины.

В настоящей работе предлагается комбинированный мик­ ро- и макроподход к описанию критерия хрупкого разруше-

©1978 Pergamon Press Inc.

©Перевод на русский язык, «Мир», 1980

р, £, л*, Я, Ys> Ye» Tt- и имеют тот же смысл, что и в работе [2].

(б) Для малого радиуса кривизны в конце основной трещины

X == 1 — v2: плоская деформация

трещины, ни ее распространения, пока не произойдет зарож­ дение и (или) распространение трещины между основной трещиной и полосой скольжения из другой, противополож­ ной вершины. В этом случае мы можем определить, будет ли рост основной трещины начинаться от вершины полосы скольжения (рис. 1,6 или 16') или от вершины основной трещины (рис. 1,г).

В результате такого анализа получены два главных вы­ вода. В случае основной трещины с большим радиусом кри­ визны в вершине трещины механизм роста будет таким, что

микротрещина будет инициироваться вблизи противополож­ ного конца полосы скольжения и распространяться, соеди­ няясь с основной трещиной, как показано на рис. 1,6 [2]. С другой стороны, в случае основной трещины с малым ра­ диусом в конце механизмом роста будет распространение конца самой основной трещины, как показано на рис. 1,6 [3]. Интересно отметить, что в обоих случаях критерий рас­ пространения "трещины или ее роста, т. е. критерий разруше­ ния, с достаточно хорошей точностью определяется следую­ щей формулой [2,3]:

к с= л / щ : ,