Зарождение, развитие трещин. Напряженное состояние при вершине трещины. Коэффициент интенсивности напряжений

Накопление усталостных повреждений в материале приводит к нарушению сплошности материала и появлению в нем разрыва - усталостной трещины. Развитие усталостной трещины является последним этапом усталостного разрушения.

Исходные трещины в элементах конструкции могут возникнуть в процессе изготовления. Литейные дефекты, дефекты сварки, химико-термическая обработка, механическая обработка, нанесение гальванических покрытий.

Механизм возникновения усталостных трещин:

1) Накопление повреждений при циклическом нагружении деформации дислокаций кристаллической решетки, концентрация в зоне максимальных напряжений, образование микронесплошности материала, микротрещины.

А) микротрещины объединяются в магистральную усталостную трещину (макротрещину)

Б) одна из микротрещин преобразуется быстрее и превращается в макротрещину

2) исходный дефект - макротрещина

Типы трещин:

1. Трещина нормального отрыва, 2. Трещина сдвига, 3. Трещина среза.

Напряженное состояние при вершине трещины.

Решение данной задачи представляется в виде рядов:

Коэффициент интенсивности напряжений.

Напряжения в вершине трещины пропорциональны внешним напряжениям . Их величина пропорциональна корню из размера трещины и стремится к бесконечности вершины трещины при . При больших , .

Данная особенность есть следствие а) упругого решения (бесконечность напряжений); б) использование первых членов рядов на большом расстоянии от вершины трещины.

В уравнениях описывающих напряженное состояние функции имеют простой вид. В обобщенном виде эти уравнения можно записать:

- коэффициент интенсивности напряжений. Функция позволяющая определить и описать напряженное деформированное состояние при вершине трещины.