Экспериментальная часть. Алюминиевый сплав Д16Т занимает промежуточное положение между квазихрупким и квазивязким материалами

Алюминиевый сплав Д16Т занимает промежуточное положение между квазихрупким и квазивязким материалами, сталь Ст. 3 — квазивязкий материал, модифицированная сталь Ст. 3, судя по характеру разрушения, квазихрупкий материал (для выбранной схемы разрушения). Эксперименты по трехточечному изгибу проводились на образцах, изготовленных из указанных материалов и из модифицированной стали Ст. 3. Образец из модифицированной стали Ст. 3 изготавливался следующим образом: большой образец из стали Ст. 3 в состоянии поставки, без каких-либо повреждений, подвергался растяжению, при этом деформация достигала 22 %; затем из этого образца изготавливалась балка, ось которой совпадала с направлением растяжения; в балке выполнялся пропил, имитирующий тре- щину.

На рис. 2 приведены фотографии трех образцов (j = 1, 2,3), разрушенных по предложенной схеме нагружения (см. рис. 1). Видно, что после испытания образцы из алюминия Д16Т, стали Ст. 3 и модифицированной стали Ст. 3 сохранили относительную целостность. Трещиноподобные дефекты в образцах из указанных материалов развиваются путем распространения трещин — отростков от этих дефектов — при несимметричном трехточечном изгибе, причем распространение отростков существенно зависит от характеристик материала. При неупругом деформировании квазивязкий материал сталь Ст. 3 после модификации становится квазихрупким материалом, т. е. после существенного неупругого деформирования сталь Ст. 3 охрупчивается. Следует отметить, что характер разрушения образцов из разных материалов различается:

1)образец из алюминиевого сплава Д16Т имеет промежуточный между квазихрупким и квазивязким тип разрушения, при этом кривизна отростков трещиноподобных дефектов имеют разные знаки.

2) образец из стали Ст. 3 разрушается квазивязко, образец из модифицированной стали Ст. 3 имеет квазихрупкое разрушение: если для стали Ст. 3 кривизна отростка трещиноподобного дефекта отлична от нуля, то для модифицированной стали Ст. 3 кривизна отростка трещиноподобного дефекта близка к нулевой, причем величина угла между отростками на образцах из этих сталей близка к π/2;

3)образец 3, имеющий хрупкий, квазихрупкий и промежуточный между квазихрупким и квазивязким типы разрушения, отличается от образцов 1, 2 тем, что на двух последних образцах в зоне предразрушения появляется существенная утяжка, хотя образцы 1, 2 разрушаются квазивязко и квазихрупко. Критерии разрушения, предложенные в работах [3,5], качественно согласуются с результатами проведенных натурных экспериментов на макрообразцах, когда реализуется первая мода разрушения. Для хрупких и квазихрупких материалов целесообразно исполь- зовать гипотезу Эрдогана — Си [4]

Рисунок 2.-Фотографии трех разрушенных образцов: 1 — из модифицированной стали Ст. 3; 2 — из стали Ст. 3; 3 — из алюминиевого сплава Д16Т.

3.Выводы:

В результате эксперимента были получены результаты взаимосвязи коэффициента интенсивности напряжений со структурой сплавов. Коэффициент интенсивности напряжений прямо пропорционален вязкости разрушения образцов,следовательно,сталь ст.3 имеет меньший коэффициент интенсивности, и, следовательно,меньшую вязкость разрушения, нежели сплав Д16Т.