Механизм усталостного разрушения дефектного сварного соединения стали 10г2с

Кибиткин В.В., Плешанов В.С., Солодушкин А.И., Егоров В.И.

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

[email protected]

Экспериментальные исследования выполнены в условиях, близких к повтор- но-статической усталости по схеме одноосного циклического растяжения. Нагруз- ка соответствовала многоцикловой усталости (s = 95±95 МПа), однако разрушение произошло на два порядка раньше вследствие наличия дефекта, вызвавшего появ- ление усталостной трещины с самого начала нагружения.

Сварное соединение (СС) изготавливали встык из пластин толщиной 8 мм. Плоские образцы размером 81´4,2´0,7 мм с поперечным швом вырезали из средне- го слоя СС. Изображения поверхности, полученные с помощью микроскопа Axiovert (´50), регистрировали камерой Infinity 1M (1280´1024, 8 разрядов) и запи- сывали в компьютер. Измерение векторных полей необратимых смещений произ- водили методом корреляции цифровых изображений.

Эволюция пространственного распределения деформации вдоль средней ли- нии образца показана на рисунке. В процессе разрушения можно выделить три стадии. Первая (0 £ l < 0,2) связана с движением дислокаций на фронте полос Чер-

нова-Людерса. Здесь l = N / N S- циклическое отношение (N S= 3530). При этом ско- рость трещины падает-она не столько развивается в длину, сколько происходит активное раскрытие берегов. Вторая стадия (0,2 £ l < 0,7) обусловлена истощением запаса пластичности по всем концентраторам деформации (полоса Чернова- Людерса, трещина, сварное соединение, структурные неоднородности основного материала и др.), которые работают одновременно. Стадия характеризуется ста- бильным ростом трещины. На последней стадии (0,7 £ l < 1) развитие разрушения определяется преимущественно трещиной, скорость которой быстро возрастает.

Видно, что течение име- ет очень неоднородный харак- тер в масштабе образца и во времени, а его амплитуда в пределах первых двух стадий существенно снижается. Скач- кообразно переключаясь из одной области в другую, оно охватывает те области мате- риала, где ранее деформация была сравнительно незначи- тельной.

Таким образом, развитие трещины, имеющейся в ис-

Рис. Эволюция деформации exx(X,l)

ходном материале, задержива- ется концентраторами дефор- мации различного масштаба.

Дата добавления: 2017-01-14