Виды и механизмы разрушения

3.11.1 Взаимосвязь процессов деформаций и разрушения.

При установлении характера разрушения необходимо выделить определяющий фактор, за который удобно принять степень пластич­ности, реализованную к моменту разрушения. При этом различается хрупкое, квазихрупкое и вязкое разрушение. Любое разрушение свя­зано с пластической деформацией. Считается, что пластической де­формации принадлежит ведущая роль как в случае вязкого вязкого, так и в случае хрупкого разрушения, так как оба вида разрушения различаются только по степени локализации пластической деформа­ции.

В конечном итоге разрушение связано с образованием и распро­странением трещин.

Образование трещин является механизмом релаксации локаль­ных напряжений в условиях, когда релаксация напряжений путём пластической деформации оказывается невозможной.

Различают три вида основных видов трещин (рисунок 3.12):

Рисунок 3.12 – Схема основных форм трещины:

а – пора;б – уп­ругая трещина;в – дислокационная трещина.

1.Пора, представляющая собой объём, ограниченный сво­бодными поверхностями с отношением:

В₁/С В₂/С, где С – длина по­ры.

2.Упругая трещина, представляющая собой разрез тела ко­нечной длины вдоль какой–либо плоскости с соотношением параметров:

B₁/C = B₂/C = 1, где C – длина трещины.

3.Дислокационная трещина, представляющая собой один возможных видов ядра дислокаций с большим вектором Бюргерса.

Дислокационная трещина и поры требуют для своего возникновения предварительной деформации, которая создаёт избыточную концентрацию дислокаций или вакансий в локальных объёмах. Известен ряд моделей зарождения таких трещин (рисунок 3.13).

Модель Зинера – Стро (рисунок 3.13а) предполагает скопление дислокаций у прочных препятствий, их слияние у головы скопления и, как результата, образование трещины.

Модель Коттрела (рисунок 3.136) не требует наличия какого–либо барьера. Скопление дислокаций может происходить при пересечении полос скольжения.

Могут иметь место и более сложные случаи, когда трещина образуется при наличии нескольких скоплений дислокаций в параллельных плоскостях

(рисунок 3.13в).

Считают, что образование микротрещин размером 10^-5 см, является элементарным актом разрушения. Дальнейшее поведение микротрещины сильно зависит от характера дислокационной структуры.

Рисунок 3.13 – Дислокационные модели зарождения микротрещин:

а – модель Зинера – Стро;

б – модель Коттрела;

в – модель встречных скоплений;

1 – трещина;

2 – дислокация.

В общем случае, в зависимости от условий нагружения и исходногосостояния материала, можно выделить несколько механизмов роста микротрещин:

а) хрупкий – путём разъединения атомных плоскостей в вершиш трещины;

б) пластический – в результате коррелированного поглощение щслокацийразных систем скольжения;

в) вязкий – благодаря поглощению микроскопических пор.

Механизм распространения трещин предопределяет вид излома.

Дата добавления: 2014-01-07