Page 102 - 07

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 629.3:667.64
ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН В УСЛОВИЯХ
СТАТИЧЕСКОГО И МАЛОЦИКЛОВОГО НАГРУЖЕНИЙ

В. А. СКАЧКОВ, О. Р. БЕРЕЖНАЯ
Запорожская государственная инженерная академия
Исследовано влияние усталостных эллиптических трещин на вязкость разрушения
высокопрочной стали, а также статического и малоциклового нагружений на их рост.
Ключевые слова: усталостная трещина, вязкость разрушения, коэффициент
интенсивности напряжений.
Преждевременное разрушение уникальных конструкций из высокопрочных
сталей, обусловленное поверхностными дефектами типа подрезов, закатов и тре-
щин, приводит к катастрофическим последствиям. Поэтому очень актуально ис-
следовать их влияние на хрупкое разрушение таких сталей.
Изучая хрупкое разрушение высокопрочных сталей [1–3], обнаружили, что
основная его причина – поверхностные и подповерхностные дефекты в виде за-
катов, образующиеся в процессе прокатки, а также трещины, возникающие в об-
ласти сварочных швов. Для его оценки используют коэффициент интенсивности
напряжений (КИН) (вязкость разрушения) в условиях плоского деформированно-
го K IС и плоского напряженного K С состояний [4, 5].
Цель работы – определить КИН K IС высокопрочной стали СП-53 и постро-
ить методику оценки хрупкого разрушения в условиях длительного статического
и малоциклового нагружений. Для этого использовали образцы с усталостными
эллиптическими трещинами, полученными в режиме резонансных колебаний
(рис. 1) с амплитудой 10 mm. С появлением начальной трещины снижаются их
частота и до 5 mm – амплитуда. Подстраивая частоту генератора под смещенный
резонанс, амплитуду колебаний увеличивали до 10 mm. При этом появлялась
возможность выращивать трещины заданного размера (рис. 2а): длиной 2С и
глубиной l.

Рис. 1. Схема установки для формирования
в образцах поверхностной усталостной
эллиптической трещины: 1 – образец;
2 – магнитопровод; 3 – катушка возбужде-
ния; 4 – катушка намагничивания;
5 – усилитель мощности;
6 – выпрямитель напряжения;
7 – генератор переменных сигналов.

Fig. 1. Chart of installation for forming the surface elliptic fatigue crack on the specimens:
1 – specimens; 2 – magnetic wire; 3 – exciting coil; 4 – supportive magnet coil;
5 – power amplifier; 6 – voltage stabilizer; 7 – variable signals generator.

Вязкость разрушения определяли по формуле Ирвина:
K IC = 1,1 p ×s × / l Q . (1)
p

Контактная особа: В. А. СКАЧКОВ, e-mail: skachkov.48@mail.ru
108