Механічна стійкість і крихкість металів і стопів. Ч. 3. Фізико-механічна концепція міцности та руйнування металів і стопів

Випуски МФіНТ » Том 46, випуск 10

Ю. Я. Мєшков, Г. П. Зіміна

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 27.03.2024; остаточний варіант - 06.05.2024. Завантажити: PDF

В роботі запропоновано основи нового підходу до розгляду природи міцности та руйнування металевих матеріялів в умовах напружено-деформованого стану (НДС) загального виду, що виникає у локальних зонах неоднорідних силових полів під дією концентраторів напружень (КН). Розглянуто основи фізико-механічної концепції конструкційної міцности (σ_NF) металів і стопів на основі порівняння запропонованого параметра резерву міцности (РМ) в паралельних вимірах — ΔS для однорідних силових полів (ОСП) і Δσ_N для неоднорідних (НСП) з НДС в зоні КН. Вичерпання кожного з видів РМ означає перехід до крихкого руйнування, що для РМ у НСП проявляється в катастрофічному падінні конструкційної міцности: σ_NF < σ_0.2. Причиною вичерпання резервів міцности ΔS і Δσ_N можуть бути як фізичні чинники (структура стопу, температурні умови), так і суто механічні чинники (вид НДС, КН), що спричиняють окрихчення металів. Запропоновано спеціяльну механічну характеристику металів — зламостійкість b_r (базову для однорідного НДС) і b_rN (конструкційну для неоднорідного НДС), співвідношення між якими реґулює закономірності впливу міцности σ_0.2 (умовна межа плинности) та резерву міцности ΔS на такі прояви крихкости металів, як холодноламкість із пониженням температури або «механоламкість» під дією КН за кімнатної температури T_К. Наведено приклади застосування параметрів ΔS, Δσ_N і b_r, b_rN для аналізи експериментальних даних різних авторів опублікованих наукових джерел. Зроблено висновок про ефективність використання параметрів конструкційної міцности в дослідженнях природи крихкости й окрихчення металевих стопів, спричинених надмірним зміцненням їх, пониженням температури чи то дією КН (тріщин тощо).

Ключові слова: криця, міцність, резерв міцности, зламостійкість, крихке руйнування, холодостійкість, конструкційна міцність, механостійкість, однорідні та неоднорідні силові поля.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i10/1031.html

PACS: 46.50.+a, 62.20.fk, 62.20.fq, 62.20.M-, 62.20.mj, 62.20.mm, 62.20.mt

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Yu. Ya. Meshkov and G. P. Zimina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 8: 1029 (2023) (in Ukrainian).
Yu. Ya. Meshkov and G. P. Zimina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 4: 355 (2024) (in Ukrainian).
A. V. Shiyan, Yu. Ya. Meshkov, and Yu. A. Polushkin, Steel Transl., 49, No. 6: 414 (2019).
F. M. Beremin, Metallurgical Transection A, 14: 273 (1983).
A. Pinea, Int. J. Fract., 138: 139 (2006).
S. А. Kotrechko, Problemy Prochnosti, 4: 14 (2003) (in Russian).
V. N. Grishchenko, Yu. Ya. Meshkov, Yu. A. Polushkin, and A. V. Shiyan, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 7: 961 (2015) (in Russian).
A. V. Shiyan, Yu. Ya. Meshkov, and G. P. Zimina, Steel Transl., 48, No. 6: 393 (2018).
A. V. Shiyan and Yu. Ya. Meshkov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 6: 775 (2019) (in Russian).
A. V. Shiyan and Yu. Ya. Meshkov, Okhrupchivanie Metallicheskikh Splavov v Usloviyakh Kontsentratsii Napryazheniy. Konstruktsionnyye Stali i Titanovyye Splavy [Embrittlement of Metal Alloys in the Conditions of Stress Concentration. Structural Steel and Titanium Alloys] (Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing: 2015) (in Russian).
A. V. Shiyan, Fizicheskaya Priroda Lokal’nogo Napryazheniya Khrupkogo Razrusheniya Staley i Svarnykh Shvov [Physical Nature of Local Stress of Brittle Fracture of Steels and Welds] (Thesis of Disser. for Cand. Phys.-Math. Sci.) (Kyiv: Institute for Metal Physics, Academy of Sciences of Ukr.SSR: 1990) (in Russian).
J. H. Hollomon, Trans. AIME Iron Steel Div., 162: 268 (1945).
Yu. Ya. Meshkov and K. F. Soroka, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 6: 781 (2021) (in Ukrainian).
L. A. Kopel’man, Soprotivlyayemost’ Svarnykh Uzlov Khrupkomu Razrusheniyu [Resistance of Welded Knots to Brittle Fracture] (Leningrad: Mashinostroenie: 1978) (in Russian).
G. S. Pisarenko and А. А. Lebedev, Deformirovanie i Prochnost’ Materialov pri Slozhnom Napryazhennom Sostoyanii (Kiev: Naukova Dumka: 1976) (in Russian).
P. F. Koshelev and S. E. Belyaev, Prochnost’ i Plastichnost’ Konstruktsionnykh Materialov pri Nizkikh Temperaturakh [Strength and Plasticity of Structural Materials at Low Temperatures] (Moskva: Mashinostroenie: 1967) (in Russian).
Yu. Ya. Meshkov, A. V.Shiyan, and V. N. Grishchenko, Stroitelstvo, Materialovedenie, Mashinostroenie: Sbornik Nauchnykh Trudov [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering: Collection of Scientific Proceedings] (Dnepropetrovsk: Izd. PGASA: 2016), vol. 89, p. 112 (in Russian).
GOST 25.506-85. Raschety i Ispytaniya na Prochnost. Metody Mekhanicheskikh Ispytaniy Metallov. Opredelenie Kharakteristik Treshchinostoykosti (Vyazkosti Razrusheniya) pri Staticheskom Nagruzhenii [Calculations and Strength Tests. Methods of Mechanical Testing of Metals. Determination of Fracture Toughness Characteristics (Fracture Toughness) under Static Loading] (Moskva: Publishing Standards: 1985) (in Russian).