Механічна стабільність і крихкість металів і стопів. Ч. 4. Механізм руйнувальної дії концентраторів напружень

Ю. Я. Мєшков, Г. П. Зіміна, К. Ф. Сорока, Т. В. Мельниченко

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

Отримано: 21.01.2025; остаточний варіант - 07.04.2025. Завантажити: PDF

В циклі робіт «Механічна стабільність і крихкість металів і стопів» (частини 1–3) представлено систематичний розгляд проблеми руйнування металевих матеріялів в умовах окрихчення їх під дією концентраторів напружень (КН). В основу моделю руйнування закладено уявлення про руйнування як втрату механічної стабільности (МС) твердого тіла (ТТ), що знаходиться під дією прикладених сил. В заключній, 4-й частині циклу викладено основи уявлень про особливості механізму руйнування металевих тіл в умовах неоднорідних силових полів у зонах дії КН або за вигину навантажених зразків. Розглядається ориґінальний енергосиловий модель руйнування металевих матеріялів, у яких завдяки пластичності з’являється особлива механічна властивість — резерв механічної стабільности (РМС) (або «зламостійкість») Br. Руйнувальна сила КН проявляється в локальному вичерпанні РМС (Br) у зоні пластичности КН, відповідно до величини ефективного коефіцієнта перенапружень αef. Критична величина αNef визначається як руйнувальна сила КН, що повністю вичерпує РМС металу Brc за критичної температури крихкости Тc в момент руйнування на межі плинности металу σNF. За визначенням αNef = Brc для Т = Тc. В роботі наведено приклади застосування вказаних параметрів моделю αNef і Br на експериментальних даних з опублікованих робіт, які обіймають широкий спектер конструкційних криць (σ0.2 = 140–2200 МПа, ψK = 10–85%) і різні види КН (тріщини, кільцеві надрізи).

Ключові слова: металеві стопи, резерв механічної стабільности, зламостійкість, ефективність руйнувальної дії КН, нормативна окрихчувальна сила концентраторів напружень.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i07/0753.html

PACS: 62.20.fk, 62.20.fq, 62.20.M-, 62.20.mj, 62.20.mm, 62.20.mt, 81.40.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. R. Peterson, Koeffitsienty Kontsentratsii Napryazheniy [Stress Concentration Factors] (Moskva: Мir: 1977) (Russian translation).
  2. G.N. Savin and V.I. Tul’chin, Spravochnik po Kontsentratsii Napryazheniy [Handbook of Stress Concentration] (Kiev: Vyshcha Shkola: 1976) (in Russian).
  3. GOST 9454-78. Metally. Metody Ispytaniya na Udarnyy Izgib pri Ponizhennykh, Komnatnoy i Povyshennykh Temperatyrakh [Metals. Impact Test Method at Low, Room and High Temperatures] (Moskva: Izdatel’stvo Standartov: 1978) (in Russian).
  4. A.V. Shiyan, Fizicheskaya Priroda Lokal’nogo Napryazheniya Khrupkogo Razrusheniya Staley i Svarnykh Shvov [The Physical Nature of the Local Stress of Brittle Fracture of Steels and Welds] (Thesis of Disser. for Cand. Phys.-Math. Sci.) (Kiev: Institute for Metal Physics, Academy of Sciences of Ukr.SSR: 1990) (in Russian).
  5. Yu. Ya. Meshkov and G. P. Zimina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 8: 1029 (2023) (in Ukrainian).
  6. Yu. Ya. Meshkov and G. P. Zimina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 4: 355 (2024) (in Ukrainian).
  7. Yu.Ya. Meshkov and G. P. Zimina, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 10: 1031 (2024) (in Ukrainian).
  8. Yu. Ya. Meshkov and K. F. Soroka, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 10: 1377 (2022).
  9. J. H. Hollomon, Trans. AIME. Iron Steel Div., 162: 268 (1945).
  10. L. A. Kopel’man, Soprotivlyaemost’ Svarnykh Uzlov Khrupkomu Razrusheniyu [Resistance of Welded Knots to Brittle Fracture] (Leningrad: Mashinostroenie: 1978) (in Russian).
  11. A. A. Griffith, Philosophical Transactions: Royal Society of London. Series A, 221: 163 (1920).
  12. A. V. Shiyan, Yu. Ya. Meshkov, and Yu. A. Polushkin, Steel Transl., 49, No. 6: 414 (2019).
  13. 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).