Математическая модель хрупкого разрушения детали с трещиной
Для решения проблемы прогнозирования работоспособности стальных конструкций в условиях отрицательных температур и защиты их от хрупкого разрушения используют чисто эмпирические методы, базирующиеся на результатах испытания образцов на ударный изгиб, или критерии механики разрушения. Силовые, энергетические и деформационные методы механики разрушения применяют для сравнительной оценки трещиностойкости материалов для ответственных конструкций, эксплуатируемых в жестких условиях. Однако сложности применения данной технологии проявились при проектировании сварных конструкций машин и строительных сооружений, отличающихся многообразием форм, влиянием сварочных факторов и условий нагружения. В связи с этим возник ряд проектов физических методик прогнозирования хрупкого разрушения. Рассматриваемая в данной работе методика построена на основе применения известного критерия хрупкого разрушения к малому объему материала перед вершиной трещины (зоне предразрушения). Для этого была разработана математическая модель процесса нагружения этой зоны в детали из упругопластического материала. Методика позволяет оценить влияние механических характеристик материала и температуры эксплуатации на сопротивление детали хрупкому разрушению. Для определения расчетных коэффициентов и проверки функциональных зависимостей были использованы результаты экспериментального определения критического значения коэффициента интенсивности напряжений в условиях отрицательных температур, приведенные в литературных источниках. Анализ сопоставления экспериментальных и расчетных данных показал, что расчетные зависимости предлагаемой методики не противоречат результатам испытаний. Материалы данной работы подтверждают адекватность применения физических моделей хрупкого разрушения, использующих более доступные для инженерного применения механические характеристики стали.