Взаимосвязь между пороговыми размахами коэффициента интенсивности напряжений материала и переход от короткой к длинной усталостной трещине

Abstract

Установлена взаимосвязь между пороговыми размахами коэффициента интенсивности напряжений материала для микроструктурно короткой, физически малой и длинной усталостных трещин в зависимости от микроструктуры при симметричном цикле нагрузки. Рассчитанные по предлагаемой концепции пороговые размахи коэффициента интенсивности напряжений для титанового сплава ВТ3-1 в различных структурных состояниях хорошо совпадают с определенными экспериментально. Предложены критерии перехода от физически малой усталостной трещины к длинной в зависимости от уровня прикладываемой амплитуды нагрузки. Во всем диапазоне амплитуд нагрузки в качестве критерия перехода от физически малой к длинной усталостной трещине принято условие, когда реверсивная пластическая зона у вершины трещины достигает размера зерна. В области многоцикловой усталости физически малую трещину необходимо разделять на два участка из-за смены механизмов ее роста по достижении размахом коэффициента интенсивности напряжений порогового значения Kth для длинной трещины.

Установлено співвідношення між пороговими розмахами коефіцієнта інтенсивності напружень матеріалу для мікроструктурно короткої, фізично малої та довгої тріщин в залежності від мікроструктури за симетричного циклу навантаження. Розраховані за запропонованою концепцією порогові розмахи коефіцієнта інтенсивності напружень для титанового сплаву ВТ3-1 у різних структурних станах добре збігаються з визначеними експериментально. Запропоновано критерії переходу від фізично малої тріщини до довгої в залежності від рівня прикладеної амплітуди навантаження. В усьому діапазоні амплітуд навантаження за критерій переходу від фізично малої до довгої тріщини прийнято умову, коли розмір реверсивної пластичної зони попереду вістря втомної тріщини досягне розміру зерна. В області багатоциклової втоми фізично малу тріщину потрібно розділяти на дві ділянки внаслідок зміни механізмів її росту під час досягнення розмахом коефіцієнта інтенсивності напружень порогового значення Kth для довгої тріщини.