Механика процессов разрушения в идеально пластичном твердом теле

Модель механики разрушения оказалась полезной при рассмотрении тех исследований, где в качестве модельных материалов можно использовать аморфные сплавы:

1. Для проверки континуальной теории пластической деформации и концепций механики разрушения.

2. Для формулировки эмпирического правила, касающегося явлений нелинейной механики процессов пластической деформации и разрушения.

3. Для развития новых концепций при анализе явлений сильно локализованного пластического течения.

Этот раздел призван продемонстрировать некоторые приложения модели механики к общим проблемам разрушения.



Oгypa и другие изучали рост усталостной трещины в тонких лентах аморфного сплава Pd80Si20 в условиях приложения нагрузки типа растяжение — растяжение, и измеряли скорость распространения усталостной трещины, т. е. приращение длины трещины а за цикл da/dN. Размер пластической зоны Zр был получен при измерении длины зоны скольжения перпендикулярно самой усталостной трещине, и затем проводилась соответствующая корректировка коэффициента интенсивности напряжений К, определяемого на основании амплитуды напряжения:

Они установили, что значение n0 составляет 2, что коррелирует с предсказаниями Райса, который рассчитал размер пластической зоны перед фронтом усталостной трещины, исходя из критерия Треска — Мизеса, использованного в микроскопическом приближении. Скорость распространения усталостной трещины для аморфных сплавов дается степенным законом для коэффициента интенсивности циклического напряжения AК, но имеется несоответствие между показателем степени 4 для аморфного сплава Pd80Si20 и 2,25 для аморфного сплава Ni19Fe38P14B6Al3. Для того, чтобы получить реалистичное правило, с помощью которого удастся проверить теоретические модели, дальнейшие исследования должны учесть локальные процессы разрушения.



На рис. 11.47 показана корреляция между размерами критической трещины для спонтанного разрушения r0 и размером ямок, измеренным непосредственно на поверхности разрушения аморфного сплава Pd78Cu6Si16, отожженного при 350°С в течение различных временных интервалов, как в условиях плоско-напряженного состояния, так и в условиях плоской деформации. Можно наблюдать две четкие корреляции: во-первых, критический размер трещины пропорционален размеру ямок и во-вторых, при одном и том же размере ямок, критический размер трещины меньше в условиях плосконапряженного состояния, нежели в условиях плоской деформации. Основываясь на этих соотношениях и на концепции J-интеграла, Кимура и Масумото сформулировали модель для описания микромеханизма волокнистого излома в условиях плоской деформации для идеально пластичного твердого тела: где m0 — единичное напряжение в модели плосконапряженного состояния; Jc — критическое значение У-интеграла при разрушении.

Теоретическое рассмотрение в рамках механики разрушения приводит к тем же зависимостям, которые описываются уравнением (11.31), что дает возможность описывать нелинейные эффекты разрушения. Следует отметить, что механика модельных материалов без труда предсказывает отклонение уравнения (11.31) в область нелинейной механики.