Научно-методические основы исследования трещиностойкости металла по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, доктор технических наук Реморов, Владимир Евгеньевич

• Реморов, Владимир Евгеньевич
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Реморов, Владимир Евгеньевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

1.1. Современные представления о разрушении и причинах хрупкости металла

1.2. Основные положения механики разрушения и критерии тре-щиностойкости металлов

1.2.1. Основы теории Гриффитса и концепция квазихрупкого разрушения металла

1.2.2. Критерии распространения трещины в металлах

1.3. Экспериментальные методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению

1.3.1. Общая характеристика экспериментальных методов оценки сопротивления разрушению

1.3.2. Определение характеристик трещиностойкости металла методами механики разрушения

1.3.2.1. Общие положения

1.3.2.2. Определение силовых характеристик трещиностойкости

1.3.2.3. Определение критического раскрытия трещины

1.3.2.4. Определение энергетических показателей вязкости разрушения

1.3.3. Методы качественной оценки сопротивления металла хрупкому разрушению

1.3.3.1. Определение сопротивляемости разрушению по работе развития трещины

1.3.3.2. Критические температуры вязко-хрупкого перехода

1.3.3.3. Определение несущей способности конструкций по сопротивлению хрупкому разрушению

1.3.3.4. Специальные испытания крупногабаритных образцов и элементов конструкций

1.3.4. Анализ существующих методов экспериментальной оценки сопротивления металла разрушению

1.4. Цель и задачи работы

Выводы по главе

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РЕГИСТРАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО

ЭФФЕКТА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ

ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА РАЗВИТИЮ ТРЕЩИНЫ

2.1. Состояние вопроса использования теплового эффекта пластической деформации в зоне разрушения для оценки сопротивления металла развитию трещин

2.1.1. Сущность метода теплового импульса

2.1.2. Анализ существующих способов регистрации и измерения импульса тепла при разрушении

2.2. Разработка измерительных средств и выбор регистрирующей аппаратуры

2.2.1. Выбор и обоснование физического принципа преобразования и метода измерения импульса тепла при разрушении металла

2.2.2. Разработка датчика температуры для преобразования и регистрации теплового импульса в зоне разрушения

2.2.2.1. Выбор и обоснование типа термочувствительного элемента датчика

2.2.2.2. Конструкция и метрологические характеристики датчика____90

2.2.3. Разработка специализированного усилителя и регистрация импульса тепла при разрушении

2.2.3.1. Назначение, техническая характеристика и устройство усилителя

2.2.3.2. Осциллографирование теплового импульса

2.3. Методика проведения испытаний

2.3.1. Оборудование и образцы для испытаний

2.3.2. Установка датчиков теплового импульса

2.3.3. Тарировка измерительных каналов

2.3.4. Регистрация теплового импульса при разрушении

2.4. Методика обработки результатов испытания

2.4.1. Определение теплофизических характеристик исследуемого металла

2.4.2. Определение расстояния от поверхности разрушения до точки измерения теплового импульса

2.4.3. Определение амплитудного значения импульса тепла, соответствующего работе пластической деформации при развитии трещины

2.4.4. Определение количества тепла, выделяющегося в резуль-

тате работы пластической деформации при развитии трещины

2.4.4.1. Описание физической и математических моделей для определения количества тепла

2.4.4.2. Методика и результаты оценки адекватности физической и математических моделей источников тепла при различных видах разрушения

2.4.5. Определение характеристик сопротивления металла развитию трещин

2.4.5.1. Определение удельной работы развития трещины

2.4.5.2. Определение характеристик трещиностойкости

2.4.5.3. Построение R-кривых и определение критических значений характеристик сопротивления разрушению

2.4.6. Оценка скорости развития трещины методом теплового

импульса

Выводы по главе

3. СРАВНИТЕЛЬНЬЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЮ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК СТАЛИ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ И МЕТОДА ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА

3.1. Методика сравнительных исследований

3.1.1. Методы оценки сопротивления разрушению исследуемых

сталей и сварных соединений

3.1.1.1. Определение работы развития трещины по деформационным характеристикам исследуемого металла

3.1.1.2. Образцы и схема нагружения

3.1.1.3. Определение удельной работы развития трещины методом теплового импульса

3.1.1.4. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений

3.1.1.5. Регистрация параметров испытания

3.2. Результаты сравнительной оценки сопротивления разрушению различных марок стали

3.2.1. Состав и свойства исследуемых сталей

3.2.2. Анализ диаграмм "нагрузка-прогиб" и осциллограмм теплового импульса при разрушении образцов

3.2.3. Сравнительная оценка сопротивления разрушению исследуемых сталей по работе развития трещины

3.2.4. Сравнительная оценка трещиностойкости исследуемых сталей на основе существующих подходов механики разрушения и метода теплового импульса

3.2.5. Анализ R-кривых, полученных для исследуемых сталей по данным метода теплового импульса

3.2.6. Результаты оценки скорости развития трещины при разрушении образцов исследуемых сталей

3.3. Результаты исследования сопротивления разрушению сварных соединений

3.3.1. Состав и свойства сварных соединений

3.3.2. Анализ диаграмм "нагрузка-прогиб" и осциллограмм теплового импульса при разрушении сварных образцов

3.3.3. Оценка сопротивления разрушению сварных образцов по работе развития трещины

3.3.4. Оценка трещиностойкости сварных соединений

3.3.5. Анализ R-кривых, полученных для сварных образцов по

данным метода теплового импульса

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ПРИ РАЗРУШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ СТАНДАРТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ И ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ ТЕКУЧЕСТИ ПЕРЕД ТРЕЩИНОЙ

4.1. Металл и образцы. Оборудование. Приборы и датчики параметров испытания

4.1.1. Состав и свойства исследуемой стали

4.1.2. Образцы для испытаний

4.1.2.1. Схема отбора. Тип и размеры образцов

4.1.2.2. Подготовка образцов к испытанию

4.1.3. Методика испытаний

4.1.3.1. Регистрация нагружающего усилия и смещения кромок трещины

4.1.3.2. Измерение теплового импульса при разрушении

4.2. Результаты исследования трещиностойкости стали М76 при разрушении в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния

4.2.1. Результаты испытания цилиндрических образцов

4.2.1.1. Анализ диаграмм "нагрузка-смещение" и осциллограмм

теплового импульса при разрушении

4.2.1.2. Оценка критического коэффициента интенсивности напряжений

4.2.1.3. Определение удельной работы развития трещины и характеристик трещиностойкости методом теплового импульса

4.2.2. Результаты испытания плоских образцов

4.2.2.1. Анализ диаграмм "нагрузка-смещение" и осциллограмм теплового импульса при разрушении

4.2.2.2. Оценка критических значений коэффициента интенсивности напряжений и ^интеграла

4.2.2.3. Оценка удельной работы развития трещины и характеристик трещиностойкости методом теплового импульса

4.3. Результаты исследования количественного соотношения и корреляционной связи между характеристиками вязкости разрушения в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния при различных методах оценки

4.3.1. Оценка соотношения и корреляции между силовыми характеристиками трещиностойкости

4.3.2. Оценка соотношения и корреляции между трещинодвижущей силой и силой сопротивления разрушению при плоской деформации

4.3.3. Оценка соотношения и корреляции между характеристиками

трещиностойкости при плоском напряженном состоянии____222

Выводы по главе

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ПРИ ИСПЫТАНИИ ТРУБ И ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ

5.1. Образцы и виды испытания. Состав и свойства исследуемой стали

5.2. Оценка трещиностойкости исследуемой стали при гидростатических испытаниях отрезков труб в условиях нормальной и низкой температуры

5.2.1. Методика испытаний

5.2.2. Результаты оценки трещиностойкости металла труб

по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения

5.2.2.1. Анализ осциллограмм теплового импульса при разрушении

исследуемых труб

5.2.2.2. Результаты определения удельной работы развития трещины и критических значений КИН по данным теплового импульса

5.3. Исследование трещиностойкости металла труб при растяжении плоских образцов

5.3.1. Методика исследования

5.3.2. Результаты исследования трещиностойкости плоских образцов с использованием метода теплового импульса и существующих подходов механики разрушения

5.3.2.1. Определение удельной работы развития трещины и критических значений КИН методом теплового импульса

5.3.2.2. Определение критических значений КИН с использованием существующих подходов механики разрушения

5.4. Сравнительный анализ результатов оценки вязкости разрушения труб при различных методах определения характеристик трещиностойкости

Выводы по главе

6. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ ДОСТОВЕРНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ

6.1. Общие закономерности и некоторые особенности формирования теплового эффекта при зарождении и развитии трещин в металлах

6.2. Анализ достоверности определения трещиностойкости металла по тепловому эффекту пластической деформации в

зоне разрушения

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ (отдельный том).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-методические основы исследования трещиностойкости металла по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения»

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее опасным и, в то же время, наименее изученным предельным состоянием металлических конструкций, машин и механизмов является хрупкое разрушение, возникающее при напряжениях значительно ниже номинальных.

В течение длительного периода считалось, что разрушение - явление абсолютно неизбежное. И лишь к началу XX века сформировалось представление о сопротивлении разрушению как некотором критическом напряжении, при котором возникает трещина. Такой подход стал основой известных теорий прочности и ряда экспериментальных методов определения сопротивления отрыву или хрупкой прочности материалов.

Однако, сопротивление отрыву оказалось малоэффективной характеристикой, т.к. пластичные конструкционные стали могут переходить в хрупкое состояние при понижении температуры эксплуатации, увеличении скорости нагружения и в результате усложнения напряженно-деформированного состояния. Причем, охрупчивающее действие этих факторов проявляется в большей степени при наличии в материале концентраторов напряжений.

На основе выявленных причин перехода пластичных материалов в хрупкое состояние была предложена качественно новая характеристика сопротивления разрушению - ударная вязкость, представляющая собой количество поглощенной энергии при динамическом изгибе призматических образцов с надрезом.

Однако, уже в начальный период использования ударной вязкости в качестве характеристики сопротивления разрушению было установлено, что для большинства конструкционных сталей уровень поглощенной энергии при разрушении резко изменяется в довольно узком интервале температур. С учетом этого для оценки сопротивления хрупкому разрушению было предложено использовать некоторое допустимое значение ударной вязкости при заданной температуре испытания, либо верхнее, нижнее или среднее значение температуры перехода от вязкого к хрупкому разрушению, а также - критическую температуру, значение которой определяется по соотношению хрупкой и вязкой составляющей на поверхности излома.

Позднее было установлено, что процесс разрушения проходит в две стадии: на первой из них происходит зарождение трещины, а на второй - ее развитие. В связи с этим были разработаны различные ме-

тоды разделения ударной вязкости на составляющие - работу зарождения и распространения трещины, а также - методы определения работы развития разрушения.

А. Гриффите впервые связал развитие трещин с процессами накопления и высвобождения энергии упругой деформации в хрупких материалах и ввел понятие критического напряжения, при котором трещина достигает критической длины и начинает развиваться.

Позже было установлено, что процесс развития трещин в реальных металлах, даже если они находятся в хрупком состоянии, всегда сопровождается более или менее развитой пластической деформацией вблизи вершины трещины. Эта важная особенность положена в основу концепции квазихрупкого разрушения металлов, которую предложили Е.Орован и Дж.Ирвин.

На основе теории Гриффитса и концепции Орована - Ирвина было предложено два эквивалентных условия квазихрупкого разрушения металла, согласно которым трещина начинает распространяться, если плотность высвобожденной энергии упругой деформации, либо значение коэффициента интенсивности напряжений в упругой области перед трещиной достигают критической величины. При этом, критическая величина высвобожденной энергии рассматривается как энергетический показатель, а критическое значение коэффициента интенсивности напряжений принято в качестве силового критерия начала роста трещины в условиях локализованной текучести металла в зоне разрушения.

При развитой пластической деформации перед трещиной в качестве характеристик сопротивления материала разрушению было предложено использовать критические значения раскрытия трещины 8С и инвариантного J - интеграла.

Таким образом, в настоящее время сформулировано несколько критических условий начала роста трещин и предложены разнообразные характеристики качественной и количественной оценки сопротивления хрупкому разрушению.

Качественные характеристики и, прежде всего, наиболее распространенная из них - ударная вязкость, используются как нормативные и контрольные показатели сопротивления хрупкому разрушению при производстве металла, а также при выборе стали и технологических режимов сварки для изготовления конструкций, машин и механизмов с учетом конкретных условий эксплуатации.

С помощью количественных характеристик сопротивления разруше-

нию устанавливается связь между напряжениями, возникающими в области перед трещиной, и общим напряженно-деформированным состоянием в рассматриваемом сечении, а также- между свойствами материала и размерами дефекта, что позволяет использовать эти характеристики в расчетах при определении прочности, долговечности и живучести металлических конструкций, машин и механизмов.

Несомненно, что существующее разнообразие критериальных условий и показателей свидетельствует о значительных достижениях в решении проблемы хрупкого разрушения.

Тем не менее, решение конкретных задач, направленных на повышение стойкости против хрупких разрушений металлических конструкций, машин и механизмов, в значительной мере усложняется тем, что используемые в настоящее время подходы к анализу хрупкости и показатели сопротивления разрушению имеют ряд недостатков и ограничений, из которых наиболее существенными являются следующие:

1. Выбор металла для конкретных условий эксплуатации производится по одним показателям, обеспечивающим лишь качественную оценку сопротивления разрушению, тогда как количественный анализ стойкости против хрупких разрушений конструкций, машин и механизмов осуществляется с использованием совершенно других характеристик.

2. Подход с позиции критической интенсивности напряжений К1с и на основе обобщенной работы разрушения С°с требует введения поправки на пластичность металла перед трещиной, определение которой создает дополнительные затруднения при анализе сопротивления хрупкому разрушению.

3. Существующее множество как количественных, так и качественных показателей хрупкости значительно усложняет выбор наиболее рационального из них для решения конкретных задач.

4. Рекомендации по практическому использованию тех или иных качественных и количественных показателей сопротивления разрушению часто носят субъективный характер.

5. Для определения одного и того же критерия нередко предлагается несколько различных методов, при использовании которых результаты оценки оказываются противоречивыми для одних и тех же материалов и условий испытания.

6. Возможность использования ряда качественных и количественных характеристик сопротивления разрушению ограничивается условиями

предельно локализованной, либо наоборот, - достаточно развитой текучести металла в зоне разрушения.

В связи с изложенным, представляется актуальной разработка единого подхода к анализу сопротивления разрушению в условиях локализованной и общей текучести, основанного на использовании единого критерия трещиностойкости, наиболее полно учитывающего пластическую деформацию металла в зоне разрушения и пригодного для практического использования как при оценке качества и выборе металла для конкретных условий эксплуатации, так и при определении стойкости против хрупких разрушений металлических конструкций, машин и механизмов.

Известно, что уровень пластической деформации в зоне разрушения, который обычно характеризуют величиной удельной работы развития трещины, в физическом отношении является наиболее обоснованным показателем сопротивления металла разрушению.

Из этого следует, что в качестве единого критерия трещиностойкости, отвечающего перечисленным выше требованиям, должна быть принята удельная работа развития трещины.

Однако, до настоящего времени этот показатель не получил широкого распространения, главным образом, из-за отсутствия метода, позволяющего с достаточной надежностью и эффективностью определять работу развития трещины при различных видах разрушения.

Результаты исследований ряда отечественных и зарубежных авторов, выполненных в период 70...80-х годов, показывают, что наиболее свободным от недостатков и ограничений существующих методов является метод, предложенный А.Уэллсом, в котором определение работы развития трещины производится по тепловому эффекту пластической деформации металла при разрушении.

Тем не менее, этот метод до сих пор не находит практического применения, в следствие того, что наиболее важные аспекты проблемы использования термопластического эффекта при разрушении для определения затрат энергии при развитии трещины не исследованы вообще, либо изучены в недостаточной мере.

Данная работа посвящена изучению возможности разработки единого подхода к анализу трещиностойкости металла в условиях локализованной и общей текучести с использованием наиболее обоснованного в физическом отношении показателя сопротивления разрушению - удельной

работы развития трещины, измеренной по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения.

В результате выполненных исследований получены и предлагаются к защите следующие научные положения:

1. Общие закономерности и схема формирования импульса тепла при зарождении и развитии трещины в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния.

2. Характерные особенности кривых изменения температуры в точке регистрации импульса тепла, соответствующие моменту начала разрушения при неустойчивом, метанестабильном и устойчивом развитии трещины.

3. Соответствие между затратами энергии на развитие трещины, измеренными по тепловому эффекту и деформационным характеристикам и особенности распределения удельной работы развития трещины, выявленные методом теплового импульса при метанестабильном разрушении образцов исследуемых сталей и сварных соединений труб при испытании по схеме изгиба с растяжением.

4. Количественное соотношение и линейная корреляция в условиях предельно локализованной текучести между критическими значениями:

- трещинодвижущей силы С1с и силы сопротивления разрушению 1?ти, принятой в качестве энергетического эквивалента удельной работы развития трещины арТИ, измеренной по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения;

- коэффициента интенсивности напряжений К1с, полученными при стандартных испытаниях по ГОСТ 25.506-85 и методом теплового импульса.

5. Количественное соотношение и линейная корреляция в условиях развитой текучести между критическими значениями:

- удельной энергии разрушения Сс, полученными на основе существующих подходов и по тепловому эффекту пластической деформации;

- коэффициента интенсивности напряжений Кс, полученными по

ГОСТ 25.506-85, по критическому раскрытию 6С и методом теплового импульса;

- инвариантного 3-интеграла, полученными при стандартных испытаниях по ГОСТ 25.506-85, по работе разрушения и методом теплового импульса.

6. Некоторые закономерности процесса разрушения, отражающие:

- связь удельной работы развития трещины и критического коэффициента интенсивности напряжений, полученных методом теплового импульса при гидростатических испытаниях полнопрофильных образцов бесшовных труб, с критической глубиной трещины в корне поверхностного надреза в процессе снижения пластичности металла исследуемых труб в интервале температур вязко-хрупкого перехода;

- соответствие вида кривых сопротивления разрушению Ф-кри-вых), построенных по средним значениям удельной работы развития трещины арТИ, измеренной методом теплового импульса, и результатов фрактографического анализа поверхностей изломов;

- характерную особенность взаимосвязи между удельной работой и скоростью развития трещины, выявленная методом теплового импульса и с помощью киносъемки.

7. Совокупность технических средств для регистрации импульса тепла при разрушении и методических рекомендаций по использованию термопластического эффекта для определения затрат энергии на развитие трещины, силовых и энергетических характеристик трещиностойкос-ти в условиях локализованной и общей текучести при различных схемах статического нагружения образцов разной формы и толщины, а также полнопрофильных элементов конструкций и металлопроката.

Работа выполнена на кафедре "Инженерные конструкции" Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ).

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры за оказанную помощь в работе.

Особую благодарность за методическую и консультативную помощь автор выражает акад. МАН ВШ, докт.техн.наук, проф. Дворникову Л. Т.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

1.1. Современные представления о разрушении и причинах

хрупкости металлов

Установлено [1-4,250], что характер разрушения полностью зависит от уровня пластичности, проявляемой металлом в локальной области перед трещиной.

Достаточно высокий уровень пластичности способствует тому, что разрушение, если и возникает, то при нагрузках, близких к предельно допустимым; трещина развивается медленно и начало разрушения может быть вовремя обнаружено по значительной пластической деформации утяжки в окрестности трещины.

Снижение пластичности приводит к так называемому хрупкому разрушению, которое, как подчеркивает Д. Друккер [250], происходит при нагрузках, значительно меньших "предельной пластической". При этом трещина развивается динамично, с высокой скоростью, без явно выраженных следов пластической деформации. Именно такие разрушения представляют наибольшую опасность, так как в силу своей внезапности и динамичности могут приводить к катастрофическим последствиям.

При этом, как показывает практика, проблема предотвращения подобных разрушений значительно усложняется тем, что в определенных условиях повышенную склонность к хрупкому разрушению могут проявлять стали, обладающие вполне достаточной пластичностью по результатам приемо-сдаточных испытаний.

Давиденков H.H. предлагает рассматривать хрупкое поведение металла как специфическое состояние, которое возникает в результате воздействия на металл температурных, временных, пространственных и ряда других факторов [2].

Влияние низкой температуры на сопротивляемость металла хрупкому разрушению обычно проявляется в том, что с понижением температуры увеличивается предел текучести и, следовательно, возрастает сопротивление металла пластическому деформированию, в то время как предел прочности изменяется в меньшей степени. Это приводит к изменению вида диаграммы деформирования и закона упрочнения металла (уменьшается показатель степени упрочнения), при этом понижается способность металла перераспределять пластические деформации.

Поэтому, несмотря на сравнительно высокую предельную пластичность при этих температурах, металл становится склонным к хрупким разрушениям, особенно, если при этом присутствует концентрации напряжений и деформации. Все это относится прежде всего к металлам с кубической объемно - центрированной решеткой [3,4,6,13].

Влияние скорости нагружения состоит в том, что ее увеличение может способствовать сопротивлению пластической деформации и, следовательно, - росту предела текучести материала. Поэтому влияние высокой скорости нагружения оказывается в определенном смысле подобным действию понижения температуры. Особенно чувствительными к скорости нагружения являются низкоуглеродистые и низколегированные стали ферритного класса [4,5,9].

Влияние усложнения схемы напряженного состояния обычно проявляется в резком снижении способности металла пластически деформироваться.

Так например, в работах [7,8] показано, что при двухосном растяжении с соотношением главных напряжений б2/б1, равным 0.5, резко уменьшается величина предельной деформации при разрушении, особенно для материалов с низким показателем степени упрочнения.

Данные отечественных и зарубежных авторов [8.9] по влиянию предела текучести, низкой температуры и скорости нагружения на величину предельной деформации при разрушении гладких образцов и образцов с узкой проточкой для создания условий плоской деформации показывают, что при осевом растяжении образца круглого сечения с изменением указанных выше параметров пластичность материалов сохраняется на высоком уровне, а в ослабленном сечении за счет усложнения напряженного состояния металла в надрезе, происходит резкое снижение деформации до разрушения.

Повышение запаса упругой энергии, может приводить к изменению характера разрушения от вязкого до хрупкого [10,11,12]. Накопленная в металле энергия при разрушении лишь частично расходуется на образование поверхностей излома и пластическую деформацию перед фронтом движущейся трещины. Оставшаяся ее часть переходит в кинетическую энергию движения поверхностей разрыва, способствуя при этом увеличению скорости развития трещины.

Структура, размер зерна и свойства стали предопределяют ее хрупкое состояние. Например, кипящие стали более склонны к хрупким разрушениям, чем спокойные, при этом закалка Ст.Зкп существенно

повышает ее сопротивляемость хрупким разрушениям при низких температурах [13].

Во многих работах отмечается отрицательное влияние наклепа [14,15] и, в особенности, динамического старения [16] на хладостой-кость сталей, причем, указанное влияние полностью устраняется в результате термической обработки.

Положительно сказывается на хладостойкость легирование сталей определенными элементами [17,18,19].

Влияние структурного состояния на сопротивляемость хрупким разрушениям видно из того, что стали с литой, крупнозернистой или перегретой структурой являются более хладноломкими, чем мелкозернистые, независимо от их химического состава [20,21,22].

Кроме отмеченных выше причин значительное влияние на склонность металлов к хрупкому разрушению оказывает присутствие сварных соединений [23]. В этом случае увеличение опасности хрупкого разрушения связано с появлением концентраторов нэлряжений металлургического, технологического, либо конструктивного характера и, в особенности - дефектов типа трещин, подрезов и непроваров. Локальное изменение свойств металла у таких концентраторов может происходить вследствие термопластического воздействия сварочного процесса. Кроме того, в зонах пластического удлинения при остывании возникают значительные остаточные растягивающие напряжения.

Роль различных факторов в процессе возникновения хрупких разрушений в сварных образцах с надрезом исследовалась в работах Уэллса А. [24], Шеверницкого В.В. и Жемчужникова Г.В. [25...28], Гапчен-ко М. И. [29], Кихары X. [30,31] и др. В этих работах показано, что степень опасности дефекта значительно возрастает с увеличением его остроты и глубины.

Изменение механических свойств конструкционных сталей при наличии трещин изучалось в работах [32,33]. В этих работах с помощью хрупких наплавок изучалась хладостойкость сварных соединений при наличии в них участков металла с пониженной вязкостью. Показано, что в тех случаях, когда в подобных наплавках образуются трещины, даже небольшое понижение температуры приводит к хрупкому разрушению сталей, пластичность и вязкость которых в этих условиях достаточно высокая.

Таким образом, переход металла в хрупкое состояние может происходить под влиянием целого ряда факторов, которые в большинстве

случаев действуют одновременно. Причем, каждый из этих факторов может оказать решающее влияние на поведение металла в конкретных условиях эксплуатации.

В связи с этим, на протяжении нескольких десятилетий основные усилия отечественных [34] и зарубежных исследователей [250] были направлены на разработку методов оценки склонности металлов к хрупкому разрушению и перспективных способов повышения их прочности с учетом современных представлений о причинах и мехонизмах перехода металла в хрупкое состояние.

1.2. Основные положения механики разрушения и критерии

трещиностойкости металлов

1.2.1. Основы теории Гриффитса и концепция квазихрупкого

разрушения металла

Современные представления о разрушении берут свое начало от энергетической теории А.Гриффитса, предложенной в 1921 г. [35].

Ниже излагается видение автора данной работы проблемы трещиностойкости металлов.

Согласно представлениям А.Гриффитса рост трещины будет происходить при условии :

Шй1)(-б2й12/ Е + 4Ш = 0, (1.1)

где (-б2п: 12 /Е) - расход энергии упругой деформации, 41^ - энергия образования поверхностей трещины, Е - модуль упругости материала.

Слагаемое (-62к\2/Е) в выражении (1.1) характеризует уменьшение упругой энергии в сечении единичной толщины, нагруженном в бесконечности напряжением б. Это изменение упругой энергии связано с образованием трещины длиной 21, ориентированной под прямым углом к направлению действующих напряжений. Слагаемое (411С) выражает повышение энергии в рассматриваемом сечении, вследствие образования двух поверхностей трещины длиной 21, каждая из которых обладает энергией поверхностного натяжения Если упругая энергия, высвобождаемая в связи с приращением длины трещины, превысит потребность в поверхностной энергии при таком же приращении, то трещина будет развиваться неустойчиво. Из этого следует, что условие перехода

трещины в неустойчивое состояние можно использовать для определения разрушающих напряжений в виде:4

б = ШЕ/Ш)1/2, (1.2)

Выражение (1.2) достаточно хорошо подтверждается для хрупких материалов (стекло, алмаз, вольфрам и др.) при различных условиях нагружения [36].

Из условия (1.1) видно, что высвобождение упругой энергии пропорционально I2, а поглощение энергии при образовании поверхностей трещины пропорционально 1. Из этого следует, что короткие трещины для своего роста требуют больше поверхностной энергии, чем ее высвобождают. Такое условие роста трещины энергетически невыгодно. Однако, в случае длинной трещины ситуация изменяется на противоположную, т.к. с увеличением длины трещины величина высвобожденной энергии будет превышать поглощаемую энергию, тогда трещина переходит в неустойчивое состояние и развивается самопроизвольно. Такое развитие разрушения возникает при некоторой, так называемой критической длине трещины. Для различных материалов при определенных значениях Е, $ и напряжения б существует своя критическая длина трещины.

Таким образом, энергетический подход предложенный А.Гриффит-сом, позволяет рассматривать изменение энергии в целом и на основе этого получить функциональную связь между действующими напряжениями и длиной трещины.

Поначалу теория Гриффитса встретила некоторые возражения. Наиболее существенные из них были связаны с неопределенностью величины поверхностной энергии, а также с тем, что предсказываемая теорией связь длины трещины и разрушающих напряжений в экспериментах с пластичными материалами не подтверждалась.

Однако, несмотря на возражения, теория Гриффитса получила должное понимание и дальнейшее развитие в целом ряде работ выполненных, в основном, в период с 1922 по 1960 год. Так, согласно сведениям, приведенным в работе [373, Смекал [38,39] (1922 г.) и Вейбулл [40] (1939г.) признали необходимость учета исходных трещин и других дефектов при анализе прочности материалов; Зенер и Холломон [41] (1944 г.) впервые увязали теорию Гриффитса с хрупким разрушением металлов; Орован [42] (1945 г.) доказал наличие существенной пластической деформации на поверхностях хрупкого излома и в работе [43] (1955 г.) показал, что видоизмененное условие хрупкого разрушения по Гриффитсу является не только необходи-

мым, но и достаточным условием распространения трещины; к такому же заключению независимо от Орована пришел Ирвин [44](1948 г.), который, кроме того, доказал, что энергетический подход Гриффитса эквивалентен анализу интенсивности напряжений в области перед трещиной [453 (1957 г.); в 1948 году Мотт [46] впервые сформулировал условия динамики распространения трещин; Хилл [47], Аллен и Саусвел [48], Ли [49], Нейбер [50] (1950 - 1961г.г.), провели исследования пластического перераспределения полей напряжений и деформаций у надрезов; Холт и Макклинток [51] (1956 г.) первыми разработали пластический анализ полей напряжений и деформаций для острых трещин при сдвиге, а Макклинток [52] в 1958 году этот анализ распространил на вязкое разрушение.

Закономерным итогом этих исследований явилось создание системы специальных испытаний на вязкость разрушения высокопрочных сталей при использовании образцов с искусственными дефектами типа трещин и их испытании в наиболее жестких условиях с определением специальных параметров, характеризующих вязкость разрушения исследуемого материала (1959г.).

Полезный вклад в развитие идей А.Гриффитса в тот же период и в последующие годы, вплоть до настоящего времени сделан в работах целого ряда отечественных авторов и в первую очередь, в работах Алымова В.Т., Андрейкива А.Е., Баренблата Г.И., Васильченко Д.С.,Григорьева Р.С., Дроздовского В.А., Ивановой В.С., Качанова Л. М., Ков-чика С.Е., Копельмана Л. А., Кошелева П.Ф., Красовского А.Я., Ларионова В. П., Лебедева А.А., Леонова М.Я., Махутова Н. А., Маркочева

B. М., Морозова Е. М., Панасюка В. В., Партона В. 3., Работнова Ю. Н., Се-ренсена С. В., Слепяна Л.И., Черепанова Г. П., Шура Д. М., Фридмана

C. В., Яремы С. Я. и многих других.

Чрезвычайно важным этапом развития теории трещин явились работы Ирвина и Орована, в которых была сформулирована концепция квазихрупкого разрушения металла. Как отмечено выше, наиболее существенным возражением против теории Гриффитса являлось то обстоятельство, что для пластичных металлов в выражении (1.2), характеризующем условие разрушения, константа материала оказывалась значительно больше, чем поверхностная энергия У. Анализируя это обстоятельство, вначале Орован [42,43], а затем, Ирвин [44,45] установили, что большинство металлов, проявляющих достаточную пластичность при стандартных испытаниях на растяжение, при наличии трещин разрушают-

ся по квазихрупкому механизму, т. е. при разрушении таких металлов в ограниченной области перед трещиной возникает пластическая деформация. С учетом этого было высказано предположение, что при разрушении металлов энергетический баланс создается главным образом освобождающейся упругой энергией и энергией, затраченной на пластическую деформацию при распространении трещины, при этом доля энергии пластической деформации дает преобладающий вклад в работу, необходимую для образования поверхностей трещины. По этой причине критическое значение высвобожденной энергии оказывается значительно больше величины 2^ в выражении (1.2). Правомерность предположения о доминирующей роли работы пластической деформации подтвердилась впоследствии вычислениями Дж.Гудьера [53], который на основе модели Дагдейла [54] показал, что для макроскопических трещин "...преобладает именно работа, произведенная при пластическом деформировании, как это имеет место при обычных испытаниях на растяжение пластичных материалов". Вейс В. и Юкава С. [37] также отмечают, что "... среда, если она влияет на прочность и вязкость при разрушении, то должна воздействовать скорее на способность материала пластически деформироваться, нежели изменять величину поверхностной энергии." При этом, авторы работы [37] считают, что пластическая работа в 103...104 раз больше поверхностной энергии. По данным авторов работы [55] значения энергии пластической деформации для металлов находятся в пределах 106... 108 Эрг/см2 (10~1.. .10 Дж/см2), в то время как поверхностная энергия составляет лишь 102...103 Эрг/см2 (10"5...10~4 Дж/см2).

Учитывая, что предсказываемая теорией Гриффитса функциональная связь между напряжением и длиной трещины хорошо подтверждается экспериментально и для пластичных материалов, Орован предложил к поверхностной энергии У в выражении (1.2) добавить работу пластической деформации <*р и, таким образом, условие квазихрупкого разрушения приобретает вид :

бс = [ Е(2* + *р)/(я;1с) ]1/2 , (1.3)

где бс;1с - напряжение и длина трещины при неустойчивом разрушении.

При этом оказалось, что энергия, затраченная на пластическую деформацию перед трещиной, не зависит от начальной длины трещины и, следовательно, является такой же характеристикой сопротивления металла разрушению, как и поверхностная энергия для абсолютно упруго-

го материала.

Учитывая, что поверхностная энергия на несколько порядков меньше работы пластической деформации, составляющей 2К в выражении (1.3) можно пренебречь и тогда условие квазихрупкого разрушения металлов может быть представлено в виде:

бс = [ ЕУР/(К10) 31/2, (1.4)

Подход Ирвина аналогичен подходу Орована, но был ориентирован на доказательство возможности применения линейно-упругого анализа поля -напряжений и перемещений перед фронтом трещины для случая, когда разрушению предшествует пластическая деформация в вершине трещины.

Результаты линейно-упругого анализа, выполненного Ирвиным [56] по методу Вестергаарда [57] для сквозной трещины нормального отрыва, показывают, что при сравнительно небольших растягивающих напряжениях пластические деформации возникают в малой зоне перед трещиной, как схематично показано на рис. 1.1.

Рис.1.1. Область в вершине трещины [56]

б. =

б„

Кт

|/2Яг

К1

|/Йсг

«I

ьху

СОБ

СОБ

0

2

8

БШ

9 3

1 - - БШ - 0

0 3 1 + Б1п - Б1П — 0

0

2

СОБ

2

0 3

СОБ

2

|/2Лг

б2 = д ( бх + бу ) - плоская деформация, где д - коэффициент Пуассона.

) (1.5)

(1.6)

Линия фронта или вершина трещины проходит через центр пластической зоны. Поверхности трещины, представляющие собой свободные от напряжений границы тела позади фронта трещины, в основном, определяют распределение напряжений перед фронтом трещины. Остальные границы тела и внешние силы влияют только на интенсивность напряжений в окрестности трещины.

Вблизи вершины трещины напряженное состояние на основе линейного анализа [56] описывается выражениями (1.5) и (1.6).

Перемещение по направлению оси У в плоскости трещины характеризует упругое расхождение ее поверхностей и может быть найдено из выражения :

Еу = (2К]/я) (1 - (1.7)

где Е - модуль упругости материала.

Поле напряжений вблизи фронта трещины отрыва может соответствовать либо плоскодеформированному, либо плосконапряженному состоянию. Для трещин нормального отрыва в условиях плоской деформации напряженное состояние является трехмерным (объемным) и однородным по оси Ъ в области перед трещиной, которая достаточно большая по сравнению с зоной пластической деформации. По этой причине пластическая зона также находится в условиях плоской деформации и ее размер зависит от степени стеснения этой зоны упругим окружающим металлом. Если трещина сквозная, т.е. ее фронт проходит через всю толщину сечения, то условия плоской деформации вблизи свободных поверхностей сечения не выполняются даже в том случае, если размер пластической зоны небольшой. Анализ этого обстоятельства обычно ограничивается рассмотрением так называемого обобщенного плоского напряженного состояния, т.е. предполагается, что б2 = 0. В этом случае выражения (1.5... 1.7) остаются справедливыми, а напряжения б7 принимают усредненными по толщине. Плоское напряженное состояние допускает большие касательные напряжения и, следовательно, в этом случае при напряжениях бх и бу, соответствующих плоской деформации, размер пластической зоны оказывается больше.

Параметр К! в выражениях (1.5 и 1.7) является коэффициентом интенсивности напряжений для поля напряжений в окрестности трещин нормального отрыва и не зависит от координат г и 0.

Из анализа размерностей следует, что коэффициент интенсивности К] пропорционален величине внешних сил, зависит от формы тела и размера трещины. Следовательно, коэффициент интенсивности напряже-

ний можно рассматривать как параметр, который отражает перераспределение напряжений в теле при образовании трещин и характеризует вид и величину усилий, передаваемых через упругую область вблизи трещины. -

Из выражения (1.5) следует, что параметр Кг есть предел величины бу = (2лг)1/2 при у = 0, г 0. Этот предельный переход можно использовать для определения параметра К!. Так например, в рассматриваемом случае бесконечной пластины, нагруженной однородным напряжением в направлении, перпендикулярном плоскости сквозной трещины длиной 21 (см. рис.1.1) выражение для определения параметра К! имеет вид:

^ = 6Ы 1)1/2. (1.8)

В других случаях в выражение для определения коэффициента К! необходимо ввести поправочный множитель У, с помощью которого учитывается отмеченная выше зависимость параметра К! от схемы внешних сил, формы тела и размера трещины, т.е. в общем виде имеем :

^ = 6Ы1)1/2 У, (1.9)

Поправочный множитель У определяют в виде безразмерной функции упругой податливости, которую находят в результате К-тарировки исследуемых образцов.

На основе результатов линейно-упругого анализа Ирвин предложил использовать коэффициент интенсивности напряжений К! в качестве характеристики критического состояния, при котором происходит разрушение тела с трещиной. В отличии от энергетического такой подход получил название силового, т.к. в нем используются силовые параметры, характеризующие напряженно-деформированное состояние тела в области перед трещиной. Критическое состояние при таком подходе формулируется следующим образом - разрушение наступает тогда, когда значение коэффициента интенсивности напряжений перед трещиной достигает критической величины, и для рассматриваемого примера на рис. 1.1 критическое состояние может быть записано в виде:

К1с = 6С(Л1С)1/2 (1.10)

С другой стороны, с учетом эквивалентности высвобожденной упругой энергии С и работы пластической деформации Ур, энергетическое условие распространения трещины, выраженное уравнением (1.4), можно представить как:

бс = [Е'С1с / (Я1С)]1/2, (1.11)

где Е'= Е - модуль упругости при плоском напряженном состоянии,

Е' = Е / (1-м2) ~ модуль упругости при плоской деформации. Представляя выражение (1.11) в виде

Е'С1о = бс2Ы1с), (1.12)

и сравнивая (1.12) с (1.10), получаем:

Е'С1о = К1с2. (1.13)

Уравнение (1.13) показывает эквивалентность энергетического и силового подхода к анализу квазихрупкого разрушения, т.е. получаем:

ЕСс = Кс2, (1.14)

для условий плоского напряженного состояния и

ЕС1с/(1-я2)=К1с2 (1.15)

при плоской деформации.

В настоящее время наиболее широко используется силовой подход, т.к. имеет более понятные предпосылки разрушения. Однако, подход на основе упругого анализа напряжений не позволяет в должной мере учесть явления пластичности металла в трещине. Считается, что поле напряжений перед трещиной, где материал в процессе нагружения пластически деформируется, можно описать с помощью упругого распределения напряжений с особенностью у кончика трещины. Такая модель при оценке вероятности разрушения для любого реального случая приводит к той или иной ошибке, связанной с пластичностью в области перед трещиной. Принято также считать, что если явлениями пластичности можно пренебречь по сравнению с процессами в упругой области перед трещиной, то ошибка мала и ею также можно пренебречь. Увеличение отношения пластически деформированного объема к объему, который находится в упругом состоянии, приводит к росту ошибки. Однако, величина ошибки зависит не только от размеров пластического и упругого объема, но и от соотношения разрушающих напряжений и предела текучести, а также - от напряжений и деформаций внутри пластической зоны, которые, в свою очередь, зависят от характеристик деформационного упрочнения материала [58,59,60]. Кроме того, изменение характера разрушения от излома при плоском напряженном состоянии к излому при плоской деформации также сопровождается коренным изменением размеров пластической зоны [61,62]. При этом анализ на основе механики разрушения, приемлемый в жестких условиях плоской деформации, может привести к ошибочным выводам в случае разрушения при плоском напряженном состоянии.

Таким образом, при использовании силового подхода для оценки вероятности разрушения необходимо в первую очередь обеспечить такие

условия анализа, при которых ошибка, вносимая пластическим течением, либо была бы незначительной, либо учитывалась введением соответствующих поправок. Считается, что поле напряжений будет адекватно описываться линейной теорией упругости, если размеры пластической зоны малы по сравнению с длиной трещины и остальным поперечным нетто-сечением.

Требование максимально возможного стеснения зоны пластичности в достаточной мере удовлетворяются лишь в условиях плоского деформированного состояния металла при разрушении. Установлено [37], что для достижения состояния плоской деформации должно соблюдаться условие:

(2Ш)(бс/б0>2)2 > 10, (1.16)

где t - толщина сечения , 1 - полудлина трещины,

бс;б0.2 ~ разрушающие напряжения и предел текучести. Дополнительные возможности уменьшения ошибки, связаной с пластичностью в трещине, появляются при использовании в формулах для определения критического значения коэффициента интенсивности напряжений поправки на пластичность. Для этого Ирвин [62,64] предлагает действительную длину трещины 1 увеличить на размер пластической зоны гу и в расчетах коэффициента интенсивности использовать длину условной (эквивалентной) трещины 1у, равной :

1У = 1 + гу. (1.17)

Граница пластической зоны принимается в виде окружности с радиусом г и величина поправки должна соответствовать радиусу пластической зоны, в пределах которой бу = бт, т.е. :

гу = (1/2Ж) / (К| /бт )2. (1.18)

Влияние условий плоской деформации на повышение нормальных напряжений, необходимых для начала текучести, можно учесть, если принять :

бт = |/~3 б0.2. (1.19)

где б0.2 ~ предел текучести материала по данным стандартных испытаний на растяжение. Согласно концепции тонкой пластической зоны, принятой в модели Дагдейла [54], величина поправки на пластическую зону протяженностью с1у равна :

йу/2 = Ы/Ш/^/б,)2. (1.20)

На основе той же модели зоны текучести и данных А.Уэллса о

постоянстве критического раскрытия трещины как в условиях плоского деформированного, так и плоского напряженного состояния, в работе [56] показано, что при линейном анализе напряжений для малой пластической зоны протяженностью 10 лучше использовать поправку вида :

10/3 = (К/24)(К/бт)2 (1.21)

Сравнение этой поправки с выражением (1.18) для гу показывает, что гу больше 10 на 18% [56].

В работе [36] отмечается, что критические значения коэффициента К, полученные без учета поправки на пластическую зону, оказываются ниже значений, вычисленных с учетом поправок. При этом, разница в значениях К с ростом отношения бс/бт в диапазоне от 0.4 до 0.8 увеличивается примерно одинаково для каждой из поправок, определяемых по выражениям (1.18 и 1.20), и, соответственно, составляет от 4 до 20 %. Эти данные, как и следовало ожидать, подтверждают возрастающую роль поправки на пластичность при увеличении разрушающих напряжений.

Приведенные выше поправки получены на основе упрощающего допущения, согласно которому пластическая зона перед трещиной рассматривается как простое продолжение трещины, т.к. считается, что зона текучести не несет нагрузки. В действительности пластическая зона несет нагрузку, напряжения от которой сопоставимы с пределом текучести материала. Поэтому более перспективными представляются поправки, учитывающие напряжения в пластической зоне в виде некоторого усредненного значения б0 [63]. Вопрос о величине напряжений, действующих в зоне пластичности, чрезвычайно сложен, так как определить их аналитически или экспериментально в настоящее время не представляется возможным. Поэтому считают, что при небольших нагрузках деформация в пластической зоне мала и б0 можно принять равными пределу текучести материала. При более высоких нагрузках деформации возрастают и на величину напряжений может повлиять деформационное упрочнение. В этом случае значение б0 будет превышать предел текучести, а максимальное значение б0 может достигать предела прочности материала. В общем виде напряжение пластического течения б0, которое по мнению авторов работы [64] лучше было бы считать напряжением пластической неустойчивости в зоне текучести, принимают с учетом условия: бт < б0 < бв.

При определении вида поправки с учетом напряжений пластической неустойчивости в зоне текучести Андерсон и Салливан [65] использо-

вали приближенное решение упругой задачи, что вряд ли можно считать корректным при относительно высоких значениях приложенных напряжений [63]. Более рациональными являются поправки, основанные на модели Леонова-Панасюка-Дагдейла, предлагаемые в работе [66].

Однако, независимо от используемого решения, при определении поправки возникают затруднения, связанные с определением величины напряжения б0. В настоящее время предложены некоторые варианты вычисления б0 по известным значениям бт и бв для сталей низкой и средней прочности, но эти предложения, по мнению их авторов [63,64], пока имеют лишь предварительный характер.

Таким образом, концепция квазихрупкого разрушения предусматривает два эквивалентных подхода - энергетический и силовой. Основная особенность энергетического подхода состоит в необходимости определения критического значения интенсивности высвобожденной энергии упругой деформации при продвижении трещины на единицу длины. Силовой подход основан на линейно - упругом анализе поля напряжений перед трещиной и для оценки вероятности разрушения необходимо определить критическое значение коэффициента интенсивности напряжений для исследуемого типа трещины. Основное ограничение силового подхода состоит в том, что упругий анализ поля напряжений не учитывает влияния пластической зоны перед трещиной на процесс разрушения. Тогда как Лю Г. [37], например, считает, что разрушение "...вызывается напряжениями и деформациями именно внутри пластической зоны. Упругие напряжения являются лишь мерой или своеобразным индикатором напряжений и деформаций в пределах пластической зоны." Это обстоятельство делает силовой подход приближенным, т.к. уже в основе его присутствует погрешность, связанная с пластичностью металла перед трещиной. Полностью устранить эту погрешность нельзя. Применение существующих рекомендаций в виде требований по толщине образцов, достаточной для выполнения условий плоской деформации, или введение в расчеты поправки на пластичность, для решения практических задач зачастую уже само по себе проблематично, т.к. не известно при каком напряженно - деформированном состоянии будет развиваться разрушение и какова при этом будет протяженность пластической зоны. Кроме того, совершенно очевидно, что поправки на пластичность в виде формального увеличения длины трещины явно недостаточны, т.к. не отражают физико-механических явлений в пластической зоне, которые предопределяют характер развития трещины. Более пер-

спективными являются поправки, в которых учитываются напряжения, действующие в зоне текучести, что отмечается в ряде работ отечественных и зарубежных авторов.

1.2.2. Критерии распространения трещины в металлах

Как было отмечено выше, согласно теории А.Гриффитса развитие разрушения происходит при условии, если высвобожденная энергия упругой деформации достигает некоторого значения 7.4, соответствующего энергии образования двух единичных поверхностей трещины. Поверхностная энергия К является константой материала, характеризует упругое взаимодействие атомов кристаллической решетки и, по Гриффит-су, является мерой сопротивления разрушению абсолютно упругого материала. Однако разрушение металлов, с которыми приходится иметь дело в действительности, в большинстве случаев носит квазихрупкий характер, т. к. сопровождается пластическим течением в вершине трещины.

Орован [42,43] и Ирвин [44,45], развивая концепцию квазихрупкого разрушения, показали, что энергетический подход Гриффитса применим и для реальных металлов, если учесть работу пластической деформации в вершине распространяющейся трещины. С учетом этого, выражение баланса энергии при квазихрупком разрушении, будет иметь вид:

С = 2Г + (Гр > (1.22)

где Ур - работа пластической деформации в вершине трещины,

необходимая для продвижения трещины на единицу длины.

Также было показано, что работа пластической деформации на несколько порядков больше поверхностной энергии.

Учитывая это и пренебрегая составляющей 24 в выражении (1.22), выражение баланса энергии при квазихрупком разрушении можно представить в виде :

а = (1.23)

Ирвин [44] предложил критическое значение интенсивности высвобожденной упругой энергии й использовать в качестве критерия вязкости разрушения, который характеризует энергию, необходимую для нестабильного роста трещины или, как это следует из выражения (1.23), - работу пластической деформации при образовании трещины единичной длины. Параметр С часто представляют как трещинодвижущую

силу, необходимую для увеличения трещины на единицу длины.

При этом считают, что эта сила достигает критического значения Сс в момент начала роста трещины.

Из условия эквивалентности энергетического и силового подхода следует, что критическое значение коэффициента интенсивности К, характеризующее упругое поле напряжений и деформаций в области перед трещиной, также может быть принято в качестве силового критерия вязкости при квазихрупком разрушении металла.

Этот критерий начала распространения трещины, полученный в условиях плоской деформации, когда является справедливым линейно-упругий анализ поля напряжений перед трещиной нормального отрыва, обозначается К1с ив настоящее время принят в качестве основного критерия вязкости материала.

Если условия плоской деформации в области перед трещиной не выполняются и разрушение развивается по механизму, отличному от механизма нормального отрыва, то силовой критерий вязкости разрушения обозначается Кс и представляет собой условный критический коэффициент интенсивности напряжений.

В пределах точности определения критерий К1с от размеров образца не зависит, но в большой степени зависит от его толщины. В связи с этим, характеристику К1с принято считать константой материала, которая соответствует минимальному значению параметра Кс при заданных условиях испытания.

Критерий К]с зависит также от температуры испытаний, скорости нагружения и физико-механического воздействия окружающей среды. Причем зависимость К1с от перечисленных факторов проявляется более существенным образом, чем для других механических характеристик материала, определяемых при обычных испытаниях без учета положений механики разрушения.

Выше было отмечено, что условия применения основного критерия вязкости К1с ограничиваются состоянием плоской деформации, когда возникает максимально возможное стеснение пластических деформаций перед трещиной. Такое состояние достигается при определенной толщине сечения. Однако, для большинства конструкционных сталей, обладающих достаточной пластичностью, толщина образцов, при которой достигаются условия плоской деформации, зачастую существенно превышает толщину элементов реальных конструкций и анализ разрушения с позиции критерия К1с в таких случаях оказывается нецелесообразным,

либо неэкономичным.

В работе [130] отмечается, что "... силовой критерий Ирвина и эквивалентный ему энергетический критерий Гриффитса в полной мере решают вопрос о предельном равновесии упругого тела с трещиной.

Тем не менее, существуют и другие критерии разрушения, из которых в настоящее время наибольшее распространение получил деформационный критерий - критическое раскрытие трещины 6С.

Котрелл А. [71] и Уэллс А. [723 независимо друг от друга предположили, что распространение трещины начинается тогда, когда ее раскрытие в вершине достигает критического значения 6С, характерного для данного материала и конкретных условий испытания.

Понятие критического раскрытия трещины на основе модели Леонова - Панасюка было также введено в работах [213,214], а в работах [54,215] этот критерий был распространен для случая, когда в вершине трещины возникает развитая пластическая деформация.

При наступлении общей текучести материала в зоне разрушения критическое раскрытие трещины определяется по выражению [36]:

6С - (8б0.21/ЛЕ)1п 8ес(Ябс/2б0. 2). (1-24)

где 1 - расчетная длина трещины, бс,б0.2 ~ соответственно,

разрушающее напряжение и предел текучести материала. Если разрушение происходит при напряжениях ниже предела текучести, то:

5С « (Лбс21с)/(Еб0.2>- (1.25)

Для плоского напряженного состояния при условии, что критическая величина высвобожденной упругой энергии в представлена как работа, совершаемая напряжением 60\% на участке смещения 5С, получаем

8С = Сс/б0.2 (1.26)

При этом, по данным А.Уэллса [56] соотношение

5С = 4Сс/кб02, (1.27)

не зависит от того, рассматриваются ли условия плоской деформации или плоского напряженного состояния."

Связь критического раскрытия 6С с основным параметром вязкости К1с может быть представлена в виде :

5С = К1с2/(Еб0.2). (1.28)

В настоящее время критическое раскрытие 8С используется как критерий сопротивления металла распространению трещины, смысл которого дан Ю. Н. Работновым в следующей трактовке [130]: "... у конца трещины развиваются большие пластические деформации, соответствую-

щая упруго-пластическая задача перестает быть линейной, граничные условия должны удовлетворяться на деформированной поверхности, в следствие чего, сингулярности, свойственные упругим и пластическим полям, в конце бесконечно узкого разреза исчезают и, таким образом, критерий 6С представляет собой интегральную характеристику пластической деформации, при которой нарушается сплошность материала."

Там же [1303 отмечается, что"... были предприняты попытки построения теории квазихрупкого разрушения путем решения упруго-пластической задачи о напряженном состоянии в вершине трещины. Такого рода задачу для частного случая продольного сдвига при отсутствии упрочнения материала решил Мак-Клинток [224]. В общем виде с учетом упрочнения задача была решена Черепановым [225]. В работе [76] показано, что зона в конце трещины, определяемая условиями

р « г « <3; р « г < Л (1.29)

с асимптотическим линейным упрочнением тела с трещиной, у вершины которой имеется развитая пластическая зона, совпадает с зоной конца трещины в теле, нагруженном упруго-пластически. Размер этой зоны определяется условием

й « г « I, (1.30)

где г - радиус зоны, й - характерный линейный размер пластической области в критическом состоянии, Ь- характерный линейный размер тела, т. е. длина трещины или расстояние ее конца от границы тела.

Из этого следует, что для зоны, определяемой условием (1.30), должна существовать постоянная, которая однозначно определяет момент разрушения тела с трещиной как критический коэффициент интенсивности напряжений. Иначе говоря, любой момент процесса разрушения определяется только свойствами материала, прилегающего к вершине трещины, потому что напряжения и деформации достигают некоторого критического состояния только у вершины трещины."

С учетом этого было предложено условие разрушения, содержащее структурный линейный параметр й [243,2441:

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Реморов, Владимир Евгеньевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие общие выводы:

1) Характер изменения температуры в точке регистрации теплового импульса зависит, прежде всего, от степени локализации пластических деформаций в зоне разрушения, а также - от знака и величины упруго- пластических деформаций при зарождении и развитии трещины. При этом, появление на кривой изменения температуры характерного "скачка", "перегиба" или импульса временной нестабильности трещины соответствует моменту разрушения, что позволяет выделить на кривой теплового импульса участки, характеризующие изменение температуры в период упругой и пластической деформации до разрушения, а также -участки, соответствующие изменению температуры в результате работы пластической деформации металла при развитии трещины.

2) В отличие от метода деформационных характеристик разработанная методика использования теплового эффекта пластической деформации в зоне разрушения позволяет определять значения удельной работы развития трещины при метанестабильном разрушении образцов исследуемых марок стали на участке перед надрезом.

При этом, в средней части по высоте образцов получены близкие значения удельной работы развития трещины и критического коэффициента интенсивности напряжений при использовании существующих подходов и метода теплового импульса.

3) При разрушении в условиях плоской деформации наблюдается близкое соответствие и прямолинейная связь с коэффициентом корреляции 0.9 между значениями критического коэффициента интенсивности напряжений К1с, трещинодвижущей силы С1с и силы сопротивления разрушению ЕрИ, полученными при стандартных испытаниях и методом теплового импульса.

4) При разрушении в условиях плоского напряженного состояния наблюдается близкое соответствие и линейная связь с коэффициентом корреляции в пределах 0.7.0.96 между значениями критического коэффициента интенсивности напряжений Кс и удельной энергии разрушения Сс, полученными при стандартных испытаниях, по критическому раскрытию трещины и методом теплового импульса. При этом, степень соответствия рассматриваемых показателей вязкости и величина коэффициента корреляции возрастают при более полном учете пластичности металла перед трещиной.

5) Достоверность оценки силовых и энергетических характеристик трещиностойкости по разработанной методике использования теплового эффекта при разрушении в условиях предельно локализованной и развитой текучести находится на уровне достоверности определения этих характеристик с применением существующих подходов.

6) Понижение значений удельной работы развития трещины и критического коэффициента интенсивности напряжений, полученных методом теплового импульса при гидростатических испытаниях труб, вполне согласуется с уменьшением критической величины относительной глубины трещины в корне надреза, выявленным путем фрактографического анализа, и тем самым, достаточно адекватно отражает снижение пластичности металла исследуемых труб в интервале температур вязко-хрупкого перехода.

7) Результаты исследований, выполненных с использованием разработанной методики оценки трещиностойкости по тепловому эффекту в зоне разрушения, показывают принципиальную возможность создания единого подхода к анализу сопротивления разрушению в условиях локализованной и общей текучести на основе единого показателя - удельной работы развития трещины, обеспечивающего наиболее полный учет пластичности металла в зоне разрушения и пригодного для практического использования как при оценке качества и выборе металла для конкретных условий эксплуатации, так и при анализе стойкости против разрушения конструкций, машин и механизмов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленными задачами создана достаточно эффективная система технических средств для регистрации импульса тепла, возникающего при разрушении.

Разработана принципиально новая методика использования теплового эффекта пластической деформации для оценки трещиностойкости металла, которая, в отличие от методики, предложенной А.Уэллсом и используемой в настоящее время, позволяет ^ осуществлять оценку не только общих затрат энергии при разрушении, но и, что особенно важно, обеспечивает возможность оценки затрат энергии на развитие трещины как в условиях предельно локализованной, так и общей текучести металла в зоне разрушения.

В результате моделирования с использованием разработанных технических средств и методики регистрации теплового импульса установлено, что расчетная модель мгновенного плоского источника достаточно адекватно описывает процесс распространения тепла, выделяющегося при разрушении в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния и, следовательно, эту модель можно использовать для определения количества тепла, выделенного в результате пластической деформации металла в зоне разрушения.

Разработанная методика впервые позволила выявить общие закономерности формирования теплового эффекта при разрушении, которые вполне адекватно современным представлениям механики разрушения отражают процессы упругого деформирования и образования пластических зон при зарождении и развитии трещин в металлах и показывают, что характер изменения температуры в точке регистрации теплового импульса зависит, прежде всего, от степени локализации пластических деформаций в зоне разрушения, а также - от знака и величины упругих и пластических деформаций в период зарождения и развития трещины.

Также впервые установлено, что появление на кривой изменения температуры в точке регистрации теплового импульса характерного скачка, перегиба или импульса временной нестабильности трещины соответствует моменту разрушения рассматриваемого сечения, что позволяет выделить на кривой теплового импульса участки, характеризующие изменение температуры в период упругой и пластической деформации до разрушения, а также - участки, соответствующие изменению температуры в результате работы пластической деформации металла при развитии трещины.

Путем сравнительных испытаний показано соответствие между затратами энергии на развитие трещины, измеренными по разработанной методике использования теплового эффекта и методом деформационных характеристик.

Впервые показана возможность определения работы развития трещины по единой методике как в условиях развитой, так и предельно локализованной текучести металла в зоне разрушения при различных схемах нагружения образцов разной формы, размеров и толщины, а также - при испытании в условиях нормальной и низких температур полнопрофильных элементов конструкций и металлопроката.

При этом, также впервые показана возможность регистрации импульса тепла и. следовательно, определения работы развития трещины одновременно в нескольких сечениях нагружаемого образца, что способствует повышению надежности оценки за счет дублирования результатов измерения, а также позволяет произвести оценку скорости развития трещины и построить кривые сопротивления разрушению.

В результате стандартных испытаний по ГОСТ 25.506-85 трех партий цилиндрических и партии плоских образцов из стали М76 установлено близкое соответствие и наличие прямолинейной связи с коэффициентом корреляции, равном 0.9, между критическими значениями трещи-нодвижущей силы С1с и силы сопротивления разрушению Ити, принятой в качестве энергетического эквивалента удельной работы развития трещины арТИ, измеренной по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения; а также - между критическими значениями коэффициента интенсивности напряжений К1с, полученными в условиях предельно локализованной текучести при стандартных испытаниях и методом теплового импульса.

В условиях развитой текучести впервые установлено близкое соответствие и линейная связь с коэффициентом корреляции в пределах 0.7.0.96 между критическими значениями удельной энергии разрушения Сс, полученными на основе существующих подходов и по тепловому эффекту пластической деформации, а также - между критическими значениями коэффициента интенсивности напряжений Кс, полученными по ГОСТ 25.506-85, по критическому раскрытию 8С и методом теплового импульса.

Близкое соответствие и линейная корреляция с коэффициентом в пределах 0.6.0.7 установлена также между критическими значениями «Ьинтеграла, полученными при стандартных испытаниях, по работе разрушения и методом теплового импульса.

Результаты стандартных испытаний показывают, что значения удельной работы развития трещины, полученные по предлагаемой методике, могут быть использованы для определения силовых и энергетических характеристик трещиностойкости. При этом достоверность оценки характеристик трещиностойкости находится на уровне достоверности их определения при использовании существующих подходов.

По сравнению с существующими подходами разработанная методика использования теплового эффекта при разрушении для оценки сопротивления развитию трещин имеет следующие преимущества:

1) Оценка сопротивления разрушению производится по удельной работе развития трещины, которая, как известно, является энергетическим эквивалентом наиболее обоснованного в физическом отношении показателя сопротивления разрушению - работы пластической деформации в зоне текучести перед трещиной.

2) Полученные значения работы развития трещины можно использовать для определения силовых и энергетических характеристик трещиностойкости и, тем самым, существенно дополнить результаты анализа, связывая их на основе аналитического аппарата современной механики разрушения с действующими напряжениями и размерами дефекта.

3) При определении характеристик трещиностойкости по удельной работе развития трещины не требуется введения поправки на пластическую деформацию металла в зоне разрушения и существенно упрощается методика испытаний.

4) Определение работы развития трещины и характеристик трещиностойкости производится по единой методике как в условиях предельно локализованной, так и развитой текучести металла в зоне разрушения при различных схемах нагружения образцов разной формы, размеров и толщины, а также - при испытании полнопрофильных элементов конструкций и металлопроката.

5) Работу развития трещины и характеристики трещиностойкости можно определять одновременно в нескольких сечениях образца.

6) Наряду с определением показателей сопротивления разрушению появляется возможность для оценки скорости развития трещины и получения данных для построения И - кривых.

В результате выполненных исследований разработаны научно-методические основы определения трещиностойкости металла по тепловому эффекту пластической деформации в зоне разрушения и показана принципиальная возможность создания единого подхода к анализу сопротивления разрушению в условиях предельно локализованной и общей текучести на основе единого критерия трещиностойкости, .наиболее полно учитывающего пластическую деформацию металла перед трещиной и пригодного для практического использования как при оценке качества и выборе металла для конкретных условий эксплуатации, так и при анализе стойкости против разрушения конструкций, машин и механизмов.

Таким образом, совокупность результатов исследований, полученных в данной работе, является новым перспективным вкладом в развитие экспериментальной механики разрушения, обеспечивающим более эффективное решение крупной научной проблемы анализа сопротивления разрушению малоуглеродистых сталей и элементов конструкций в условиях локализованной и общей текучести.

В течение всего периода выполнения данной работы результаты исследований, а также разработанные технические средства и методика измерения импульса тепла при разрушении, вызывали определенный интерес как в нашей стране (см. Прилож., п.9, стр. 165.177),так и за рубежом (см. Прилож., п.9, стр.178).

Полученные в работе научные результаты и разработки были переданы для использования на практике в АО "Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (см. Прилож., п.9, стр.179); по заказу АО "Кузнецкий металлургический комбинат" были использованы при создании опытно-промышленного варианта автоматизированной системы контроля трещиностойкости металла железнодорожных рельсов (см. Прилож., п.9, стр.180); а также были использованы для выявления причин разрушения сварных швов резервуаров при серийном изготовлении их методом рулонирования на ОАО "Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций" (см. Прилож., п.9, стр.181).

Кроме того, технические и методические разработки, а также результаты исследований, полученные в данной работе, в настоящее время используются в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ) и Южно-Кузбасского Высшего Инженерного Колледжа (ЮКВИК) при подготовке инженеров по специальности 29.03.02 "Промышленное и гражданское строительство" и 0711.00 "Динамика и прочность машин" (см. Прилож., п.9, стр.182).

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Реморов, Владимир Евгеньевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Парис П., Си Дж. Анализ напряженного состояния около трещин // Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер с англ. под ред. Б. А.Дроздовского. -М.: Мир, 1968.- с. 64-142.

2. Давиденков Н. Н. Проблема удара в металловедении. - М.: Изд-во АН СССР, 1938,-114с.

3. Давиденков Н.Н.Динамические испытания металлов. - М.; Л.: Госиздат, 1929.-368с.

4. Макклинток Ф..Аргон А. Деформации и разрушение металлов. М,: Мир,1970.-443с.

5. Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. с англ. под ред. Б.А.Дроздовского // М.: Мир, 1968.-552с.

6. Баско Е. М., Соколюк Л. В. Влияние вида нагружения и температуры на характеристики трещиностойкости строительных сталей. //Заводская лаборатория. - 1990. -N4. -с. 81-84.

7. Куркин С.А., Лукьянов В.Ф. Оценка свойств тонколистового металла при двухосном растяжении // Сб."Надежность сварных соединений и конструкций". -1967, Машиностроение.-с.23-33.

8. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. М.: Машиностроение, 1976.-184с.

9. Clausing D.P. Effect of Plastic Strain State on Ductility and Toughness //Inter.I. of Fracture Mech.-1970.- 6.-Nl.-P.71-85.

10. Борисов П.П., Анучкин М.П. Методика исследования сопротивляемости стали хрупкому разрушению при нагружении с различным запасом упругой энергии. // Заводская лаборатория. -1965.-N5.-с.103-106.

i

11. Красовский А.Я., Красико В. Н. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. -Киев: Наукова думка, 1990. -170с.

12. Берман А. Ф. Особенности развития продольных трещин в толстостенных трубах.// Проблемы машиностроения и надежность машин. -1996. -N4. -с.57-62.

13. Марголин Б.3., Швецова В.А., Сергеева М.А. Анализ некоторых проблем хрупкого разрушения ОЦК-металлов. // Проблемы прочности. -1994. -N7. -с.3-21.

14. Горынин И. В. Влияние наклепа на хрупкость низкоуглеродистой стали / В кн. "Металловедение".-Л.: Судпромгиз, 1973.-156 с.

15. Mylonas С. The mechanics of brittle fracture // Applied Mec-

hanics. Proceedings of the II-th Int. Congress of Applied Mechanics. -Munich (Germany).- 1964.-P.651-660.

16. Гиренко B.C., Котенко Э.В. Влияние остаточных напряжений и деформационного старения на сопротивляемость стали образованию хрупких трещин // Автоматическая сварка. -1968. -N2. -с.34-37.

17. МасловаЮ. Н., Бочаров В. А., Коростовцева Т. А. Влияние хрома, марганца и режимов термообработки на хладноломкость стали марки 30Х2ГН2 / В сб. "Хладостойкость стали и стальных конструкций" // Новосибирск: Наука. СО АН СССР, 1971.-

с. 179-185.

18. Станкевич О.Ф. Влияние бора на работу разрушения при динамическом изгибе / В сб. "Хладостойкость стали и стальных конструкций" // Новосибирск: Наука. СО АН СССР, 1971.- с. 191-201.

19. Иголкин А.И. 0 некоторых закономерностях влияния легирующих элементов на уменьшение склонности к хрупкому разрушению металлических сплавов. // Металловедение и термическая обработка металлов. -1992. -N4. -с.2-4.

20. Иныиаков H.H. Чувствительность литых углеродистых и низкоуглеродистых сталей к надрезу разной остроты при ударных испытаниях и испытаниях на растяжение широких С-образных образцов. / В сб. "Хладостойкость стали и стальных конструкций" // Новосибирск:Наука. СО АН СССР,1971.- с.152-163.

21. Викулин A.B., Попков A.B., Скобкин В.В. Связь характеристик разрушения и структуры литых и деформированных конструкционных сталей. // Металловедение и термическая обработка металлов. -1991. -N3. -с.18-22.

22. Фархутдинов К.Т., Файрушин Ф.А. Влияние размера зерна в фер-рито - перлитной стали 45 на параметры ее разрушения при ударном нагружении. // Проблемы прочности. -1995. -N 11-12. -с.81-88.

23. Green T.W. Evaluation of Effect of Residual Stresses // Weld.I., Res. Suppl..-1949.-28.-N5.-p.l93s-195s.

24. Wells A.A. Mechanics of Nortch Brittle Fracture // Welding Research (Brit. Welding Research Assn.). -1953. - 7. -N2.-p. 34r-56r.

25. Жемчужников Г. В. К вопросу определения сопротивления стали распространению хрупких трещин / В сб. "Проектирование свар-

ных конструкций". - Киев, Наукова думка. -1965.- с.375-383.

26. Шеверницкий В. В., Жемчужников Г. В. 0 сварных соединениях растянутых элементов металлоконструкций, работающих при низких температурах // Автоматическая сварка.-1957.-N1.-с. 51-55.

21. Жемчужников Г.В., Гиренко B.C. Деформационное старение и хрупкое разрушение металла // Автоматическая сварка. -1964. -N10. -с. 8-13.

28. Жемчужников Г.В., Котенко 3.В., Гиренко В. С. Статическая прочность стыковых соединений с технологическими дефектами // Автоматическая сварка. -1970. -N8. -с. 23-27.

29. Гапченко М.Н. Хрупкое разрушение сварных соединений и конструкций. - М. : Машгиз, 1963.-192 с.

30. Kihara H., Masubuchi M.// I. Weld.-1958.-37. -N4.-p.36.

31. Кихара X. и др. Характеристика зарождения хрупкого разрушения стальных труб / ВИНИТИ, Реферативный журнал. Сварка. Отдель-ныый выпуск, М. : 1970.-N11.-с. 15-18.

32. Иванова В.С. Разрушение металлов. -М. : Металлургия, 1979.-167с.

33. Дроздовский Б. А., Фридман Я.Б. Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей. -М.: Металлургиздат, 1960.-260с.

34. Иванова В. С., Гордиенко J1. К. Новые пути повышения прочности металлов. - М. : Наука, 1964.-118 с.

35. Griffith A.A. The Phenomena of Flow and Rupture in Solids // Philos. Trans. Ray. Soc.. Ser.A.- London.-1921.-221.-p.163-198.

36. Нотт Дж. Основы механики разрушения / Пер. с англ. под ред. В.Г.Кудряшова.-М.: Металлургия, 1978.-256 с.

37. Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения // Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. с англ. под ред. Б. А. Дроздовского. - М. : Мир, 1968.-с. 25-63.

38. Smekal A., Naturwiss., 10, 799 (1922)./Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения.-В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968.-с.25-63.

39. Smekal A., Ciastechnische Berichte, 15, 259(1937)./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968.-с. 25-63.

40. Weibull W. Proc. Roy. Swedish Inst.Engr. Research, 193(151),(1939) / Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. - В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

41. Zener С., Hollomon I.N. Trans. ASM,33,163(1944)./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

42. Orowan Е., Trans.Inst.Engrs.ShipbuiId., Scotland, 1945, p.165./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. - В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

43. Orowan Е. Energy Criterio of Fracture // Weld. Res. Suppl..-1955.- 20.- p.15-75.

44. Irwin G.R. Fracture Dinamics // Fract. Met. .American Society of Metals.-1948.-p. 147-166.

45. Irwin G.R. Analisis of Stress and Strain Wear the End of a Crack Transversing a Plate // ASME Trans. I. Appl.Mech..-1957.-24.-N3.-p.361-364.

46. Mott N.R. Fracture of Metals. Some Theoretical Considerations // Engineering.-1948.-p.16-18.

47. Hill R. The Mathematical Theory of Plasticity // The Oxford Engeneering Science Series. Clarendon Press. London.-1956./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики-разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

48. Allen D.N., Southwell R. Phil.Trtans.Roy.Soc.-1950.- 242 Ap. 379-392. / Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. - В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968. - с. 25-63.

49. Lee E.N., I.Appl.Mechanics, 1952.-19.-p.331./ Привед. no: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

50. Neuber Н. Trans. ASME, Series Е, I. Appl. Mechanics, 28, 544(1961)./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. - В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

51. Hult I.A., McClintock F.A., Ninth International Congress of Applied Mechanics,Brussels, 1956./ Привед. по:Вейс В. ,Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М.: Мир, 1968. -с. 25-63.

52. McClintock F.A., I. Appl.Mechanics. 25, 582(1958)./ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения. -В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.:Мир, 1968.-с. 25-63.

53. Гудьер Дж. Математическая теория равновесных трещин // Разрушение / Под ред. Г.Либовица. -М. :Мир, 1975.-Т. 2. -с. 14-82.

54. Dugdale D.A. Yielding of Steel Sheet Containing Slits // I.Mech. Phys. Solids.-1960.-N8.-p.100-104.

55. Shonert K., Weichert R.. Die Warmetonung des Bruches in Eisen und ihre Abhängigkeit von der Ausbreitungsgeschwindigkeit //Chemie. -Jng.-Techn.-1969. -41.-N5-6, p. 295-300.

56. Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушения // Разрушение / Под ред. Г.Либовица. -М.: Мир, 1976. -Т.3.-с.18-66.

57. Westergaard Н.М. Bearing Pressures on Cracks / ASTME Trans. I.Appl. Mech..-1939.-N6.-p. A49-A53.

58. LiuH.W., GALCIT SM 63-29, California Inst. Technology, July, 1963.

59. Krafft I.M. Fracture Toughness of Mild Steel, Note for ASTM Special Commitee of Fracture Toughness of High-Strength Metallic Materials, Commitee Meeting, Washington, D.C. Dec.17, 1963.

60. Krafft I.M. Correlation of Plane-strain Toughness with Strain Hardening Characteristics for a Low, a Medium and a High-Strength Steel // Appl. Mater. Res..-1964.

61. Irwin G.R. Plastic Zone near a Crack and Fracture Toughness // Proc. 7th Oridinace Mater. Res. Conf. (Sagamore) / Syracus University, Syracuse; N.Y.-1960- p.63-78.

62. Irwin G.R.Relation of Crack Toughness to Practical Application // Weld. I.,Res.Suppl.-1962.-41.-p.519s-528s.

63. Хан Г., Саррат M., Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю.Н. Работнова. -М.:Мир, 1972.- с. 272-300.

64. Даффи А., Эйбер Р., Макси У. О поведении дефектов в сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю. Н. Работнова. - М. : Мир, 1972.-с.301-332.

65. Anderson R. В., Sullivan T. L.. NACA TN. D-3252, 1966./ Привед. по: Хан Г., Саррат М., Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю. Н. Работнова. -М. : Мир, 1972.- с. 272-300.

66. Duffy A.R., Symp. on Line Pipe Research, A.G.A., Dallas, Texas, 17-18 Nov., 1965 / Привед. по: Хан Г. .Саррат M..Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению /Под ред. Ю. Н. Работнова. -М.: Мир, 1972.-с.272-300.

67. Шукмейер А.К., Роуф С.Т. Статические и динамические значения К1С сталей при низких температурах.//Теоретические основы инженерных расчетов.-1969.-N-3. -с.83-90.

68. Вессел Э., Кларк У., Прайл У. Расчеты стальных конструкций с крупными сечениями методами механики разрушения // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю.Н. Работнова. - М. : Мир, 1972.- с. 213-244.

69. Чижик А. А., Ревякин Н. П., Хотмиров В.Г. Некоторые особенности сопротивляемости развитию трещин высокопрочных титановых сплавов // Тр. ЦКТИ.-1975. -Вып.30.- с.35-40.

70. Мороз Л.С. 0 некоторых современных требованиях к оценке прочности машиностроительных сталей // Сб."Проблемы прочности и пластичности твердых тел. "-1979. -Наука, -с. 175-179.

71. Cottrel А.H., Iron and Steel Institute Spec. Rep., 69, 281(1961) / Привед. по: Нотт Дж. Основы механики разрушения. -M.: Мир, 1978.-с.142- 165.

72. Wells A.A. Crack Propogation Symposyum Proceedings, Cranfield College of Aeronautics, 1, 210(1961) / Привед. по: Нотт Дж. Основы механики разрушения. -M. : Мир, 1978. -с. 142-165.

73. Rice I.R. A Path Independent Integral and Apporoximate Analysis of Strain Concentration by Notches and Cracks // Trans. ASME, I.Appl. Mech..-1968-35.-p. 379-386.

74. J-integral estimation procedure / R.Y.Bussi, P.C.Paris,

Y.D.Landes,I.R.Rice // Fracture Toughness.- Philadelphia: ASTM, STP 514, 1972.- p. 40-69.

75. Rice I.R., Paris P.C., Merkle J.C. Some further results of I-integral analysis and estmates // Progress in Flow Growth and Fracture Toughness Testing.-Philadelphia: ASTM STP 536,

1973.-p.231-245.

76. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. -М.: Наука,

1974. -640 с.

77. Сроули Дж., Браун У. Методы испытаний на вязкость разрушения / В кн. Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.:Мир, 1968. -с.213-297.

78. Irwin G.R. Report 5486, US Naval Research Lab., July 27,1960./ Приведено по: Сроули Дж., Браун У.Ф. Методы испытаний на вязкость разрушения. В кн. Прикладные вопросы вязкости разрушения. - М.: Мир, 1968. - с. 213- 297.

79. Krafft J.M., Sullivan A.M., Boyle R.W., Proc. Crack Propagation Symposium, Cranfield, England, Sept. 1961, Vol.1, p.28. / Приведено по: Сроули Дж., Браун У.Ф. Методы испытаний на вязкость разрушения.- В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. -М. : Мир, 1968.-с.213- 297.

80. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика разрушения. -М.: Металлургия, 1979. -278 с.

81. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом нагруже-нии. -М.: Изд-во стандартов, 1982.- 56 с.

82. РД-50-344-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при динамическом нагружении.- М.:Изд-во стандартов, 1983.-51 с.

83. Standard method of test for plane-strane fracture toughness of metallic materials // Annual Book of standards.-Philadelphia: ASTM E 399-74, 1974.-432 p.

84. Boyle R.W., Sullivan A.M., Krafft I.M., Welding Journal Research Supplement, 41(9), 428s(1962)/ Приведено по: Сроули Дж., Браун У.Ф. Методы испытаний на вязкость разрушения.-В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения.-М.: Мир, 1968.-с.213-297.

85. Писаренко Г. С. и др. Об актуальных задачах исследования несущей способности криогенных сосудов давления // Проблемы прочности. -1970. - N8.-с. 3-13.

86. Лившиц Л.С., Рахманов А.С. Об определении ударной вязкости при низких температурах // Заводская лаборатория. -1958.-XXIV.-N5.- с.622-625.

87. Лившиц Л.С., Рахманов А.С. Об определении ударной вязкости при низких температурах и склонности металла к зарождению и развитию трещин // Заводская лаборатория. -1959. -XXV. -N2. -с. 190-193.

88. Методика расчета магистральных трубопроводов на сопротивляемость хрупким разрушениям лавинного характера: Проект./ Сост. Лившиц Л. С., Рахманов А. С., Рождественский В. В. -М.:Мингазп-ром; ВНИИСТ, 1969.-48 с.

89. Otani J. Tetsudo Gidzuku Kanku syre, 1957, v.14, N11, p.503 / Привед. по: Георгиев M.H. Вязкость малоуглеродистых сталей. -M.: Металлургия, 1973. -224 с.

90. Гуляев А.П. Разложение ударной вязкости на ее составляющие по данным испытания образцов с разным надрезом // Заводская лаборатория. -1967.- N4.-с. 473-476.

91. Иванова B.C., Кудряшов В.Г. К вопросу об оценке склонности металлов к хрупкому разрушению // Заводская лаборатория. -1967.-N12.-с.1546-1548.

92. Дроздовский Б.А., Морозов Е.М. 0 двух механических характеристиках, оценивающих сопротивление разрушению // Заводская лаборатория.-1971.- N1.-с.78-89.

93. Newhouse D.L. Relationships Between Charpy Impact Energy, Fracture Appearence and Test Temperature in Alloy Steels // Welding Journal, Research Supple. -1963.-42.-N3.-p. 105s-114s.

94. Newhouse D.L., Wundt B.M. A new Fracture Test for Alloy Steels // Metal Prog. .-I960.-78.-Nl.-p.81-83.

95. Hartbower C., Orner G. // Weld. J.-1963.-42.-N3.-p. 114s-116s.

96. KahnN.A., Imbembo J. A. A Method of Evaluating Transition from Shear to Cleavage Failue in Ship. Plate and Its Correlation With Large- Scale Plate Test // The Welding Journal, Research Suppl. .-1948.- 27. -N4. - p. 169s-189s.

97. Kahn N. A. .Imbembo J. A. Norch-Sensitivity of Steel Evaluated by Tear Test // The Welding Journal, Research Suppl..-1949.-

28.-N4.-p.153s- 177s.

98. Kahn N. A., Imbembo J.A. Futher Study of Navy Tear Test // Weld. J.(Weld. Research Suppl.). -1950. -29. -N2.- p. 84s-96s.

99. Моношков A. H., Пашков Ю. И., Каплан А. Б. Определение работы распространения трещины в материалах по деформационным характеристикам разрушения образца // Заводская лаборатория.-1974. -N7. - С.872-874.

100. Wells A.A. Mechanics of notch brittle fructure // Welding research (Brit.welding research assn.).-1953.-7.-N2.-P. 34r-56r.

101. Уэллс А.А. Спецификация допустимых размеров дефектов в сварных металлических конструкциях / В кн. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению // Пер. с англ. Под ред. акад. Ю. Н. Работнова. - М. :Мир, 1972.-420 с.

102. Doll W. An experemental study of the heat generated in the plastic region of a ranning crack in different polimeric materials //Engineering Fracture Mechanics.-1973.-5.-p.259-268.

103. Doll W. Application of an energy balance and an energy method to dynamic crack propogation //Int. Journ. of Fracture.-1976. -12.-p.595-605.

104. Pippan R., Stuwe H. Die Arbeit in der plastischen Zone eines Ermudungsbruches // Bergund Huttenmann Monatsh. -1984.-129.-N5.-s.155- 159.

105. Винокуров В.А., Черкасов В.К. 0 термоэлектрическом методе определения удельной работы разрушения металла // Изв. вузов. Машиностроение.- 1971.-N4.-с.24-28.

106. Винокуров В.А., Гарбузова И.Г. Регистрация температурного импульса при разрушении металлов с помощью гальванометра // Изв. вузов. Машиностроение. -1971. -N9. - с.178-182.

107. Винокуров В.А., Реморов В. Е. Регистрация работы развития трещины в стали 09Г2С методом теплового импульса // Изв. вузов. Машиностроение.- 1973.-N3.-с.177-179.

108. Реморов В.Е. Методика исследования прочности листового металла и сварных соединений сосудов и трубопроводов при низких температурах: Дис. ... канд. техн. наук: 05.04.05. -Защищена 28.03.74; Утв. 17.07.74. -М., 1973.- 170с.

109. Крайчик М.М., Пашков Н.В. 0 методике определения ударной вязкости и хладноломкости швов, выполненных ручной и полуавтоматической сваркой //Сварочное производство.-1958.-N11.-с. 7-10.

110. Шеверницкий B.B. Проектирование сварных конструкций, работающих при низких температурах // Сб."Проектирование сварных конструкций".- Киев, Наукова думка.-1965.-с.337-349.

111. Фалькевич А.С., Лившиц Л. С., Панич С.М. Методы оценки склонности стали к хрупким разрушениям в сварных резервуарах // Сварочное производство. -1955. -N12. -с.8-10.

112. Волховянская Э. С., Щапов Н. П. Новое в зарубежной методике оценки склонности к хрупкому разрушению // Заводская лаборатория. -1955. -N12. - с.1487-1498.

113. Дуда Р.И. Количественный метод оценки хрупкости стали для сварных конструкций // Сварочное производство. -1957. -N3. -с. 8-10.

114. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Пер. с англ. Под ред. акад. Ю. Н. Работнова.-М. : Мир, 1972.-439с.

115. Pellini N. // ASTME.-Ser.D. -1969. -NI. -с.28-33.

116. Анучкин M.П., Болотов A.C., Языкова В.И. Предупреждение лавинных разрушений газопроводов Крайнего Севера // Строительство трубопроводов. - 1969.-N2.-с. 11-13.

117. Денисов Ю.А., Вахранев В.П., Подкорытов В.А. Метод оценки критической толщины при переходе стали в хрупкое состояние // Заводская лаборатория.-1969. -XXXV. - N5.-с. 621-622.

118. Оценка склонности к хрупкому разрушению роторов турбин из сталей средней прочности / Ю. И. Работнов, Г.С.Васильченко, П. Ф.Кошелев, Г. Н. Меринов, Ю. П. Рыбовалов // Проблемы прочности. -1972. -N4. -с. 3-10.

119. Богайчук В. И. Методика исследования несущей способности дисков роторных машин при низких температурах. /В сб. "Термопрочность материалов и конструктивных элементов".-1969.-вып.5. -с.467-472.

120. Кован А., Керби Н. Оценка сопротивления сосудов большого диаметра разрушению по раскрытию трещин. / В сб. "Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению" // Под ред. акад. Ю. И. Работнова. - М. : Мир. -1972. -с. 350-372.

121. Mansell D.S., White J.K. Dinamically initiated fracture in mild - steel water - pipes // Metal Constr. and BWJ. -1972. -4.-N7." P. 258-261.

122. Burdekin P.M. Fracture testing of weldments in structural

steels //Brit. Weld. J. -1968.-15. -N6.-P.268-275.

123. Александров С.И. Оценка хладноломкости сталей по результатам испытаний на растяжение больших пластин с надрезом / В сб. "Хладостойкость стали и стальных конструкций".-Новосибирск: Наука СО АН СССР.-1971.- с.110-123.

124. Гуляев А.П., Никитин В.Л. Сравнение различных методов оценки сопротивляемости сталей хрупкому разрушению // Заводская лаборатория. -1965.- XXXI.-N1. -с.88-94.

125. Георгиев М. Й., Попова JI. В. Сравнение методов разделения ударной вязкости // Заводская лаборатория. - 1969. - XXXV. - N5.-с.605-611.

126. Георгиев М.Н. Вязкость малоуглеродистых сталей. -М.: Металлургия, 1973.-224 с.

127. К методике оценки склонности стали к хрупкому разрушению / Т. А. Бейминова, В. А. Бурное, В. Н. Фейглин, В. М. Ликовский // Заводская лаборатория.-1969.-XXXV.-W5.- с.617-618.

128. Владимирский Т.А. К вопросу о разложении ударной вязкости на ее составляющие //Заводская лаборатория.- 1969.-XXXV.-N5.-с.612-615.

129. Об оценке хладноломкости конструкционных сталей / А.Н. Монош-ков, В.Г.Миндлин, А.Б.Каплан, Ю.И.Пашков и др. // Проблемы прочности. - 1970.-W8.-с. 43-47.

130. Гуляев В.П., Кошелев П.Ф., Лыглаев A.B. Перспективные методы исследования хрупкого разрушения металлов. - Новосибирск: Наука СО АН СССР, 1977.-126 с.

131. Николе Р. Оценка сопротивления материалов разрушению по критическому раскрытию трещин. // Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению/ Под ред. Ю.Н. Работно-ва.-М. :Мир, 1972.-с. 5-11.

132. Кауфман Дж. Г., Гунзиккер X. Лабораторные испытания алюминиевых сплавов на вязкость разрушения// Прикладные вопросы вязкости разрушения/ Пер. с англ. под ред. Б. А. Дроздовско-го.-М.: Мир, 1968.-с. 397-420.

133. Сильвестров Ю.Г. Исследование условий разрушения сварных сосудов и трубопроводов: Автореферат дис. ... канд. тех.наук. -М.,1977. -15 с.

134. Солодов А.П. Оценка сопротивлямости динамическому разрушению толстолистовых сварных стыковых соединений из стали 10ХСНД:

Автореф. дис. ... канд. тех. наук. - М., 1984. -16 с.

135. Выборнов А.П. Разработка метода определения сопротивляемости сталей и сварных соединений разрушению при динамическом распространении трещины: Автореф. дис. ... канд. тех. наук.-М., 1989.-16 с.

136. Кудряшов В.Г., Смоленцев В. И. Вязкость разрушения алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1976.-296с.

137. W.Thomson (Lord Kelvin). On the Thermoelastic, Thermomagnetic and Pyro-Electric Properties of Matterials// Philos. Mag.-5(1878).-c.4.-27/ Привед. по: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения.// Эксперимент, механика: В 2-х кн.: кн. 2. Пер. с англ./ Под ред. А.Кобаяси.-М.: Мир, 1990.-552с.

138. Biot М.А. Plasticity and Consolidation in a Porous Anisotropic Solid// J. Appl. Phys.,26(1955),-c.182-185 /Привед. no: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения // Эксперимент, механика: В 2-х кн.: кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990.-552с.

139. Compton К.Т., Webster D.В. Temperature Changes Accompaning the Adiabatic Compession of steel.// Phys. Rev.-5.-N2(1915).-c.159-166/ Привед. по: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения.// Эксперимент. механика: В 2-х кн.: кн.2. Пер. с англ./ Под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990.-552с.

140. Dillon O.W., Tauchert T.R. The Experimental Teachnique for Observing the Temperatures Due to Coupled Thermoelastic Effect// Int. J. Solids Structs.-2(1966).-c. 355-391/ Привед. по: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения.// Эксперимент, механика: В 2-х кн.: кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990.-552с.

141. Taylor G.J., Quinney Н. Latent energy remaining in a metal after gold working //Roy. Soc., Proc.,1934,143, Jan.1 p.307-326,

142. Ташап G., Warrentrup H. Die Temperaturanderungen bein Recken von Metallstaben// Z. Metallic.-29(1937).-c.84-91/ Привед. по: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения // Эксперимент, механика: В 2-х кн.: кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси.- М.: Мир, 1990. -552с.

143. Jordan Е.Н., Sandor В.J. Stress Analysis from Temperature

Data// J. Test. Eval., JTEVA, 6(Nov.1978).-c. 325-33 / Привед. по: Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения.// Эксперимент, механика: В 2-х кн.: кн.2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990.-552с.

144. Динник А.Н. Определение предела упругости термоэлектрическим путем// ЖРФХМО. -1908. -т.40.-вып. 3. -с.43-49.

145. Дружинин С.И. Зависимость между напряжениями и температурой в растягиваемом образце// ЖРМО.-1912. -N4. -с. 63-66.

146. Малиновская И.А., Куюн А.И., Ищенко И.И. Применение термоэлектрического метода для исследования деформаций в цилиндрическом и плоском образцах// Физико-химическая механика материалов. -1967. -т. 3. -N4. -С. 481-486.

147. Баш В.Я., Ищенко И.И., Куюн А.И. Исследование деформаций с помощью термоэлектрического метода// Прикладная механика. АН УССР.-1969.-т.5. -вып. 2. -с. 117-124.

148. Wells A.A. Geometrical size effect in notch brittle fracture// North east coast instnengrs and shiplldrs-trans.-v. 71. -pt. 6. -apr. 1955. -p. 279-290.

149. Карслоу H.С. Теория теплопроводности.- M.: Гостехиздат.-1947.-385с.

150. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке.- М.: Маш-гиз.-1951.-276с.

151. Реморов В.Е., Путинцев В. А. Усилитель для регистрации теплового импульса при разрушении// Заводская лаборатория.-1977.-N5.-с.626-627.

152. Приборы и методы физического металловедения: Справочник/ Под ред. Ф. М. Вайнберга. -М.: 1973. -вып. I. -373с.

153. Оливер Д. Анализ полей напряжений с использованием теплового излучения// В кн. Эксперимент, механика: В 2-х кн.: Кн.2. Пер. с англ. / Под ред. А. Кобаяси. - М.: Мир, 1990.-552с.

154. Геращенко O.A., Гордов А.Н., Лах В.И. Температурные измерения: Справочник. -Киев: Наукова думка, 1984.-496с.

155. Основы метрологии и электрические измерения: Уч. для вузов/ Б.Я.Авдеев, Е.М.Антонюк, Е.М.Душин и др.; Под ред. Е.М.Души-на.-6-е изд., перераб. и доп.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.-480с.

156. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. - М.: Изд-во стандартов,1972. -156с.

157. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.-М. : Энергия, 1978.-704с.

158. Приборы для измерения температуры контактным способом/ Под ред. Р.В. Бычковского.-Львов: Вища школа, 1978.-208с.

159. Фогельсон И.Б. Транзисторные термодатчики.-М.: Советское радио, 1972.-128с.

160. Клевцов Г.В., Ботвина Л. Р. Микро- и макрозона пластической деформации как критерий предельного состояния материала при разрушении //Проблемы прочности. -1984. -N2. -с.24-28.

161. Реморов В.Е., Путинцев В. А. Транзисторный дифференциальный датчик температуры// Приборы и техника эксперимента.-1979.-N6.-с. 150-152.

162. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам/ Под общ. ред. H. Н. Горюнова. Изд. 4-е, перераб. и доп. М. : Энергия, 1976.-744с.

163. Ботвина Л. Р., Клевцов Г.В., Гладилов Ю. С. 0 зонах пластической деформации под поверхностью ударного разрушения стали 45.

//Проблемы прочности. -1982. -N10. -с.55-59.

164. Теплофизические свойства веществ: Справочник/ Под ред. Н. Б. Варгафтика.-М. : ГЭИ, 1956.-376с.

165. Райс.Дж. Р., Леви Н. Локальный нагрев за счет пластической деформации у вершины трещины // В кн. Физика прочности и пластичности. Пер. с англ., Сборник.-М. : Металлургия,1972. -304с.

166. Knott I.F., Cottrell А.H. I.Iron and Steel Inst.-201.-249(1963)/ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения// Прикладные вопросы вязкости разрушения. Пер. с англ. Под ред. Б.А.Дроздовского.- М.: Мир, 1968.-552с.

167. Gerberich W.W. Publication N U-2238, Philco-Aeronutronic Division, Newport Beach, Calif., June,1963/ Привед. no: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения// Прикладные вопросы вязкости разрушения. Пер. с англ. Под ред. Б. А. Дроздовского. - М. : Мир,1968.-552с.

168. Партон В.3. Механика разрушения: От теории к практике.-М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит., 1990. -240с.

169. Dugdale D.S., I. Mechanics and Physics of Solids,8,100(1960)/ Привед. по: Вейс В., Юкава С. Критическая оценка механики разрушения// Прикладные вопросы вязкости разрушения. Пер. с англ. Под ред. Б.А.Дроздовского.- М.: Мир, 1968.-552с.

170. Леонов М.Я. Механика деформаций и разрушения.-Фрунзе: Илим, 1981.-237с.

171. Финкель В.М. Физика разрушения. Рост трещин в твердых телах. М.: Металлургия, 1970.-376с.

172. Реморов В. Е. Методика измерения работы развития разрушения методом теплового импульса. Новокузнецк,-1987.-11с.- Деп. в ВИНИТИ 04.05.87, N3152-B87.

173. A.c. 1362999 СССР, МКИ 01 N 5/00. Способ определения удельной работы развития трещины в материале/ В. Е.Реморов, В. С.Чапков, И. В.Степанов// Открытия. Изобретения. -1978. -N48.

174. Реморов В. Е. Работа пластической деформации при страгивании и развитии трещины, измеренная методом теплового импульса.- Новокузнецк, 1989.-8с.-Деп. в ВИНИТИ 04.04.89, N2168-B.89.

175. Реморов В. Е. Методика и некоторые результаты исследования трещиностойкости металла и сварных соединений методом теплового импульса.(Обобщающая статья)// Заводская лаборатория.-1992.-N5.-с.27-40.

176. Автоматизированная система оценки трещиностойкости металла методом теплового импульса/ В. Е.Реморов, О.Н.Андрианов, Е.В.Руденко, И.В.Кузнецов// Экологические проблемы крупного промышленного центра: Материалы Международной научно-техн. конф.- Новокузнецк: СибГГМА, 1995.-е.113-114.

177. Яковлев К. П. Математическая обработка результатов измерений. Изд.2-е,испр. М.: Госиздат ТТЛ, 1953.-383с.

178. Реморов В.Е., Челышев H.A., Пашков Ю.И., Каплан Н.Б. Оценка сопротивляемости разрушению трубных сталей по работе развития трещины// Изв. вузов. Черная металлургия.-1991.-N8.-с.31-34.

179. Реморов В.Е. Оценка сопротивляемости разрушению основного металла и сварных соединений стали 16Г2АФ методом теплового импульса// Всесоюз. научно-техн. конф. "Методы оценки и пути повышения трещиностойкости и надежности труб, трубопроводов и сосудов давления" (Челябинск, окт. 1985 г.) Тез. докл.-Челябинск, 1985.-с.72-73.

180. Реморов В.Е. Определение работы развития трещины и характеристик трещиностойкости металла и сварных соединений методом теплового импульса: Научно-метод. руководство. - Новокузнецк, 1992. -28с.

181. Моношков А.Н., Пашков Ю.И., Каплан A.B. Совершенствование ме-

тода оценки работы распространения трещины в листовых материалах //Заводская лаборатория. - 1981.-N12.-с.62-65.

182. Моношков À. Н., Пашков Ю.И., Власов В. А. К выбору образца и схемы нагружения для определения сопротивляемости материалов распространению трещины// Заводская лаборатория.-1973.-N3.-с.338-341.

183. Rosenthal D. The Teory of Moving Source of Heat and Its Application to Métal Treatments// Transactions of the ASME.-1946.-November.-p.849-866.

184. К вопросу определения коэффициента интенсивности напряжений образца, испытуемого по схеме изгиба с растяжением/ А.А.Ост-семин, С. А. Денискин, Л.Л.Ситников и др.// Проблемы прочности.- 1983.-N5.-с. 55-58.

185. Остсемин А.А., Ерофеев В.В, Файзорин В.М. К вопросу определения предельной нагрузки при совместном действии изгиба с растяжением// Проблемы прочности.-1983.-N5. -с. 55-58.

186. Анучкин М.П., Горицкий В. Н., Мирошниченко Б. И. Трубы для магистральных трубопроводов.-М. : Недра, 1986. -231с.

187. Хеллан К. Введение в механику разрушения: Пер. с англ. -М.: Мир,1988.-364с.

188. Реморов В.Е., Челышев Н.А. Трещиностойкость рельсовой стали при стандартных испытаниях и по данным метода теплового импульса //Изв. вузов. Черная металлургия.-1992.-N2.-с.27-30.

189. Панасюк В.В., Андрейкив А.Е., Ковчик С.Е. Методы оценки тре-щиностойкости конструкционных материалов. -Киев: Наукова думка, 1977.-277с.

190. Исследование сопротивляемости разрушению сварных соединений рельсов при статическом и циклическом нагружении / Реморов В. Е., Челышев Н. А., Гуляев С. М., Трегубенко М. Л. // Изв. вузов. Черная металлургия.-1980.-N6.-с.58-62.

191. 0 статической трещиностойкости железнодорожных рельсов и рельсовой стали / Абдурашитов А.Ю., Георгиев M. Н., Межо-ва Н.Я., Рейхарт В.А.// Заводская лаборатория. - 1992.- N6.-с. 41-43.

192. Рекомендации по оценки прочности крупногабаритных конструкций с применением характеристик механики разрушения. Составители: Г. С.Васильченко, Г.Н.Мерешов, П. Ф. Кошелев. Общ. науч.руководство Ю.Н. Работнова. М., Изд. ЦНШПМАШ, ГОС НИИМАШ, 1977,-116с.

193. Реморов В.Е. Соотношение трещинодвижущей силы и силы сопротивления разрушению при различных методах оценки / Вестник горно-металлургической секции АЕН РФ. Отделение металлургии //Сб. научных трудов. Вып.2.-Новокузнецк, 1995. -с. 79-84.

194. Реморов В.Е., Челышев H.A., Семакин Е.В. Оценка корреляции показателей трещиностойкости рельсовой стали при стандартных испытаниях и по данным метода теплового импульса //Изв. вузов. Черная металлургия.-1993.-N2.-с.36-39.

195. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений.-Введ. 01.01.76.

196. Шишкин И. Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб. для вузов / Под ред. акад. Н. С. Соломенко.- М. : Изд-во стандартов, 1990.-342с.

197. Математическая обработка результатов эксперимента / В.К.Калоша, С.И.Лобко, Т. С. Чикова.-Мн. : Высш. школа, 1982.-103с.

198. Герасимович А. И. Математическая статистика: Учеб. пособие для инж.-техн. и экон. спец. втузов.-2-е изд., перераб. и доп. -Мн.: Высш. школа, 1983.-279с.

199. Длин A.M. Математическая статистика в технике: Учеб. для втузов. -3-е изд., перераб.-М. : Советская наука, 1958.-466с.

200. Реморов В.Е. Состояние и перспективы развития экспериментальных методов оценки трещиностойкости металлов.- Новокузнецк, 1995. -87с. -Деп. в ВИНИТИ 01.08.95, N2371-B95.

201. Реморов В.Е., Челышев H.A. Трещиностойкость бесшовных труб по данным теплового импульса // Изв. вузов. Черная металлургия. -1994. -N8. -с. 29-32.

202. Метод диагностики металлоконструкций энергоемких и экологически опасных производств /В.Е.Реморов, И.В.Кузнецов // "Экологические проблемы крупного промышленного центра" (Новокузнецк, янв.1995 г.) Материалы Международной научно-техн. конференции. -Новокузнецк, 1995. -с. 111-112.

203. К вопросу использования термопластического эффекта при разрушении для оценки трещиностойкости металла /РеморовВ.Е., Кузнецов И.В.//"Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий"(Новокузнецк, сент.1995 г.) Тез. докл. на IV Международной конференции.- Новокузнецк, 1995.-С.253-254.

204. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие:

В 4т. // Т.3.: Характеристики кратковременной трещиностойкости материалов и методы их определения / Ковчик С. Е., Морозов Е.М. - 1988.-436с.

205. Реморов В.Е. Оценка трещиностойкости металла по работе пластической деформации в зоне текучести перед трещиной // III Междунар. конф. "Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий" (Новокузнецк, окт. 1993 г.) Тез. докл. - Новокузнецк, 1993.-с. 142-143.

206. Peters R.W., Kuhn Р., NACA TN 3993, 1957./Привед. по: Хан Г., Саррат М., Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления //Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению /Под ред. Ю. Н.Работно-ва. -М.: Мир, 1972. -439с.

207. Двухкритериальная оценка трещиностойкости сталей для трубопроводов методом теплового импульса / Реморов В.Е., Баландин В.Г.// "Наука - строительному производству": Тез. докл. Регион, конф. Сибири и Дальнего Востока.-Новокузнецк, 1989.-с. 24-26.

208. Реморов В.Е. Определение трещиностойкости металла и сварных соединений методом теплового импульса //"Наука - строительному производству": Тез. докл. Региональной конф. Сибири и Дальнего Востока. -Новокузнецк, 1989. - с.30-32.

209. Folias E.S., Int. I. Fracture Mechs., 1,104(1965) / Привед. по: Хан Г., Саррат М., Розенфилд А. Критерии распространения трещин в цилиндрических сосудах давления //Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению / Под ред. Ю. Н. Работнова. -М.: Мир, 1972.-439с.

210. Иванцов 0. М., Болотов А.С. 0 требованиях к вязкости разрушения металла труб для магистральных трубопроводов //Проблемы прочности.-1983. -N5.-с. 49-52.

211. Montgomery D.G. The temperature wave method of determining fracture thoughness values due to crack propogation //Journal of Materials Science.-1975.- N 10.- p.205-213.

212. Кенуй M. Г. Быстрые статистические вычисления: Справочник.

/ Пер. с англ. Д. А. Астринского. -М.: Статистика, 1979. -69с.

213. Леонов М.Я. Элементы теории хрупкого разрушения //ПМТФ.-1961. -N3.-с.85-92.

214. Панасюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами.-

Киев: Наукова думка, 1968. -246с.

215. Панасюк В. В. К теории распространения трещины при деформации хрупкого тела //Докл. АН УССР.-1960.-N9.-с. 1185-1189.

216. Burdekin F.M., Stone D.E. The crack opening displacement approach to fracture mechanics in yielding materials //J. Strain Analysis. -1966.- V.1.-N2.-p. 145-153.

217. Кална К. Уточненный метод расчета критического раскрытия трещины //Проблемы прочности.-1975.-Mil.-с. 19-25.

218. Draft for development "Methods for crack opening displacement (COD) testing". - BSI.- London. - 1972.- 24p.

219. СЭВ P.С. Металлы. Методы испытаний. Определение раскрытия трещины при статической нагрузке.- М., 1973. - 9с.

220. Васильченко Г.С., Кошелев П. Ф. Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкций. М.: Наука. -1974.- 147с.

221. Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. М.: Машиностроение, 1973.-201с.

222. Каназава Т., Мачида С., Момота С., Нагивара Н. Изучение возникновения хрупкого разрушения с позиций представления о раскрытии трещин //Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению /Под ред. Ю.Н. Работнова.- М.: Мир, 1972. -с. 90-107.

223. Холл У., Кихара X., Зут В., Уэллс А. Хрупкое разрушение сварных конструкций /Пер. с англ.. Под ред. И. В. Кудрявцева. -М.: Машиностроение, 1974.- 320с.

224. Мак-Клинток Ф.А., Ирвин Дж. Р. Вопросы пластичности в механике разрушения //Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. с англ. - М.: Мир, 1968.- с. 143-186.

225. Черепанов Г. П. Хрупкая прочность сосудов под давлением //ПМТФ -1969. -N6. -с. 90-101.

226. Landes J.D..Begley J.A. The J-inegral approach to fracture // XIII Междунар. конгр. по теор. и прикл. мех. /Сб. аннотаций.-М.: Наука, 1972. - 67с.

227. Rice J.R., Paris Р.С., Merkle J.G. Some futher mechanics at and beyond general jielding //ASTM STP.-1973.-536.- p.6-9.

228. Efftis J., Liebowitz H. On modified Westergaard Eguations for Certain plane crack problems //J. Frature Mech.. -1972. -V.8. - N4.- p.383-392.

229. Ramberg W., Osgood W. R. Description of stress-straine curves by three parameters //NASA TN.-902.- July.-1943. -17р./Приведено по: Гуляев В.П., Кошелев П. Ф., Лыглаев А.В. Перспективные методы исследования хрупкого разрушения металлов.- Новосибирск: Наука СО АН СССР, 1977. -126 с.

230. Дроздовский Б.А., Маркочев В.М., Фридман Я.Б. Методика оценки критической длины трещины при однократном растяжении //Заводская лаборатория. - 1966. -т.32. -N7. -с.859-863.

231. Cotterell В. Fracture toughness and the Charpy V-notch impact test //Brit. Weld. J.. -1962. -V.9. -N2. -p.83-89.

232. Fearnehough G., Watkins B. Application of the crack opening displacement approach to the prediction of pressurized tube failure //J. Fracture Mech..-1968. -V. 4. -N3. -p.233-243.

233. Дашевский E.M. Исследование влияния трещин на работу строительной стали при статическом нагружении: Автореф. дис_____

канд. тех. наук. -М., 1974. -18с.

234. Kobayashy A.S., Chiu S.Т., Beeuwkes R. A numerical and experimental investigation on the use of J-integral //J. Fracture Mech.. -1973. -V.5. -N2. -p.293-305.

235. Wells A.A. Application of fracture mechanics at and beyond general jielding //Brit.Weld. J. .-1963.-V. 10.-Nil.-p.563-570.

236. Морозов E.M., Сапунов В.Т. 0 кривых сопротивления разрушению. //Физико-химическая механика материалов.-1972.-N4.-с.71-74.

237. Костров Б.В., Никитин Л.В., Флитман Л.М. Механика хрупкого разрушения.//Изв. АН СССР, МТТ.-1969.-N3.-с. 112-115.

238. Сильвестров А.В., Шагиморданов P.M. Хрупкое разрушение конструкций и пути его предотвращения.//Проблемы прочности.-1972.-N5.-с.88-94.

239. Сильвестров А.В. .Бирюлев В. В.,Шагиморданов P.M. Влияние конструктивных решений и технологии изготовления на хладостойкость узлов стальных конструкций. // Промышленное строительство.-1968. -N10. -с. 17-20.

240. Сильвестров А.В., Наделяев В.Д. Исследование прочности элементов стальных конструкций при низких температурах после их предварительного нагружения. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. -1969. -N10. -с.15-22.

241. Аннин Б. Д. Развитие методов решения упруго-пластических задач. // Механика и научно-технический прогресс. -Т.3. -М.- 1988.-

С. 123-125.

242. Аннин Б.Д.Упруго-пластическое распределение напряжений в пластинке с отверстием, близким к круговому. // Изв. АН СССР МТТ.-1984. -N1. -с.45-47.

243. Новожилов В.В. К основам теории равновесных трещин в упругих телах. // ПММ. -1969. -N5. -с.797-812.

244. Морозов Н.Ф., Новожилов В. В. Некоторые проблемы структурной механики разрушения.// Физико-химическая механика материалов. -1988. -Т. 24. -N1. -с. 21-16.

245. Александров А.Я., Ахмедзянов M. X. Экспериментальное исследование деформаций и напряжений в неупругих элементах. // В сб. "Расчет пространственных конструкций". -Вып.13. -М. : Стройиз-дат, 1970. -с.252-268.

246. Александров А.Я.. Ахмедзянов M.X., Албаут Г.Н.,Барышников В. Н. О поляризационно-оптических исследованиях при больших деформациях. // ПМТФ, -1969. -N5. -с.89-99.

247. Александров А. Я., Ахмедзянов M.X. Об исследовании конструкций методом фотоупругих покрытий, // Строит, механ. и расчет сооружений. -1970. -N2. -с.37-44.

248. Шер E.H. Исследование динамики развития трещин методом фотоупругости. // ПМТФ. -1974. -N6. -с.150-158.

249. Кобаяши А. Исследование разрушения поляризационно-оптическим методом.//Разрушение /Под ред. Г. Либовица.-М. : Мир, 1976.-Т. 3. -с. 353-411.

250. Друккер Д. Макроскопические основы теории хрупкого разрушения // Разрушение / Под ред. Г. Либовица. -М. : Мир, 1976. -Т.1. -с.505-569.

251. Сервисен C.B. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. / Учебн. пособ. для вузов.-М. : Атомиздат, 1975. -192с.

252. Работнов Ю. Н., Васильченко Г.С.,Кошелев П. Ф., Меринов Ю.П., Ры-балов Ю. П. Метод расчета конструкций на сопротивление хрупкому разрушению. /В кн. "Проблемы разрушения металлов". -М.: ДНТИ, 1975. -с. 7-18.

253. Иванов А. Г. О возможных причинах хрупких разрушений. // ПМТФ. -1988. -N3. -с.137-141.

//''«//-¿Г/- г +

СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

РЕМОРОВ ВЛАДИМИР ЕВГЕНЬЕВИЧ

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ

01.02.06 Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук