Введение к работе
..актуальность проблемы. Основной причиной преждевременного , ^хрупкого разрушения элементов конструкций, эксплуатирующихся соотуелрвяях Севера,является лавинообразный рост трещин, развивающихся от первоначальных дефектов безопасных размеров (согласно нормам технического контроля). Существенная роль колебательных процессов в росте трещин до критических размеров, возникающих при реальных нагрузках и действующих самостоятельно' или в сочетании с другими случайными импульсными факторами не вызывает соменения. В связи с этим, актуально исследование зарождения и распространения трещин в конструкциях испытывающих различные динамические перегрузки на фоне номинальных рабочих нагрузок и низких температур с учетом динамики процессов.
Цель работы состоит в исследовании особенностей развития фронта быстрой трещины в различных условиях нагружения и температуры испытания. Для достижения намеченной цели сформулированы следующие задачи:
разработать экспериментальный метод динамической механики разрушения и стенд, позволяющий определить кинетические характеристики фронта трещины на различных стадиях ее развития;
выявить характерные особенности страгивания трещин в условиях комбинированного кагруя-.ения образцов " растяжение -трудар... расклиниванием" и "ударный изгиб";
исследовать и сформулировать локальные критерии разрушения при страгивании трещины;
Научная новизна. Разработан и реализован новый способ высокоскоростного фотографирования бистропротекающих процессов, сочетающий конструктивные особенности высокоскоростных фотокамер с оптико-механической коммутацией изображения и позволяющий регистрировать скорость и направление развития фронта трещины.
Разработана экспериментальная методика исследования развития быстрой трещины в модельных прозрачных образцах при различных напряженно-деформированных состояниях и пониженных температурах криокамеры,.отличающаяся от существующих (динамическая фотоупругость, метод каустик и проецирование.на фокальную плоскость) тем, что процесс развития фронта трещины фиксируется по
-4--.
зеркальной, матовой и перьевой зонам, а также по толщине испытываемого образца.
Разработан експериментальний стенд имеющий систему синхрони
зации нагружения,регистрации. .. - - развития быстрых
трещин, в режиме реального времени на различных формах образцов
и схемах приложения нагрузок.
Разработана номограмма, позволяющая определить распределение средних скоростей фронта трещины по пути её распространения;
осуществлен расчет локальных разрушающих напряжений в вершине начального концентратора на основе допущений механики раз- . рушения; ^
оценены предельные скорости страгивания магистральной трещины и скорость отрыва ядра в упруго-деформированной области на основе математических моделей Моношкова и Гил мана.
Практическая ценность работы состоит в.создании оптического метода высокоскоростной съемки, в котором на единой технической методологической основе объединены методы каустики, фотоупругости и проецирования на фокальную плоскость. Метод ло-воляет исследовать процессы, протекающие в материале перед вершиной до её страгивания. .
Методология исследований и достоверность научных положений
В предлагаемом методе высокоскоростного, фотографирования реализована оригинальная схема оптической съемки, исключающая влияние коэффициента оптического искажения линзы имеющейся в известных оптических методах измерений скорости трещины. Использование оптического способа синхронизации запуска фоторегистратора позволило детально исследовать процесс страгивания трещины.
На защиту выносятся: -
метод и результаты измерения' средней скорости распространён ния фронта трещины, номограммная техника определения распределения средних скоростей распространения трещины;
экспериментальное доказательство существования кристаллического следа разрушения между вершиной начального надреза и "зеркальной" зоной;
экспериментальное доказательство существования времени задержки страгивания трещины в Сериалах типа оргстекла при определенных условиях напряженно-деформированного состояния (ЦЦС) и температурах.
- 5'-
Апробация работы. Основные-положения диссертации были доложены на УІ Всесоюзной конференции "Физика разрушения" (Киев, 26-28 сентября 1989 г.)j на 14-й Всесоюзной научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография, фотоникаи метрология быстропро-текающих процессов" (Москва, ноябрь 1989 г.); на Международной конференции "Зарождение и рост трещины в,металлах и в керамике -роль структуры и окружающей среды" (Болгария, Варна, июль 1991 г.)» на всесоюзной научно-технической конференции "Живучесть и безопасность конструкций технических систем" (г.Красноярск, октябрь 1991 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография^ фотокика и метрология быстропротекавщих процессов" (г.Москва, декабрь 1991 г.); на выставке "Сибирский прибор" СО АН СССР (г. Якутск, 1990 г.).
Публикации. Результаты выполненных по теме диссертации исследований опубликованы в 6-ти научных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 130 наименований. Содержание работы изложено на 206 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка и 24 таблицы.
