Определение размеров трещин, соответствующих пределам выносливости металлов и сплавов при наличии концентрации напряжений

Abstract

Based on the assumption that there exists a proportional relationship between the quantity √area, which characterizes the stress raiser size, and the size of crack at the endurance limit of a specimen with stress raiser, a procedure for the calculation of the size of such a crack is proposed. The size of non-propagating cracks at the endurance limit of specimens with stress raisers has been calculated for a number of structural materials using the proposed procedure and known data on endurance limit and defects of different size and shape, which are evaluated with the parameter √area. The effect of stress gradient and concentration on the crack size at the endurance limit of various materials is considered. It has been shown that the crack size at the endurance limit of specimens with defects firstly increases with increasing stress gradient and theoretical stress concentration factor and, secondly, always remains larger than the size of non-propagating crack, which is observed at the endurance limit of smooth specimen.

На основе предположения о существовании пропорциональной зависимости между величиной √area, характеризующей размеры концентратора, и размером трещины на пределе выносливости образца с концентратором предложена методика расчета размеров такой трещины. Рассчитаны размеры нераспространяющихся трещин на пределе выносливости образцов с концентраторами напряжений для ряда конструкционных материалов c использованием предложенной методики и известных данных о пределе выносливости и дефектах различных размеров и форм, оцениваемых параметром √area. Рассмотрено влияние градиента и концентрации напряжений на размер трещины на пределе выносливости различных материалов. Показано, что размер трещины на пределе выносливости образцов с дефектами, во-первых, увеличивается с повышением градиента напряжений и теоретического коэффициента концентрации напряжений, во-вторых, всегда остается больше размера нераспространяющейся трещины, наблюдаемой на пределе выносливости гладкого образца.

На основі припущення про існування пропорційної залежності між величиною √area, що характеризує розміри концентратора, і розміром тріщини на границі витривалості зразка з концентратором запропоновано методику розрахунку такої тріщини. Розраховано розміри нерозповсюджуваних тріщин на границі витривалості зразків із концентраторами напружень для ряду конструкційних матеріалів із використанням запропоновано ї методики та відомих даних щодо величин границі витривалості і дефектів різних розмірів і форм, що оцінюються параметром √area. Розглянуто вплив градієнта і концентрації напружень на розмір тріщин на границі витривалості різних матеріалів. Показано, що розмір тріщини на границі витривалості зразків із дефектами, поперше, збільшується з підвищенням відносного градієнта напружень та теоретичного коефіцієнта концентрації напружень, по-друге, завжди залишається більшим за розмір нерозповсюджуваної тріщини, яка має місце на границі витривалості гладкого зразка.