О влиянии характера деформационного упрочнения на длину пластической зоны у вершины трещины в трансверсально-изотропном материале

Abstract

На примере трещины нормального отрыва в стали аустенитного класса экспериментально исследована эволюция условия пластичности, обусловленная деформационным упрочнением материала, и ее влияние на длину пластической зоны у вершины трещины на продолжении последней. В результате деформационного упрочнения, которое осуществляется в соответствии с гипотезой изотропно-кинематического типа, материал стал трансверсально-изотропным. Рассмотрены два случая ориентации трещины относительно оси симметрии материала — в направлении этой оси и в перпендикулярном направлении. Показано, что в процессе пластического деформирования соотношение между изотропной и кинематической составляющими упрочнения не остается постоянным, а изменяется в сторону повышения доли изотропной составляющей. В области, где преобладает кинематическая составляющая, протяженность пластической зоны в обоих случаях ориентации трещины максимальна и мало зависит от величины пластической деформации. При переходе в область, где преобладающей является изотропная составляющая, длина пластической зоны уменьшается, причем более интенсивно в случае ориентации трещины в направлении оси симметрии.

На прикладi трiщини нормального вiдриву в сталi аустенiтного класу дослiджено еволюцiю умови пластичностi, що обумовлена деформацiйним змiцненням матерiалу, а також її вплив на довжину пластичної зони бiля верхiвки трiщини на подовженнi останньої. Внаслiдок деформацiйного змiцнення, яке здiйснюється у вiдповiдностi з гiпотезою iзотропно-кiнематичного типу, матерiал став трансверсально-iзотропним.Розглянуто два випадки орiєнтацiї трiщини вiдносно осi симетрiї матерiалу — у напрямку цiєї осi та в перпендикулярному напрямку. Показано, що в процесi пластичного деформування спiввiдношення мiж iзотропною та кiнематичною складовими змiцнення не залишається постiйним, а змiнюється в бiк пiдвищення частки iзотропної складової. В областi, де переважає кiнематична складова, протяжнiсть пластичної зони в обох випадках орiєнтацiї трiщини є найбiльшою та мало залежить вiд величини пластичної деформацiї. При переходi до областi, де переважаючою є iзотропна складова, довжина пластичної зони зменшується, причому бiльш iнтенсивно у випадку орiєнтацiї трiщини у напрямку осi симетрiї.

Using, as an example, a crack of normal separation in a steel of the austenite class, the evolution of a plasticity condition, which is attributed to the strain hardening of the material, as well as its influence on the length of a plastic zone near the crack tip on crack’s continuation, are studied. As a result of the strain hardening that is realized in accordance with the isotropic-kinematic-type hypothesis, the material has transformed into a transversely isotropic one. Two variants of the crack orientation with respect to the symmetry axis of the material and in the perpendicular direction are considered. It is shown that, during a plastic deformation, the relation linking isotropic and kinematic components of the hardening does not remain constant and changes in the direction of an increase in the portion of the isotropic component. In the area, where the kinematic component dominates, the length of the plastic zone in both cases of the crack orientation is maximal and depends slightly on the value of the plastic strain. In passing to the area where the isotropic component is dominant, the plastic zone length decreases with greater intensity in the case where the crack is oriented in the direction of the symmetry axis.