Некоторые результаты исследований усталостного процесса в реальных телах

С точки зрения производства машин и конструкций очень важны знания о повреждении тел, подвергающихся воздействию циклических напряжений, характерных для малоцикловой усталости. Для количественного предсказания усталостной долговечности необходимо знать законы распространения усталостных трещин, зарождающихся из критической точки на поверхности. Появление таких трещин обусловлено сложным воздействием концентраторов и острых дефектов. Результаты исследований в этой области могут быть подытожены следующим образом.

Развитие усталостных трещин в сложных телах, подвергнутых воздействию случайных нагрузок, характерных для малоцикловой усталости, является всегда ступенчатым во времени. При этом не наблюдается равномерного квазигомогенного роста в каждом цикле деформации. Индивидуальные ступени различны по типу и размеру, имеют квазихрупкий характер и отличаются от ступеней, наблюдаемых в плоских и пропорционально тонких образцах при тех же условиях нагружения. В этом случае трещины часто останавливаются.

Это различие обусловлено препятствиями от внутренних напряжений, возникающих вокруг вершин трещин, а фронт последних является очень сложным образованием. Внутренние напряжения в пластических зонах у вершин трещин по характеру всегда сжимающие, но их уровень очень различен и главное направление возникающих напряжений очень запутано и имеет случайное распределение. Истинное сопротивление усталостному повреждению определяется структурными эффектами и формой тел. В качестве показано развитие усталостной трещины в конструктивном элементе крыла, изготовленном из алюминиевого сплава. Трещина была инициирована из отверстия на нервюре и распространилась в несущую часть нервюры. Поскольку объем металла в этой части находился в плоском деформированном состоянии, рост трещины происходил, в первую очередь, за счет ряда хрупких скачков.

Этот факт был подтвержден измерением анализом поверхности зоны распространения усталостной трещины на сканирующем микроскопе и изучением полей остаточных деформаций.