В материале хрупкой зоны

Рисунок 4.13 - Схема, иллюстрирующая высвобождение и поглощение энергии при движении трещины в металле с хрупкой зоной ₀

Трещина, распространяясь по хрупкой зоне, затрачивает на свое рас-пространение ничтожно малое количество энергии. Освобождаемая избы-точная энергия накапливается в виде кинетической энергии движущихся частиц металла. Затем эта энергия расходуется на продвижение трещины в область металла с высокими пластическими свойствами. Размеры трещины достигают критических величин, после чего разрушение охватывает боль-шие участки. Кривая 1– высвобождаемая энергия при движении трещины. Ломаная линия ОАВ - затраты энергии на пластическую деформацию ме-талла при движении трещины. На участке ₀ они близки к нулю. На учас-тке АВ – линейный рост затрат энергии на движение трещины по вязкому участку. Однако линия АВ не пересекает кривую 1- это означает, что ко-личество освобождающейся энергии больше израсходованной и трещина будет двигаться без остановки. Если металл за пределами зоны ₀ имеет очень высокие пластические свойства (линия АС), то трещина может оста-новиться в точке Е (рис. 4.13, а).

Допустим, что в пластине (рис.4.13, б) движение трещины идет без затрат энергии и трещина может распространиться до размера ₁. Полная энергия, которая освободится на участке ₁,

,

а затраты энергии на ее распространение

U_р= ( ₁- ₀₎ G,

где G – энергия, затрачиваемая на единицу длины трещины в вяз-ком металле.

Пусть ₁ является критической длиной для данного значения G. Тогда (4.25)

откуда ,а

Подставляя значения ₁ и G в выражение (4.25), получим:

откуда .(4.26)

Таким образом, достаточно иметь хрупкую зону ₀, по длине в два раза меньшую критической длины трещины ₁, чтобы разрушение, воз-никнув, не прекратилось, а развивалось бы как нестабильное. Если бы бы-ла трещина длиной ₀, то она вела бы себя как стабильная и не развива-лась бы, так как критический размер ₁ в два раза больше, чем ₀.