Эквивалентная длина трещины

Хотя дефекты и концентраторы у сварных соединений разнообраз-ны, возможна их некоторая схематизация и унификация. Неправильной формы трещины, непровары, несплавления, шлаковые и оксидные вклю-чения, цепочки близко расположенных пор, подрезы, царапины, места пе-рехода от наплавленного металла к основному могут быть сведены к неко-торой трещине эквивалентной длины _экв, если допустить возможность образования у острия дефекта трещины небольшой длины D , порядка десятых долей миллиметра.

На рис.4.14,б показан растянутый образец с вырезом, вершины кото-рого имеют: r = 0 и угол a.

Рисунок 4.14 – Зависимость изменения освобождаемой энергии G₁ при

подрастании трещины на D ₁

Прямая 1 (рис. 4.14, а) показывает рост трещины в случае, если a=0 (обычная трещина). Кривая 2 отвечает подрастанию трещины от концент-ратора с a ≤ 30…50°. Она, при сравнительно малых D , сливается с пря-мой 1, что указывает на практически одинаковое выделение энергии в та-ких концентраторах и у трещины длиной . При более значительных уг-лах a изменение энергии G отвечает ходу кривой 3. При фиксированном значении D ₁ подведенная энергия соответствует G_э, что, в свою очередь, отвечает некоторой эквивалентной длине трещины экв(см.рис. 4.14,а). Кривая 4 отвечает образованию трещины в целой растянутой пластине.

Таким образом, оценка опасности концентраторов может быть про-ведена также по количеству высвобождающейся энергии с появлением в вершине концентратора небольшой по длине трещины, которая эквива-лентна трещине при том же напряжении s_ср:

– для плоской деформации – ;(4.27)

– для плоского напряженного состояния – (4.28)

Разные формы элементов конструкций с разными схемами их нагру-жения дают разные G_э и _экв, что позволяет по величине _экв судить о том, какой длине трещины в бесконечной пластине отвечает тот или иной концентратор. По критерию _экв можно сравнить разные по характеру концентраторы, если радиус r в них маленький. Сложность такого подхода состоит в неопределённости выбора D ₁ и G_э, а потом _{экв .} Для углов (см.рис.4.14,б) не больше 130...140° существует приближенный метод – по-строение кривой G₁ до уровня D ₁ (рис. 4.14, в) с последующей экстрапо-ляцией этого прямолинейного участка от А до В с целью определения G_э и расчетом _экв по формулам (4.27) и( 4.28). Таким образом, в случае подрастания трещины на малую величину D ₁ полная высвобождаемая энергия пропорциональна D ₁, т.е. пропорциональна энергии, накоплен-ной возле вершины трещины.