Ключевое слово: «вязко-хрупкий переход»

В работе приведены теоретические и экспериментальные обоснования важности учета вязко-хрупкого перехода в качестве одного из основных факторов, приводящих к разрушению конструкций. Проведено моделирование процесса деформации и последующее исследование образцов, подвергавшихся циклической нагрузке. Установлено, что вязко-хрупкий переход, характерными признаками которого являются области вязкого и хрупкого разрушения, выявленные в результате оптической микроскопии, был обнаружен на интервале температур ниже -36℃. Выявлена зависимость сопротивления образца от нагрузки, увеличение сопротивления образца указывает на ускоренный рост дислокаций в области деформаций металлов, обусловленный влиянием низких температур.

В статье обосновывается актуальность исследований разрушения материала обода локомотивного колеса, в частности, оценки его хладостойкости методом определения ударной вязкости. Произведен численный КЭ-расчет напряженно-деформированного состояния образца при испытании на ударный изгиб с учётом предварительного пластического упрочнения материала. Результаты расчета свидетельствуют о том., что распределение напряжений и деформаций вдоль надреза образца способствует локализации деформаций и обуславливает более жесткое напряженно-деформированное состояние предварительно поврежденного материала. Таким образом, ударная вязкость образца из материала конструкции с длительным сроком эксплуатации понижается вследствие более жесткого напряженно-деформированного состояния, что способствует наступлению вязко-хрупкого перехода при более высокой температуре. Предложен метод оценки хладостойкости материала путём применения численного КЭ-расчета испытания образца на ударную вязкость с учетом актуализированного движения контактных поверхностей образца и стенда. Поясняются причины типичных ошибок при решении подобных задач.

Предположено, что снижение трещиностойкости при понижении температуры может быть связано с уменьшением размера зоны пластичности. Заметно развитая пластическая зона оказывает эффект «притупления» вершины трещины, а при понижении температуры, вследствие увеличения предела текучести и уменьшения размера зоны пластичности, данный эффект значительно уменьшается, что приводит к резкому снижению показателя трещиностойкости. С использованием объединения подходов классической механики и механики разрушения, получено выражение для объединенного критического коэффициента интенсивности напряжений. Полученное выражение качественно описывает экспериментально получаемые кривые вязко-хрупкого перехода. Показано, что помимо таких факторов, как масштабный эффект, особенности кристаллической структуры металла, значительный вклад в явление хладноломкости могут внести параметры классической механики и механики разрушения.