При выполнении условия (10) трещина начинает самопроизвольно распространяться, так
как
достигает критического значения
. Формула (10) заменяет
энергетический критерий Гриффитса силовым условием в вершине трещины, позволяет
использовать характеристики напряжённо-деформированного состояния и является локальным
условием разрушения. Критерий Ирвина эквивалентен условию Гриффитса, более удобен
в применении и широко используется на практике. Коэффициент
является константой материала, характеризующей его трещиностойкость (вязкость разрушения).
Для прогнозирования прочности достаточно определить экспериментально значение
и вычислить, решив краевую задачу, величину
.
Можно указать другие применяемые критерии хрупкого разрушения:
- интеграл Черепанова – Рейса и его аналог – критерий эквивалентной энергии; критерии,
основанные на концепции критического раскрытия трещины; критерии предельной средней
деформации Мак-Клинтока и предельного радиуса кривизны трещины Вильямса и другие
[12, 13], которые объединяет общий принцип энергетического баланса, делая их эквивалентными
критерию Гриффитса.
Отмечая общие свойства различных критериев хрупкого разрушения необходимо выделить
следующую существенную особенность. Условия энергетического и силового баланса,
на которых основаны главные критерии и их аналоги, справедливы для частных задач
с трещинами, перпендикулярными к растягивающей силе. В этих случаях концентрация
оказывается настолько высокой, а энергия и напряжения локализованными на таких узких
участках перед концами трещины, что можно принимать с достаточной точностью всю
энергию, освободившуюся в объёме дефекта, идущей на образование новых поверхностей
разрушения, а величину
считать при этом одновременно характеристикой конструкции и материала. Во всех остальных
возможных случаях (трещины, наклонные к направлению нагрузки, или дефекты произвольной
формы) на разрушение идёт только часть освободившейся энергии или усилия. Нарушается
однозначная зависимость между данными испытания опытных образцов, при определении
вязкости разрушения, и условиями реальной работы материала.
Отмеченные выше условия и им соответствующие критерии прочности определяют начало
движения выявленных трещин (начало "гибели" конструкций). Однако, для технической
диагностики важно также знать условия образования трещин (начало "болезни" конструкций).
Как известно, при зарождении и медленном подрастании трещиной "руководит" физика,
и только в закритическом состоянии трещина "подчиняется" механике разрушения. Следовательно,
условие образования трещин можно получить на основе единения микро- и макроподходов
в физике и механике разрушения в виде условия, регистрирующего на макропротяжённости
действие микромеханизмов разрушения. С помощью такого условия можно, оценивая прочность
материала в окрестности различных дефектов, определить возможное начало дислокационных
процессов разрыхления материала, ведущих к образованию трещин. При этом можно ставить
вопрос об образовании трещин в бездефектной зоне (например, при вихреподобном распределении
температуры).