К наиболее разработанным моделям зарождения трещин относятся те, которые связаны
с механизмом заторможенного сдвига. Согласно этой схеме образуются плоские скопления
скользящих дислокаций перед различного рода препятствиями (дефектами структуры).
Зарождение трещины происходит за счёт высокой концентрации напряжений в окрестности
барьера, содержащего эти скопления краевых дислокаций. В этой группе выделяют модель
Стро-Мотта [29], для которой приближённое значение максимального напряжения вблизи
вершины полосы скольжения, заторможенной дефектами структуры, имеет вид:
(130)
где
внешнее касательное
напряжение в плоскости скопления дислокаций;
длина дислокационного
скопления;
радиус-вектор
точки поля напряжений с азимутом (от вершины скопления).
Для направления первоначальной плоскости скольжения дислокаций (
)
(131)
Напряжение в узкой зоне у вершины скопления может на три порядка превышать приведенное
напряжение, в результате чего возможно слияние лидирующей дислокации скопления с
другой, то есть образование зародышевой трещины. После объединения двух первых дислокаций
трещина начинает увеличиваться в размерах, дальнейшее слияние облегчается [30].
Смит и Барнби [31] уточнили выражение для угла ориентации трещины по отношению к
скоплению дислокаций, установив относительную независимость ориентации плоскости
разрушения в диапазоне углов 0,
когда образуется
тупой угол со скоплением дислокаций.
Выделяют в особую группу модели, связанные с механизмом слияния дислокаций. Как
и в предыдущей группе, этот механизм основан на учёте скоплений дислокаций в одной
плоскости скольжения перед барьером, образованным дефектами структуры. Параметрами
являются: число дислокаций, концентрация напряжений, центр тяжести ряда дислокаций.
Число краевых дислокаций в плоскости скольжения по длине определяется по формуле
[30]
(132)
где
сдвиговое
напряжение;
коэффициент
Пуассона;
модуль сдвига;
b- вектор Бюргерса.
Рассматриваемый ряд дислокаций локализует своё взаимодействие на головную дислокацию,
вызывая концентрацию напряжений порядка
В результате
слияния дислокаций образуется зародышевая трещина длиной
Согласно
модели Стро, скопление
краевых дислокаций
образует одну дислокацию мощности
при напряжении
при этом
критический размер микротрещины равен:
(133)
где
эффективная
поверхностная энергия.