О критериях хрупкого разрушения

Оценка несущей способности конструкций, содержащих трещины, по критериям хрупкой прочности основана на подходах механики разрушения. Общим для различных моделей разрушения является положение, что в начальный момент считается заданным некоторое возмущение в виде начальных трещин. Поэтому в различных критериях хрупкого разрушения содержатся постоянные, зависящие от координат, длин и геометрии начальных трещин. Исследования направлены, в основном, на поиск такого параметра (желательно единственного) , достижение критического значения которым означало бы начало роста трещины, а само критическое значение могло бы рассматриваться как постоянная материала.

В основе всех современных представлений о разрушении тел, содержащих дефекты, лежит энергетическая теория А.А. Гриффитса [9]. Сущность подхода состоит в том, что для развития начальной трещины в абсолютно упругом теле необходимо затратить энергию du, освободившуюся в объёме дефекта, равную той, которая расходуется на обеспечение целостности материала перед кромкой разреза

где ds – площадь новой поверхности разрыва; G – поток энергии, движущий трещину, отнесённый к единице площади трещины и являющийся постоянной материала (G=2); - поверхностная энергия.

Равенство энергетического баланса (9) предполагает, что вся освободившаяся энергия расходуется на образование новых плоскостей разрыва.

С развитием механики разрушения круг задач возможного применения упругой модели А.А. Гриффитса был ограничен, когда выяснилось, что затраты энергии на создание новых поверхностей разрыва главным образом связаны с работой пластической деформации в окрестности конца трещины. Теория стала возможной для реальных металлических материалов благодаря работам О.Е. Орована [10] и Д.Р. Ирвина [11], в которых развивается концепция квазихрупкого разрушения. Условие разрушения по Д.Р. Ирвину представлено в виде

где K- коэффициент интенсивности напряжений; c – постоянная, зависящая от упругих характеристик среды.