В чем сущность концепции предела трещиностойкости?

Понятие коэффициента интенсивности напряжений в пластическом состоянии, как известно, не применимо. Однако связь разрушающих нагрузок с длиной трещины можно установить с помощью известных формул для коэффициента К, не обращая внимание на развитую пластическую деформацию. Состояние разрушения, в этом случае, будет отличаться от обычного хрупкого состояния только предельным значением К, которое в этом случае становится зависимым от длины трещины (или, что то же самое, от разрушающего напряжения). Это предельное значение К и называют пределом трещиностойкости I_c. Таким образом, получаем единое расчетное уравнение, справедливое для хрупких, квазихрупких и вязких состояний, в следующем виде:

                                 ,

где - предел трещиностойкости; К- коэффициент интенсивности напряжений для расчетной нагрузки; m- запас по пределу трещиностойкости, введенный для определения допустимой длины трещины, m>1.

В этом уравнении для целей расчета удобно ввести n= - запас прочности по пределу прочности, полученный для расчетного номинального напряжения σ₁ в опасной точке детали (принимая первую теорию прочности). Если расчетная нагрузка получается из предельной делением на запас n, то значение К будет зависеть от числа n, т.к. К=К(n). Поскольку предел трещиностойкости I_c есть функция разрушающего напряжения, то оно тоже может быть выражено через запас прочности , и тогда предел трещиностойкости также окажется функцией n, т.е. I_c (n). Из приведенного уравнения находим критическую длину трещины при m=1 и заданном n. Длина трещины при m>1 ( и том же n) будет меньше критической. Эту длину можно считать допустимой, если есть обоснованное число m, Следовательно, для проведения расчета на прочность при статической нагрузке надо экспериментально найти предел трещиностойкости.

Имеется аппроксимирующее выражение для предела трещиностойкости в виде

где l_cmax- наибольшее значение l_c в испытаниях серии образцов с разными длинами трещин; q=2-4- эмпирическая величина.

На плоскости К-σ последнее уравнение отражает диаграмму трещиностойкости- линию, под которой состояния безопасны, а на самой линии состояния разрушения (предельные состояния).