Что такое поврежденность материала и чем она характеризуется?

Для конкретности рассмотрим процесс ползучести. Разрушение можно интерпретировать как процесс образования трещин, развертывающийся на фоне растущих деформаций ползучести. Согласно экспериментальным данным, хрупкое разрушение определяется максимальным растягивающим напряжением σ_max. Состояние распределенной пористости или трещиноватости, иначе, «поврежденности» материала можно характеризовать скалярной величиной 0≤ω≤1, которую называют мерой поврежденности. Она описывает степень разрыхленности материала.

В начальный момент времени при отсутствии начальной трещиноватости имеем ω=0. С течением времени пористость нарастает, а сплошность убывает. Если в отношении развития повреждений материал однородный, в каждой точке тела ω одинаково и при разрушении ω=1. В случае неоднородного материала ω=ω(x,y.z)≤1. Скалярная функция ω характеризует рассеянное разрушение материала. При значительном уровне поврежденности рассеянный характер становится неустойчивым, и в слабых местах материала возникают начальные трещины.

В качестве критерия роста трещины ползучести принимается достижение параметром поврежденности своего предельного значения ω=1 на некотором расстоянии ρ перед вершиной трещины вдоль линии ее распространения. Это расстояние представляет собой область предразрушения материала. В несвязанной постановке задачи такой критерий позволяет при найденном ранее поле напряжений получить из уравнения для поврежденности соотношения, разрешимые относительно скорости роста трещины.

Считая, что скорость роста трещины определяется скоростью увеличения несплошности или повреждаемости материала, строят эвристически или эмпирически дифференциальное уравнение . Это уравнение связывает скорость увеличения повреждаемости  с повреждаемостью ω и максимальным растягивающим напряжением σ_max. Вид функции  может быть различным, но отвечающим реалиям задачи. Обычно она берется в виде степенной функции:

                                 ,

где А и n некоторые константы материала.

Подобную зависимость следует интерпретировать не как физическую закономерность, а лишь как удобную в некоторых отношениях аппроксимацию.

Если разрушение происходит в температурном поле, то температуру среды можно приближенно учесть, считая параметры А и n функциями температуры, а параметр А еще и функции времени.

35. Назовите основные методы неразрушающего контроля конструкционных материалов.

Известно достаточно много методов неразрушающего контроля: ультразвуковой, пропитывание краской, гамма-дефектоскопия, магнитные порошки (для ферромагнитных сплавов), вихревые токи, метод разности электропотенциалов и другие, основанные на фиксации физических эффектов, возникающих в поврежденном металле.

Эти методы, как правило, взаимодополняют друг друга, поскольку не всегда достаточно информации о разрушении детали, основанной только на одном методе. Например, в очень толстом сечении радиографией можно получить только двухмерную картину внутреннего дефекта, в связи с чем выше упомянутый метод дополняют ультразвуковым, для определения глубины и ориентировки дефекта.

Методы неразрушающего контроля можно оценить по вероятности обнаружения трещины в деталях из сталей и алюминиевых сплавов. По снижению вероятности определения они располагаются в следующем порядке: ультразвуковой, магнитно-порошковый, пропитка краской и радиография. Ультразвуковой метод обладает хорошей разрешающей способностью и позволяет определить маленькие трещины порядка 1,5 мм, а также обнаружить прирост трещины от 0,2 мм.