"Механики XXI веку" №16 2017

Механики XXI веку. №16 2017 г.

256

Таким образом, одним из необходимых условий формирования малых трещин являет-

ся структурная гетерогенность. Уровень же внешних напряжений предопределяет условия

для развития и перерастания малых трещин в магистральные или же для их перехода в раз-

ряд нераспространяющихся.

Длинные трещины при своем развитии в малой степени реагируют на гетерогенность

материала, хотя в общем случае частицы как концентраторы способствуют их росту. Стар-

товые скорости малых трещин от поверхности при невысоких напряжениях находятся ниже

или на уровне параметра

тр

для длинных трещин. Однако, по мере возрастания напряжения

скорость малых дефектов может повышаться. Это, по-видимому, связано с фактором "мно-

гоочаговости" разрушения за счет отвода энергии на немагистральные дефекты, а также

ветвления трещин.

Микромеханика малых трещин может быть представлена с учетом зависимости ско-

рости роста трещин от произведения амплитуды напряжения на корень квадратный из длины

трещины. Не распространяющиеся трещины при малой гетерогенности слоя покрытия стар-

туют с высокой скоростью. Затем, однако, они замедляют свой рост и, наконец, останавли-

ваются. Пороговым условием распространяющихся и нераспространяющихся трещин явля-

ется амплитуда напряжения уровня 250 МПа. Причем максимальная длина нераспростра-

няющихся трещин соизмерима с эффективной глубиной диффузионной зоны.

Замедление трещин происходит более эффективно в гетерогенных слоях с большим

количеством частиц второй фазы, так как в них отмечается более высокая плотность струк-

турных стопоров. Распространяющиеся малые трещины могут стартовать со скоростью

меньшей, чем нераспространяющиеся, но более высокая амплитуда напряжений (свыше 250

МПа) позволяет им трансформироваться в магистральные дефекты.

Согласно диаграмме усталости, распространяющиеся трещины в диффузионной зоне

растут более медленно. Это связано с тем, что подрастание малых трещин до критического

размера происходит на глубинах, в которых прекращают свое существование нераспростра-

няющиеся дефекты.

Литература:

Нечаев Л.М., Фомичева Н.Б., Иванькин И.С. Определение параметров трещиностойкости

никотрированных сталей // Современные наукоемкие технологии, 2007. №5. С.89-92.

Dagani,R. Individual Surface Atoms Identified,Chemical & Engineering News/ R.Dagani//5 March

2007,Published by American Chemical Society.P.13

Староконь И.В. Кинетика усталостного трещинообразования основных конструктивных элементов и

сварных соединений опорных блоков морских стационарных платформ // Современные проблемы науки и

образования. – 2015. – № 2-1.

Structural heterogeneity as the condition for the formation of small

cracks in the coating

Nechaev L.M., Fomicheva N.B., Serzhantova G.V.

Tula State University

nbf62@yandex.ru

Keywords

quasi-brittle structure, the coating, the crack, the stress level, the structural defect

The paper presents an analysis of a kinetic fatigue fracture diagram representing a relation between

crack growth rate and cyclic stress intensity factor in thermal diffuse coatings. Small crack growth rates in

heterogeneous structures have been estimated. The effects of phase particles on crack formation under high

stresses have been identified. It has been found that under high stress fast crack launch occurs in the most

heterogeneous layers. As the stress amplitude further increases, crack propagation across the coating depth

slows down. The effects of heterogeneity on crack formation in the coating have been studied. The micro me-

chanics of small cracks is represented taking into account the crack propagation rate vs. the product of

stress amplitude and square root of the crack length relation. It has been found that crack propagation is

more inhibited in heterogeneous layers with a large second phase particle content.