Тріщиності́йкістьДСТУ 2442-94 Розрахунки та випробування на міцність. Механіка руйнування. Терміни та визначення або тріщинотри́вкість () — здатність матеріалу не руйнуватися за наявності тріщини в умовах одноразового (короткочасного), циклічного або тривалого навантаження. Вона обумовлюється спроможністю матеріалу чинити опір розвитку (росту) тріщин (руйнуванню). Опір розвитку тріщини — міра опору матеріалу сталому росту тріщини під час одноразового навантажування, що виражається величиною одного з параметрів, прийнятих у механіці руйнування.

Основні характеристики тріщиностійкості В матеріалі тріщина може виникнути в результаті втоми, бути наслідком металургійного дефекту тощо. Тріщина є концентратором напружень, в її вершині механічні напруження значно перевершують середні (розрахункові) і вони тим більші, чим довшою і гострішою є тріщина. У міру віддалення від вершини тріщини напруження спадають. Якщо напруження у вершині тріщини такі, що викликають її ріст, відбувається руйнування матеріалу, при тому, що розрахункові напруження є нижчими за границю плинності матеріалу.

У механіці руйнування до основних характеристик тріщиностійкості відносять такі параметри: критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень або KC (KIC) у момент старту тріщини — силовий показник; критичне розкриття тріщини (δC) у привершинній частині при її зрушенні — деформаційний показник Панасюк В. В., Панько І. М., Зайдель Б. М. До питання про визначення характеристик тріщинотривкості матеріалу в рамках 8к-моделі при випробуванні призматичних зразків // ФХММ. 1994. № 2. С. 121—124.; роботу, яку необхідно затратити на утворення тріщини, критичне значення JC або JIC — енергетична характеристика напружено-деформованого стану в околі точки фронту тріщини, що дорівнює потоку енергії, який припадає на одиницю довжини фронтуVan Vliet, Krystyn J. (2006); «3.032 Mechanical Behavior of Materials».

Найбільш надійну оцінку тріщиностійкості матеріалів дають випробування зразків з попередньо створеною тріщиною втоми, оскільки вона є найпоширенішим небезпечним дефеком у конструкціях. Зростання тріщини починається, якщо коефіцієнт інтенсивності напруження К або його розмах ΔК (при циклічних навантаженнях) перевищує порогове значення Кth(ΔКth), і складається з трьох стадій: зростання швидкості росту, стабільного відносно повільного її поширення і прискореного розвитку, що завершує руйнування. В'язкість руйнування можна визначити за допомогою випробування на компактне розтягування (). Наприклад, згідно з DIN EN ISO 12737, використовується випробувальний зразок із центральним кутовим вирізом (див. рисунок) та з тріщиною утвореною при циклічному навантажуванні. Зразок розривають і визначають напруження, при якому тріщина стала нестабільною. Крім того, визначається розмір тріщини.

Кінетику руйнування описують діаграмами в координатах: «довжина тріщини — число циклів або час» при циклічному навантаженні; «довжина тріщини — час» при тривалому статичному навантаженні. Кінетичні параметри руйнування дозволяють прогнозувати працездатність матеріалів у конструкціях.

Способи підвищення тріщиностійкості Способи підвищення тріщиностійкості металів та сплавів включають: раціональне мікролегування (вибір сплаву); формування оптимальних мікроструктур матеріалу; зменшення вмісту небажаних домішок, особливо легкоплавких та сегрегованих на межах зерен; оптимальні режими термомеханічного оброблення, що формують найбажаніший тип та параметри мікроструктури; створення поверхневого шару, структура та напружений стан якого ускладнює зародження в ньому мікротріщин (дрібне зерно, напруження стиску тощо).

Державні стандарти ДСТУ 2442-94 Розрахунки та випробування на міцність. Механіка руйнування. Терміни та визначення ДСТУ 4675:2006 Розрахунки і випробування на міцність. Методика визначення характеристик динамічної тріщиностійкості металів за нормального відриву за температур від мінус 196°С до плюс 400 °С. — К.: Держспоживстандарт, 2007 — 28 с. ДСТУ 7068:2009 Розрахунки і випробування на міцність. Методика визначення характеристик динамічної тріщиностійкості металів за поздовжнього зсуву за температур від мінус 196°С до плюс 400 °С. — К.: Держспоживстандарт, 2010 — 17 с. ДСТУ 8601:2015. Розрахунки та випробування на міцність. Методика визначення характеристик циклічної тріщиностійкості металів за поперечного зсуву та кімнатної температури. К.: Держспоживстандарт, 2016 — 36 с. ДСТУ Б В.2.7-227:2009 Бетони. Методи визначення характеристики тріщиностійкості (в'язкості руйнування) при статичному навантаженні.

Див. також Втома матеріалу Випробування на втому Втомне руйнування Тріщиностійкість марганцевих чавунів

Примітки

Джерела

Лебідь Н. М. Оцінка тріщинотривкості квазікрихких i в'язких матеріалів за деформаційними критеріями Автореф. дис. на здоб. наук. ступ. к.т.н., Спец. 01.02.04 / М-во освіти i науки Украïни, Тернопіл. держ. техн. ун-т ім. I. Пулюя. — Тернопіль, 2000. — 18 с. Конспект лекцій з дисципліни «Механіка руйнування» для денної форми навчання за напрямом 6.060101 «Будівництво» та 192 «Будівництво та цивільна інженерія» / Укладачі: П. В. Ясній, В. П. Ясній. — Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2018. — 116 с.