Расчетные характеристики статической трещиностойкости

Характеристики статической трещиностойкости при плоском напряженном состоянии

Характеристики статической трещиностойкости при плоском напряженном состоянии (e_z¹0_; s_z=0) определяются величиной K_с^у:

Поправка Y для образцов типа “пластина с центральной трещиной”, на которых обычно определяется характеристика K_с^у, равна:

, где:

a = 2a₀/W,

W - ширина образца.

При этом должны выполняться следующие условия:

0,3 < a <0,35

s_c < 0.8 s_0.2 (1- a)

Величина K_с^у зависит от ширины образца W (рис. 4.16).

Рисунок 4.16

Функционально эту зависимость можно описать с использованием следующего выражения:

(K_с^у)_W = (K_с^у)_Wo (W/W₀)^A , где:

(K_с^у)_W - величина K_с^у для образца или элемента конструкции шириной W;

A - показатель степени, определяемый экспериментально;

(K_с^у)_Wo - величина K_с^у, принимаемая в качестве базовой.

Для обшивочных материалов она определяется на образцах шириной W₀ равной 1200 мм или 750 мм; для штамповок и прессованных полуфабрикатов ширина образцов лежит, как правило, в диапазоне W =50 мм - 750 мм.

В качестве расчетных характеристик статической трещиностойкости К_1с и K_с^у принимаются их средние значения в случае удовлетворения требований к объему и представительности экспериментальных данных и не превышения типичного значения рассеяния. Типичным значением рассеяния является коэффициент вариации:

S_Σ/К_с = 0,05, где

S_Σ – суммарное рассеяние;

К_с – обозначение величин К_1с и K_с^у.

При определении расчетных характеристик статической и циклической трещиностойкости минимальная выборка для одного направления вырезки образцов должна быть сформирована из испытаний не менее чем пяти экземпляров полуфабрикатов, в каждом из которых испытывается не менее чем три образца. Допускается для материалов, апробированных в эксплуатации и не показавших каких либо отклонений в усталостных свойствах, формирование выборки не менее чем по трем экземплярам полуфабрикатов, в каждом из которых испытывается не менее чем три образца. Значения K_с^у должны быть получены во всем диапазоне значений ширины образцов, соответствующих диапазону значений ширины элементов конструкции. Для обшивочных материалов этот диапазон, примерно, соответствует ширине образца от 100мм до 1500мм.

При превышении типичного значения рассеяния расчетное значение характеристик К_1с и K_с^у определяется как среднее значение, деленное на редукционный коэффициент k_S. Значение редукционного коэффициента в зависимости от коэффициента вариации приведено в таблице 4.4.

Таблица 4.4.

SΣ/Кс	£0.05	0.08	0.12	0.15	0.2	0.25	0.3	>0.3
ks		1.1	1.2	1.3	1.5	1.8	2.3	4.5

Для промежуточных точек принимается линейная интерполяция.

При определении расчетных значений характеристик трещиностойкости К_1с и K_с^у принимается нормальное распределение, если не получено иного. В качестве расчетных принимаются средние значения характеристик К_1с и K_с^у. Кроме того, необходимо располагать следующими данными:

- величиной рассеяния;

- количеством испытанных полуфабрикатов;

- количеством образцов;

- габаритами образцов при получении K_с^у (для корректировки среднего значения величины K_с^у в зависимости от ширины образца).

Расчетные значения К_1с и K_с^у (ниже в формулах расчетное значение обоих характеристик обозначаются как K_с^р) и величина рассеивания определяются в случае удовлетворения требуемому объему данных как:

при S_Σ/К_с ≤ 0,05, где:

,

N - количество экспериментальных точек.

Значения статической трещиностойкости К_1с для алюминиевых сплавов приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Сплав	Полуфабрикат	Диапазон толщин	Направление вырезки образца	Число образцов (полуфа-брикатов)	К1С, кг/мм3/2	SΣ/Кс
В95очТ2, В95пчТ2	Плита катаная	толщина 20-40 мм	ДП ПД	20 (3) 39 (3)		0.058 0.049
В95очТ2	Прессованный профиль	толщина 10-40 мм	ДП ПД	14 (3) 35 (3)		0.054 0.060
1933Т3	штамповка	Толщина <200 мм	ДП ДВ ПД ВД	20 (4) 13 (2) 8 (2) 26 (4)		0.115 0.128 0.117 0.136
1973Т2	плита	Толщина 80 мм	ВД ПД ДП	25 (5) 34 (5) 21 (5)		0.066 0.059 0.045
АК6Т1	штамповка	Толщина <200 мм	ВД	13 (3)		0.090
Д16чТ,	пресспрофиль	Толщина 30-80 мм	ДП ПД ВД ВП	15 (5) 18 (5) 12 (4) 22 (5)		0.077 0.116 0.066 0.050
1163ТПП,	прессованный профиль	толщина полки 10-40 мм	ПД	13 (3)		0.031
1163Т,	плита катаная	толщина 20-40 мм	ПД	14 (2)		0.058