Стадийность процесса повреждаемости

Первая стадия поврежденности - инкубационная стадия микроразрушения, связана с формированием малых трещин. Размерный уровень таких трещин соизмерим с масштабом структурных составляющих материала ( мкм). Физическая суть данного процесса состоит в реализации следующих этапов повреждения.

1. При нагружении материала в его объеме, точнее в части объема, относящейся к поверхностному слою, за счет эволюции дислокационной структуры формируются локальные дислокационные группы, концентрирующие упругую энергию искажения кристаллической решетки. Проявлением эволюции дислокационной структуры является пластическое деформирование, происходящее в локальных микрообъемах материала и характеризующееся значительной неоднородностью.

2. Концентрация внутренней энергии в дислокационных группах сопровождается релаксационными процессами, ведущими к зарождению субмикроскопических дефектов в виде дислокационных трещин или пор. В локальных независимо деформируемых объемах осуществляется пластическое разрыхление материала, для которого характерно увеличение плотности дефектов квазиоднородных субмикроскопических размеров.

3. Накопление субмикро- и микродефектов в независимо деформируемых объемах осуществляется до предельной величины дилатации . При нарушается устойчивость процесса повреждаемости, локализованного в масштабе . При достигнутом предельном значении концентрации дефектов начинается их объединение, происходит разрушение микрообъема масштаба и образование малой трещины с начальным размером ..

После образования первых малых трещин начинается вторая стадия поврежденности, связанная с развитием системы рассредоточенных дефектов микрометрового размерного уровня. Особенности развития системы дефектов определяются процессами их зарождения и роста, протекающими параллельно во времени.

Процесс распространения МТ за счет неоднородности металлургической и дислокационной структур, случайной ориентации дефектов и других факторов будет характеризоваться определенным разбросом скоростей роста трещин. С учетом того, что и продолжительность периода до зарождения МТ величина случайная, следует вывод о наличии неоднородности размеров МТ в фиксированный момент времени t.

При наличии на ограниченной площади поверхности или в объеме материала даже небольшого количества МТ всегда существует конечная вероятность их объединения. Объединение МТ несет опасность внезапного образования макроскопического дефекта. Поэтому первоначальная оценка предельного состояния на стадии развития МТ должна производиться с учетом фактора объединения рассеянных дефектов.