АНАЛИЗ ТРЕЩИН В ПОЛЯХ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ ОТ КЛИНОВЫХ ДИСКЛИНАЦИЙ

Сведения об авторах
  • Институт проблем машиностроения Российской академии наук, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Институт проблем машиностроения Российской академии наук, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Институт проблем машиностроения Российской академии наук, Нижний Новгород, Российская Федерация

Аннотация

Разработаны математические методы анализа трещин, возникающих в поликристаллических твердых телах под действием полей напряжений, создаваемых клиновыми дисклинациями. Предложен метод расчета основных характеристик трещины, таких как плотность вектора Бюргерса виртуальных дислокаций, коэффициенты интенсивности напряжений в вершинах трещины и функция раскрытия берегов, при произвольном расположении дисклинации. Метод основан на замене решения для исходной дисклинации на суперпозицию решения для дисклинации с известным аналитическим выражением и решения для непрерывной стенки краевых дислокаций. В результате применения данного метода получены точные аналитические выражения для указанных параметров в случае, когда дисклинация находится на оси трещины, а также асимптотические выражения для коэффициентов интенсивности напряжений трещины в упругом поле, создаваемом дисклинацией, расположенной вблизи вершины. Проведен сравнительный анализ дислокационной и дисклинационной трещин, выявивший их принципиальное различие: при попадании в трещину дислокация размазывается в виде распределения виртуальных дислокаций вдоль трещины и перестает существовать как локализованный дефект. В отличие от этого, дисклинация сохраняется как независимый источник напряжений, который лишь частично экранируется виртуальными дислокациями. Рассчитаны поля упругих напряжений от дисклинационной трещины, проанализировано влияние положения дисклинации на ее взаимодействие с решеточной дислокацией. Обнаружено, что зависимость силы взаимодействия от расстояния между решеточной дислокацией и вершиной трещины носит знакопеременный и немонотонный характер. Результаты исследования представляют ценность для разработки методов прогнозирования разрушения в материалах, полученных методами интенсивной пластической деформации.

Ключевые слова

дисклинациятрещинакоэффициенты интенсивности напряженийдислокацияполя упругих напряженийбольшие пластические деформацииразрушение.

Литература

  1. 1.Weertman, J. Dislocation based fracture mechanics / J. Weertman. – World Scientific, 1996. – 524 p. Scholar
  2. 2.Рыбин, В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов / В.В. Рыбин. – М.: Металлургия, 1986. – 224 с. Scholar
  3. 3.Zisman, A.A. Basic configurations of interfacial and junction defects induced in a polycrystal by deformation of grains / A.A. Zisman, V.V. Rybin // Acta Mater. – 1996. – Vol. 44. – P. 403–407. DOI: 10.1016/1359-6454(95)00155-8 Scholar
  4. 4.Romanov, A.E. Application of disclination concept to solid structures / A.E. Romanov, A.L. Kolesnikova // Progr. Mater. Sci. – 2009. – Vol. 54. – P. 740–769. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2009.03.002 Scholar
  5. 5.Romanov, A.E. Elasticity boundary-value problems for straight wedge disclinations. A review on methods and results / A.E. Romanov, A.L. Kolesnikova // Rev. Adv. Mater. Tech. – 2021. – Vol. 3. – P. 55–95. DOI: 10.17586/2687-0568-2021-3-1-55-95 Scholar
  6. 6.Gardner, R.N. Crack initiation at dislocation cell boundaries in the ductile fracture of metals / R.N. Gardner, T.C. Pollock, H.G.F. Wilsdorf // Mater. Sci. Eng. – 1977. – Vol. 29. – P. 169–174. DOI: 10.1016/0025-5416(77)90123-9 Scholar
  7. 7.Gardner, R.N. Ductile fracture initiation in pure α-Fe: Part I. Macroscopic observations of the deformation history and failure of crystals / R.N. Gardner, H.G.F. Wilsdorf // Metall. Trans. A. – 1980. – Vol. 11. – P. 653–658. DOI: 10.1007/BF02670703 Scholar
  8. 8.Gardner, R.N. Ductile fracture initiation in pure α-Fe: Part II. Microscopic observations of an initiation mechanism / R.N. Gardner, H.G.F. Wilsdorf // Metall. Trans. A. – 1980. – Vol. 11. – P. 659–669. DOI: 10.1007/BF02670704 Scholar
  9. 9.Pollock, T.C. Beryllium fracture observed by in situ high voltage electron microscopy / T.C. Pollock, H.G.F. Wilsdorf // Mater. Sci. Eng. – 1983. – Vol. 61. – P. 7–15. DOI: 10.1016/0025-5416(83)90120-9 Scholar
  10. 10.Wilsdorf, H.G.F. The role of glide and twinning in the final separation of ruptured gold crystals / H.G.F. Wilsdorf // Acta Metall. – 1982. – Vol. 30. – P. 1247–1258. DOI: 10.1016/0001-6160(82)90021-9 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 5, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
17.12.2025
В выпуске
17.12.2025
Выпуск
№ 5 (2025)
Поделиться