Изменение геометрии макротрещины в процессе ее роста является следствием тех механизмов, которые протекают при воздействии переменных по амплитуде нагрузок. Известные решения рассматривают абсолютно острую трещину в линейно упругом материале, что приводит к сингулярности напряжений и, соответственно, к стремлению к бесконечности величины напряжений перед трещиной. Известные экспериментальные исследования показывают, что напряжения перед трещиной могут в несколько риз превышать величину предела текучести материала, но принимают все-таки конечные значения. В работе проведен анализ результатов известных исследований, посвященных вопросу поведения подвижной макротрещины при различных напряженно-деформированных состояниях. Показано, что кинетика геометрии растущей трещины заметно отличается от аналогичных характеристик неподвижной трещины, в первую очередь за счет образование при росте трещины на ее берегах пластически деформированного материата. В случае реализации перед трещиной плоского напряженного состояния проявляется эффект закрытия берегов трещины, заметно снижающий величину эффективного размаха коэффициента интенсивности напряжений, и, соответственно, скорость роста трещины. Предлагается рассматривать в качестве перспективного направления переход к решению трехмерной задачи перед кончиком трещины, как это делается в SY-моделях.
конструктивный элемент, макротрещина, напряженное состояние, коэффициент интенсивности напряжений, пластическая зона
1. Griffith, А А. Пте phenomena of rupture and flow in solids / A.A. Griffith // Philos. Trans. Of Roy. Sou. of London. - 1920. - Ser. A. - Vol. 221. - P. 163-198.
2. Irwin, G. R. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate / G. R. Irwin // ASME J. Appl. Mech. - 1957. - Vol. 24. - P. 361-364.
3. Файвисович, А.В. Приближенный метод оценки продолжительности начальной стадии усталостного разрушения судовых гребных валов/ А.В. Файвисович, М.Н. Чура // Транспортное дело России. -2011. - №10. - С.79-80.
4. Чура, М.Н. Эксплуатационные повреждения греб ных валов / М.Н. Чура, А.В. Файвисович // Транспортное дело России. - 2011. - №11. - С. 110.- 112.
5. Riddell, W.T. Detennining fatigue crack opening loads from near-crack-tip displacement measurements / W.T. Riddell, R.S. Piascik, M.A. Sutton, W. Zhao, S.R. McNeill, J.D. Helm // American Society for Testing and Materials. - 1999. - P. 157 - 174.
6. Liu, Y. A simple analytical crack tip opening displace ment approximation under random variable loadings / Y. Liu, Z. Lu, J. Xu // International Journal of Fracture.-2012.-Vol. 173. - P. 189-201.
7. Lu, Z. Alt incremental crack growth model for multi scale fatigue analysis / Z.Lu, Y. Liu // In 50th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structural Dynamics and Materials Conference. - 2009.
8. Lu, Z. Curvilinear fatigue crack growth simulation and validation under constant amplitude and overload loadings / Z. Lu, J. Xu, L. Wang, J. Zhang, Y. Liu // Journal of Aerospace Engineering. - 2015. - Vol. 28.
9. Xiang, Y. Equivalent stress transformation for efficient probabilistic fatigue crack growth analysis under variable amplitude loadings / Y. Xiang, Y. Liu // Journal of Aerospace Engineering. - 2016. - Vol. 29.
10. Lu, Z. Small time scale fatigue crack growth analysis / Z. Lu, Y. Liu // International Journal of Fatigue. -2010. -Vol. 32.-P. 1306- 1321.
11. Wells, A.A. Unstable crack propagation in metals-cleavage and fast fracture / A.A. Wells // Proceedings of the Cranfield Crack Propagation Symposium. -1961.-Vol. L-P. 210-230.
12. McClung, R.C. Crack closure and plastic zone size in fatigue / R.C. McClung // Fatigue Fracture Engineering Material Structure. - 1991. - Vol. 14. - P. 455 -468.
13. Elber, W. Fatigue crack growth under cyclic tension / W. Elber // Engineering Fracture Mechanics. - 1970. -Vol. 2. - P. 37 - 45.
14. Rice, J.R. Mechanics of crack tip deformation and extension by fatigue / J.R. Rice //Fatigue Crack Propagation: ASTM STP415. - 1967. - P. 247-309.
15. Pippan, R. Fatigue crack closure: a review of the physical phenomena / R. Pippan, A. Hohenwarter // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. - 2017.-Vol. 40.-P. 471 -495.
16. Kemp, R.M.J. Fatigue crack closure - a review / R.M.J. Kemp // Technical Report 90046 ICAF Document 1776: Royal Aerospace Establishment, UK. -1990.-68 p.
17. de Matos, P.F.P. On the accurate assessment of crack opening and closing stresses in plasticity-induced fatigue crack closure problems / P.F.P. de Matos, D. Nowell // Engineering Fracture Mechanics. - 2007. -Vol. 74.-P. 1579- 1601.
18. Codrington, J. Investigation of plasticity-induced fatigue crack closure / J. Codrington, A. Kotousov // 5th Australasian Congress on Applied Mechanics, АСАМ, Australia. - 2007.
19. Yang, J. Existence and insufficiency of the crack closure for fatigue crack growth analysis / J. Yang, W Zhang, Y Liu // International Journal of Fatigue -2014. -Vol. 62.-P. 144- 153.
20. Файвисович, А.В. Экспериментальная оценка изменения величины КИН вдоль фронта поверхностной трещины / А.В. Файвисович // Заводская лаборатория. Диагностикаматериалов. - 1996. -№3 -С. 45-48.
21. Antimes, F. V. Empirical model for plasticity-induced crack closure based on Kmax and ДК / F. V. Antunes, A. G. Chegini, D. Camas, L. Correia // Fatigue Fract Engng Mater Struct. -2015. - P.l - 14.
