О развитии трещины при водородном охрупчивании 

Е.А. Архангельская, В.В. Лепов (Якутск)

В общем случае подходы к изучению развития трещины, в основном, базируются на основе методов механики разрушения и включают в себя установление связи между прилагаемыми к телу нагрузками, свойствами материала и параметрами трещины (геометрии и размеры), соответствующими началу разрушения в смысле разделения тела на части. Вместе с тем, при водородном охрупчивании разрушение материала в смысле разделения его на части по механизму развития трещин – заключительный этап, которому предшествует многомасштабное, многостадийное развитие трещины, кинетика которого связана с взаимообусловленным процессом накопления водорода и “разрыхления” с образованием разрывов в субмикро-, микро- и мезообъемах материала в очаге разрушения [1].

По результатам проведенных исследований с использованием туннельной микроскопии показано [2], что изменение механических свойств металлов под действием водорода связано с зарождением, развитием и накоплением различного рода дефектов структурного строения, способствующих хрупкому разрушению, и проявляющихся в основном на субмикро-, микро- и мезоскопическом структурном уровнях при деформировании материала. Для описания данного процесса - взаимообусловленного процесса накопления различного рода повреждений, вносимых действующими напряжениями и водородом, - нам представляется возможным использовать теорию накопления повреждений, предложенную Качановым Л.М. и Работновым Ю.Н [3,4].

Введен скалярный структурный параметр повреждаемости y, кинетическое уравнение которого учитывает уровень напряжений и концентрацию водорода в локальной области. Построена модель, основанная на связном решении задачи упругопластичности, диффузии водорода, его частичного удержания в ловушках и накопления поврежденности материала. В рамках предлагаемой модели можно описать все стадии разрушения: инкубационный период, когда происходит накопление различного рода повреждений, вносимых действующими напряжениями и водородом в микрообъеме; скачкообразный рост трещины, контролируемый критическим уровнем дефектности y=1.

 

1. Архангельская Е.А., Лепов В.В., Ларионов В.П. Связная модель замедленного разрушения повреждаемой среды. //Физическая мезомеханика.- №4.- 2001. – С.81- 87.

2. Архангельская Е.А., Лепов В.В., Ларионов В.П. Эволюция поля поврежденности при водородном охрупчивании. //Тр. I Евраз. Симп. по проблемам прочности материалов в условиях холодного климата, Якутск, 2002. – С.64-67.

3. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974.- 312с.

4. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения. – М: Наука, 1987. – 80 с.