Развитие усталостных трещин при трении
Развитие усталостных трещин при трении
Из большого многообразия микродефектов поверхности твердых тел (рис. 5.5) можно выделить наиболее характерные клиновидные трещины в виде плоской трещины (а), клинообразной трещины двойного заострения (б) и полуэлептического сечения (в). Из них наиболее распространенными можно считать плоскую клинообразную трещину, имеющую некоторое закругление в ее устье с радиусом . При приложении внешних сил к хрупким твердым телам мы сталкиваемся с фактором, когда вблизи устья трещины и в плоскости ее сечения наблюдается резкое увеличение напряженного состояния материала мол, в несколько раз превышающее среднее напряжение
, приложенное к внешней поверхности тела (рис. 5.6).
а б в
Рис. 5.5. Геометрические формы микротрещин
В тех случаях, когда энергия, приложенная внешними силами к материалу устья трещины, превышает энергию, необходимую для образования новой поверхности, происходит развитие трещины. Если этого превышения не происходит, трещина после некоторого своего увеличения в момент приложения внешней силы, после снятия нагрузки приходит в исходное состояние. В условиях же реальных тел, не обладающих абсолютной упругостью, может происходить и постепенное развитие трещины. Особенно это может проявляться при многоцикловых нагружениях твердых тел.
Рис. 5.6. Напряженное состояние материала вблизи устья микротрещины
Помимо развития внешних трещин в твердом теле могут развиваться и внутренние трещины (рис. 5.7), получившие название трещины Гриффитса по имени автора, теоретически исследовавшего механизмы их развития. Гриффитс установил, что напряжение Р, при достижении которого трещина начинает быстро расти, связано с начальной длинной
трещины С, поверхностной энергией и модулем упругости Е материала
Большое влияние на развитие трещины и на разрушение тел оказывает внешняя среда и прежде всего эффект Ребиндера.
Рис. 5.7. Трещина Гриффитса
В условиях внешнего трения, под действием нормальных нагрузок и сил трения на материал трущихся тел воздействуют периодические усилия с достаточно высокой частотой воздействия. Подобные силы в сочетании с действующей достаточно активной средой (газовой и материала смазочных веществ) способствуют развитию усталостного механизма разрушения трущихся тел.
Обсуждение Основы триботехники
Комментарии, рецензии и отзывы