ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В ПОЛИМЕРАХ

Одной из малоизученных проблем современной механики и физики разрушения является ветвление трещины, которое наблюдается в материалах различной природы. Для его исследования выполнен анализ критериев и механизмов ветвления трещины. Рассмотрены работы по исследованию ветвления трещины в полимерах и стали, фрактографическому исследованию поверхности разрушения. Установлено, что трещина при ветвлении в хрупких пластиках достигает предельной скорости распространения V* = 500 – 800 м/с. Проведены испытания на растяжение плоских образцов из полиметилметакрилата (ПММА) при температурах +20 и –60 °C с измерением скорости трещины методом разрыва токопроводящих полос. Создана измерительная установка на основе прецизионного преобразователя сигналов термометров сопротивления и термопар «Теркон», соединенного с компьютером. Проведены измерения скорости трещины при прямолинейном распространении трещины в зеркальной, матовой и перьевой зонах поверхности разрушения ПММА; при одиночном ветвлении трещины; при множественном ветвлении трещин с параллельным движением фронта нескольких трещин. Предложена гипотеза физического механизма ветвления трещины.

1. Yoffe E. The moving Griffith crack / Philosophical Magazine. 1951. N 42. P. 739 – 750.

2. Немец Я., Серенсен С. В., Стреляев В. С. Прочность пластмасс. — М.: Машиностроение, 1970. — 335 с.

3. Финкель В. М. Физика разрушения. — М.: Металлургия, 1970. — 376 с.

4. Ravi-Chandar K. Dynamic fracture of nominally brittle materials / International Journal of Fracture. 1998. N 90. P. 83 – 102.

5. Ravi-Chandar K., Knauss W. G. An experimental investigation into dynamic fracture. III. On steady-state crack propagation and crack branching / International Journal of Fracture. 1984. N 26. P. 141 – 154.

6. Sharon E., Fineberg J. Microbranching instability and the dynamic fracture of brittle materials / Physical Review B. 1996. Vol. 54. N 10. P. 7128 – 7139.

7. Бедий И. Н. Кинетика быстрых трещин и их ветвление: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Киев, 1990. — 17 с.

8. Наймарк О. Б., Баранников В. А., Давыдова М. М. и др. Динамическая стохастичность и скейлинг при распространении трещины / Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. Вып. 6. С. 67 – 77.

9. Уваров С. В. Экспериментальное исследование эффектов нелинейной динамики распространения трещин: Автореф. дис. ... канд. физ-мат. наук. — Пермь, 2000. — 16 с.

10. Kobayashi A. S., Ramulu M. Mechanics of crack curving and branching — a dynamic fracture analysis / International Journal of Fracture. 1985. N 27. P. 187 – 201.

11. Даффи А. Р., МакКлур Дж. М., Айбер Р. Дж., Мэсси У. А. Практические примеры расчета на сопротивление хрупкому разрушению трубопроводов под давлением / Разрушение. В 7-ми т., Т. 5. — М.: Машинострение, 1977. С. 146 – 209.

12. Сыромятникова А. С., Алексеев А. А., Левин А. И. и др. Механизмы разрушения полимерного материала при распространении и ветвлении трещины / Деформация и разрушение материалов. 2008. № 2. С. 33 – 39.

13. Алексеев А. А., Левин А. И., Сыромятникова А. С. и др. Ветвление трещины при разрушении цилиндрических оболочек из углеродистой стали внутренним давлением / Деформация и разрушение материалов. 2008. № 12. С. 33 – 39.

14. Сыромятникова А. С., Алексеев А. А., Левин А. И., Лыглаев А. В. Ветвление трещины в углеродистой стали. Механизмы разрушения / Деформация и разрушение материалов. 2009. № 2. С. 25 – 30.

15. Алексеев А. А., Сыромятникова А. С., Большев К. Н. Разрушение твердых тел при быстром распространении и ветвлении трещин. — Lambert Academic Publishing, 2013. — 128 с.