Хрупкое разрушение

Хру́пкое разруше́ние (англ. brittle fracture) — разрушение без следов пластических деформаций в материале. Оно наступает тогда, когда упругая деформация элемента из хрупкого материала достигает такой величины, что первичные межатомные связи разрушаются и элемент разделяется на две или более частей.

Файл:Cast iron tensile test.JPG

Поверхность хрупкого разрушения чугунного образца в условиях растяжения

Условия возникновения

Хрупкое разрушение происходит в тех случаях, когда появляются факторы, препятствующие пластическим деформациям. Это может наблюдаться у хрупких материалов, или при изменении под влиянием эксплуатационных нагрузок свойств материала (выделение хрупких карбидов, накопление усталостных повреждений, охрупчивание границ зёрен и т. п.), или вследствие приближения напряжённого состояния к трёхосному, либо в условиях ударного приложения нагрузки.

Общие признаки процесса

Хрупкое разрушение стекла

Диаграмма деформирования материала, заканчивающаяся хрупким разрушением

Внутренние дефекты и трещины, образующиеся в процессе разрушения, распространяются до полного разрушения, поверхность разрушения при этом является неровной, зернистой.

Механизм зарождения трещины в условиях хрупкого разрушения является одинаковым — благодаря скоплению подвижных дислокаций перед препятствием (границами субзёрен, фазовые границы), что приводит к концентрации напряжений, достаточной для образования трещины. Когда напряжения достигают определённого значения, размер трещины становится критическим, и дальнейший рост осуществляется самопроизвольно.

Для хрупкого разрушения характерна острая, часто разветвлённая трещина. Величина зоны пластической деформации у вершины трещины мала. Скорость распространения хрупкой трещины велика — близка к скорости звука (внезапное, катастрофическое разрушение). Энергоёмкость хрупкого разрушения мала, а работа распространения трещины близка к нулю.

Расчёты на надёжность по критериям хрупкого разрушения проводятся на основе упругой линейной механики разрушения или на методах нелинейной механики разрушения, разрабатываемых в настоящее время на основе учёта явления пластических деформаций у вершин трещин.

Классификация

По месту прохождения поверхности раздела различают транскристаллитное разрушение — трещина распространяется по телу зерна, и интеркристаллитное — по границам зёрен (всегда хрупкое).

Хрупкое разрушение подразделяется на идеально хрупкое и квазихрупкое (кажущееся хрупким).

Идеально хрупкое, или хрупкое, разрушение происходит без пластической деформации. После разрушения можно заново сложить тело прежних размеров из осколков без зазоров между ними.

Квазихрупкое разрушение предполагает наличие пластической зоны перед краем трещины (локальная зона пластической деформации) и наклёпанного материала у поверхности трещины. Остальной, значительно больший по величине, объём тела находится при этом в упругом состоянии.

Литература

• Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие: В 4-х т. /Под ред. В. В. Панасюка. — К.: Наукова думка, 1988. — т.1. — 488с.; 1988. — т.2. — 620 с.; 1988. — т. 3. — 436 с.; 1990. — т.4. — 680 с.
• Опір матеріалів. Підручник /Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.: Вища школа, 1993. — 655 с. — ISBN 5-11-004083-4
• Нотт Дж. Основы механики разрушения. М: Металлургия, 1978. — 256 с.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Руниверсалис» («Руни», руни.рф) под названием «Хрупкое разрушение», расположенная по адресу: — https://руни.рф/index.php/Хрупкое_разрушение Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC BY-SA. Всем участникам Руниверсалиса предлагается прочитать «Обращение к участникам Руниверсалиса» основателя Циклопедии и «Почему Циклопедия?».