Общие принципы и критерии разрушения твердых тел на различных шкально-структурных уровнях при статической и переменной нагрузке

Экспериментальные и теоретические исследования закономерностей разрушения при монотонных и переменных нагрузках, включая коррозионно-усталостное разрушение, выявили основные шкально-структурные уровни хрупкого разрушения (формирование полосчатой структуры, нуклеация микротрещин, микроструктурно короткие непрорастающие трещины и короткие прорастающие трещины, слияние коротких трещин с образованием макротрещины) и вязкого разрушения (эволюция дислокаций в скользящих полосах, формирование клеточной структуры, нуклеация ячеистого рельефа с микропорами, слияние пор с образованием мезосдвиговых полос и инициация вязкой трещины, рост вязкой трещины при неупругой деформации) кристаллических тел. Переход от одного уровня к другому определяется изменениями механизмов разрушения и происходит с различной вероятностью. Обоснована необходимость рассмотрения разрушения как иерархического случайного пошагового процесса на всех шкально-структурных уровнях. Разрушение пластичных материалов рассматривается как сумма независимых или взаимозависимых событий, а именно инициации и роста хрупких трещин и эволюции пор через различные механизмы. Достижение предельных состояний определяется статистикой распределения неоднородностей по объему всего тела. Результаты физических исследований (с использованием электронно-микроскопического анализа, рентгеноструктурного анализа и т.д.) обеспечивают определение геометрии и плотности дефектов, дислокаций, пор и трещин на различных уровнях. Макрохарактеристики статической, долговременной и усталостной прочности определяются методами механических испытаний. Закономерности эволюции разрушения конструкций определяются методами неразрушающего контроля (ультразвуковой анализ, анализ акустической эмиссии, магнитный дефектоскопический контроль и т.д.). Представлен краткий аналитический обзор основных известных физических подходов — теорий дислокационного и энерго-структурного типа, дислокационно-непрерывных теорий, дилатон-фрустронных моделей, стохастических физических теорий и феноменологических подходов, включая теорию сплошного разрушения и механику разрушения. Анализ полученных данных приводит к необходимости описания разрушения в рамках стохастических многоуровневых моделей. Рассматривается подход, согласно которому вероятность достижения предельных состояний на каждом уровне при произвольной многосоставной нагрузке определяется линейными функционалами от процесса нагружения, ядра этих функционалов являются случайными функциями времени. Для простых пропорциональных нагрузок представлена теория шкально-структурного хрупкого усталостного разрушения.