В машиностроении и материаловедении надрез относится к V-образному, U-образному или полукруглому дефекту, намеренно введенному в плоский материал. В структурных компонентах надрез вызывает концентрацию напряжений , которая может привести к возникновению и росту усталостных трещин. Надрезы используются при характеризации материалов для определения свойств, связанных с механикой разрушения, таких как вязкость разрушения и скорость роста усталостных трещин.
Надрезы обычно используются в испытаниях материалов на удар , где морфологическая трещина контролируемого происхождения необходима для достижения стандартизированной характеристики сопротивления разрушению материала. Наиболее распространенным является испытание на удар по Шарпи , в котором используется маятниковый молот (ударник) для удара по горизонтальному образцу с надрезом. Высота его последующего качания используется для определения энергии, поглощенной при разрушении. Испытание на ударную вязкость по Изоду использует круглый надрезанный вертикальный образец в конфигурации консоли . Испытание по Шарпи проводится с U- или V-образными надрезами, при которых ударник контактирует с образцом непосредственно за надрезом, тогда как в настоящее время в значительной степени устаревший метод Изода включает полукруглый надрез, обращенный к ударнику. Образцы с надрезами используются в других протоколах характеризации, таких как испытания на растяжение и усталость .
Тип надреза, вводимого в образец, зависит от материала и используемой характеристики. Для стандартизированного испытания на трещиностойкость методом удара по Шарпи размеры образца и надреза чаще всего берутся из американского стандарта ASTM E23 или британского стандарта BS EN ISO 148-1:2009. Для всех типов надрезов ключевым параметром, определяющим концентрацию напряжений и разрушение в материалах с надрезами, является кривизна или радиус вершины надреза. [1]
Острые V-образные надрезы часто используются в стандартных испытаниях на вязкость разрушения для пластичных материалов, полимеров и для характеристики прочности сварного шва. Применение таких надрезов для твердых сталей проблематично из-за чувствительности к выравниванию зерен, поэтому вместо этого для таких материалов можно применять испытание на кручение.
Надрез AU представляет собой удлиненный надрез с круглым кончиком надреза, который глубже, чем шире. Этот надрез также часто называют C-надрезом, и он является наиболее широко распространенной формой введенного надреза из-за повторяемости результатов, полученных от образцов надреза. Сопоставление производительности U-надреза с эквивалентом V-надреза является сложной задачей и выполняется в каждом конкретном случае, стандартизированной корреляции между значениями производительности, полученными с двумя типами надреза, не существует. [2]
Надрез типа «замочная скважина» обычно рассматривается как щель, заканчивающаяся в отверстии заданного радиуса. Этот тип надреза чаще всего рассматривается в числовых моделях. [3] Результаты вязкости разрушения, полученные при испытании надреза типа «замочная скважина», часто выше, чем полученные для образцов с V-образным надрезом или предварительно растрескавшихся образцов.
