ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы От редактора перевода из "Механика разрушения " Успехи механики разрушения и необходимость использования ее результатов при проектировании конструкций и разработке новых материалов сегодня не вызывают сомнений. Подтверждением этому могут служить материалы недавно опубликованных издательством Мир сборников обзорных докладов IV Международного конгресса по разрушению [1.2]. [c.5] Обы чно, когда механику разрушения применяют для оценки поведения конструкций, содержащих трещины или трещиноподобные образования, исходят из того, что нужно выяснить условия, при которых либо трещина не будет расти, либо, если ее развитие начнется, оно не будет происходить катастрофически. При этом, конечно, стремятся обеспечить такие условия, при которых трещины, не развиваются или конструкция с учетом медленного роста трещины сохраняет работоспособность в течение заданного срока службы. Это удается сделать, исходя из представлений статической или кинетической теории трещин. В современной технике имеется, однако, ряд ответственных конструкций, разрушение которых, с одной стороны, связано с особо тяжелыми последствиями и, с другой, в силу условий их эксплуатации, может происходить в динамическом режиме. Упомянем среди них магистральные трубопроводы большого диаметра, гигантские супертанкеры, сосуды давления в ядерной энергетике и нефтехимическом производстве. [c.5] Таким образом, возникает потребность в.том, чтобы научиться за счет либо конструктивных мероприятий (создание тех или иных устройств, тормозящих трещину), либо выбора свойств материала, либо комбинирования обрих способов вызывать остановку быстро распространяющейся трещины. Отсюда следует, что необходимы новые подходы к описанию характеристик трещиностойкости материала по отношению к распространению и остановке трещин в дополнение к традиционно используемым характеристикам трещиностойкости по отношению к страгиванию трещин при статическом и динамическом нагружениях. [c.6] Доклады были посвящены новым методам теоретического и экспериментального исследования процесса развития и остановки трещин, анализу эффектов, связанных с ускорением и замедлением трещин, новым методам измерения скорости трещины, новым методикам расчета и оценки коэффициента интенсивности напряжений в процессе распространения трещины перед ее остановкой и после нее, а также анализу данных по трещиностойкости по отношению к распространению и остановке трещин для конкретных конструкционных материалов, используемых в ядерной энергетике и других отраслях промышленности, и установлению связи трещино-стойкости со-структурой материала, г. [c.6] Для анализа распространения и остановки трещин широко применяются конечно-разностные методы и метод конечных элементов. Здесь наблюдается тенденция к использованию численных методов и ЭВМ не только для решения сложной краевой задачи, но и с целью моделирования процесса микроразрушения в области, примыкающей к концу трещины, и установления таким путем особенностей развития макроразрушения. Эти исследования представляются многообещающими. [c.7] Дан краткий обзор основных определений и концепций, применяемых при анализе динамического разрушения в рамках линейной теории упругости. Отмечено, что определения силы, движущей трещину G, могут потребовать коррекции на потери энергии в областях, не расположенных у конца трещины. Прямые наблюдения полей напряжений, возникающих вокруг движущейся трещины, показали, что скорость трещины быстро увеличивается с ростом К и достигает предельной величины, сохраняющейся до тех пор, пока К не станет настолько большим, что это приведет к ветвлению трещины. Минимальное значение К для скоростной зависимости коэффициента интенсивности напряжений обозначается через Кш- Практическую ценность для оценки Kim имеют методы испытаний на Kid, тре-щиностойкость по отношению к страгиванию трещины при быстром нагружении, и Кы, трещиностойкость по моменту остановки, трещины. Неопределенности, свойственные таким оценкам, и трудности испытаний возникают в основном в области температур выше температуры нулевой пластичности, где наблюдается быстрое увеличение вязкости. Применение глубоких поверхностных надрезов для преодоления затруднений при испытаниях в области большой вязкости материалов ставит серьезные проблемы, касающиеся применимости результатов испытаний к трещинам, существующим в толстостенных конструкциях. [c.9] ДКБ — двухконсольная балка (тип образца). [c.10] Для аналитического анализа начало прямоугольной системы координат X, у, Z всегда будем располагать на фронте трещины, ось у направлять по нормали к плоскости трещины, ось Z совмещать с рассматриваемым отрезком фронта трещины и ось j направлять от конца трещины в сторону ее роста. Кроме того, введем полярные координаты г, 0 в плоскости Z — 0, полюс которых совпад-ает с началом прямоугольной системы координат и при 9 = О г совпадает с положительным X. [c.11] В частном случае двумерной задачи, соответствующей условиям плоского напряженного состояния, фронт трещины становится точкой, плоскость трещины, примыкающая к фронту,— отрезком прямой, а малое приращение области разделения превращается в бесконечно малый отрезок прямой, колинеарный линии трещины у ее конца. При плоской деформации аналогичное представление может быть применено к каждому участку фронта, так как в трехмерном случае бесконечно малое приращение новой области разделения, всегда мыслится в виде полоски, параллельной фронту (размер по лоски по нормали к фронту очень мал по сравнению с размером вдоль фронта). Для распространяющейся трещины подразумевается, что начало координат перемещается вместе с фрбнтом трещины. [c.11] Другими словами, G — это изменение энергии деформации, приходящееся на единицу новой поверхности разрушения. Приращения новой поверхности разрушения, используемые для вычисления G, бесконечно малые и виртуальные. [c.12] С до нуля. Вычисления проведены для плоского напряженного состояния и V = 0,3. По существу величина (1 +v)/( ) в табл. 1 служит множителем, показывающим, насколько раскрытие вйлизи конца трещины превышает статическое при заданном значении К. [c.13] Дейртвительно, для некоторых иллюстративных задач, рассмотренных Бробергом [1], это увеличение раскрытия трещины компенсируется снижением К ниже величины, получаемой из статического анализа. [c.13] И более подходящей моделью может оказаться та, в. которой предусматривается начало быстрого разрушения посредством скачкообразного изменения скорости от нуля или очень малой скорости трещины. Хотя определения К и G применимы как до, так и после резкого изменения скорости трещины, их значения во время этого события неопределенны. Аналогичная ситуация возникает, когда остановка бегущей трещины происходит как внезапное снижение до нуля конечной скорости трещины [2]. [c.14] Из уравнений (13) и (14) следует, что зона предразрушения занимает лишь малую часть пластической зоны у конца трещины. По различным причинам нерегулярности, характерные для поверхности излома при быстром росте трещины, значительно больше 56. [c.14] СМЫСЛ лишь как средняя таких событий вдоль фронта трещины, поскольку продвижение фронта трещины вперед значи тельно больше его нерегулярностей. [c.15] Вернуться к основной статье