ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Из предисловия к первому изданию из "Механика трещин Изд.2 " Реальная прочность материала в образцах или в составе конструкций на один-два порядка и более отличается от теоретически достижимой прочности, определяемой межатомными (межмолекулярными) связями . Снижение прочности объясняется наличием дефектов, в частности дислокаций, приводящих к пластическому течению при относительно малых напряжениях, и трещин, в результате развития которых может наступить хрупкое или квазихрупкое разрушение, т. е. разрушение без заметных пластических деформаций. [c.4] С точки зрения прочности пластичность играет двоякую роль. С одной стороны, предел текучести обычно ограничивает допустимую нагрузку материала. С другой стороны, при пластическом течении может происходить выравнивание напряжений и торможение трещин, вследствие чего концентраторы напряжений, конструктивные и технологические дефекты становятся менее опасными. Поэтому можно сказать, что пластичный материал с меньшим пределом текучести хотя и менее прочен, но более надежен, чем менее пластичный материал с большим пределом текучести. [c.4] Теория трещин занимает особое место в механике твердого деформируемого тела. Дело в том, что распространение трещины определяется процессами, происходящими как на макроуровне, так и на различного масштаба микроуровнях. Поэтому проблема разрушения не может быть полностью решена лишь на основе классических континуальных моделей деформируемой среды. [c.5] Конечно, такое свойство материала, как упругость, также определяется законами микромира - характером межатомного взаимодействия. Однако картина на макроуровне, осредненная по большему числу микрообъектов, оказывается достаточно устойчивой, поэтому упругость материала может быть экспериментально установлена без привлечения данных о его строении. В несколько меньшей степени это утверждение справедливо и в отношении пластичности. Что же касается распространения трещин, то здесь все существенно сложнее. [c.5] Результаты анализа внешней задачи - определения полей напряжений и деформаций в окрестности края трещины на основе макротеории (теории упругости, пластичности) еще не позволяют вынести суждение о том, будет ли трещина распространяться. Во-первых, при приближении к краю трещины, где материал претерпевает большие деформации, его свойства изменяются и указанные теории теряют силу. Во-вторых, такие теории не содержат никаких характеристик прочности. В этих условиях естественно ввести критерий, по которому на основании экспериментального определения некоторых свойств материала и решения внешней задачи можно было бы судить о возможности развития трещины. Так в механике трещин и поступают. Однако достаточно общего стабильного критерия найти не удается. [c.5] Это обусловлено тем, что на сопротивляемость материала зарождению и развитию трещин влияет много различных факторов, часть из которых трудно поддается учету и взаимосвязь которых еще недостаточно ясна. К таким факторам, кроме теоретической прочности и пластических свойств (в частности, при больших растягивающих напряжениях), можно отнести температуру, историю деформирования, влияние внешней среды, остаточные напряжения, конструктивные и технологические дефекты и пр. [c.5] Данная книга в основном посвящена анализу внешней задачи теории трещин, причем трещина трактуется как разрез по некоторой поверхности внутри тела. Кроме того, обсуждаются вопросы, связанные с наиболее употребительными критериями роста трещины. [c.6] Рассматриваются типичные задачи статики трещин - в рамках линейной теории упругости, а также в балочном приближении , при котором асимптотически точно определяется поток энергии, стекающей в край трещины при ее продвижении. Приводятся различные способы расчета потока энергии. Отмечается, что энергетический и силовой критерии не эквивалентны. В частности, это обнаруживается при анализе задачи об изменении направления роста трещины. [c.6] Из линейной теории упругости следует, что, по крайней мере в условиях медленного роста трещины, вся высвобождающаяся энергия деформации тела должна поглощаться при образовании новых поверхностей. Показано, что этот парадоксальный вывод - следствие некорректности континуальной модели упругой среды (без внутренней структуры), не позволяющей описать возможный отток энергии от края трещины. [c.6] Далее на основе геометрически точных соотношений делаются некоторые общие выводы о состоянии у края трещины. При этом конкретные физические зависимости не привлекаются, вводятся лишь предположения об упругости, т. е. о том, что энергия деформации потенциальна, или об устойчивости материала. [c.6] Рассматриваются квазистатические задачи о трещине в упругопластическом материале. Исследуется распределение напряжений и деформаций у края трещины в условиях, когда при нагружении тела трещина не растет и когда трещина растет в нагруженном теле. Анализ проводится на основе геометрически линейных соотношений при условии текучести Треска - Сен-Венана и ассоциированном законе пластического течения. [c.6] На основе деформационного критерия с учетом различия в концентрации деформаций, отвечающих указанным двум состояниям, объясняется возможность устойчивого роста трещины при увеличении нагрузки на тело, а также развитие трещины при циклических нагрузках. [c.7] Рассматриваются типичные задачи динамики трещин в линейноупругом теле. Исследуются стационарная, нестационарная и автомодельная задачи. Плоская задача о неравномерно движущейся трещине решается на основе факторизации, приводящей к расщеплению фундаментального решения (решения задачи Лэмба) на направленные волновые возмущения. Представлено решение соответствующей смешанной задачи и для того случая, когда скорость точки раздела граничных условий (скорость края трещины) переходит через критическое значение, в частности через значение скорости волн Рэлея. Автомодельные задачи решаются путем привлечения аналитических представлений, которые даются формулой обращения двойного интегрального преобразования. [c.7] Наряду с точным рассматривается более простое приближенное описание динамики трещин. Построены графики функций, входящих в точные и приближенные решения. [c.7] С ростом скорости трещины при фиксированном коэффициенте интенсивности напряжений поток энергии в ее край неограниченно увеличивается. В результате должен увеличиться и отток энергии. Роль этого фактора обсуждается в связи с известным экспериментальным результатом - более низким уровнем предельной скорости трещины по сравнению с определяемым теорией упругости, т. е. по сравнению со скоростью волн Рэлея. [c.7] Рассматривается стационарная динамическая задача о распространении трещины в упругопластическом теле. Основная особенность решения антиплоской задачи - снижение концентрации деформаций по сравнению с квазистатикой. В плоской динамической задаче деформации оказываются ограниченными и малыми при достаточно большой скорости трещины. В этом случае полностью оправдывается применение геометрически линейных соотношений. [c.7] По различным аспектам механики трещин имеется довольно много книг (часть из них указана в списке литературы). Данная книга, однако, отличается от ранее опубликованных известных автору книг не только изложением, но и содержанием. [c.8] Читатель, интересующийся библиографией по каким-либо вопросам механики трещин, должен обратиться к другим источникам, так как по ссылкам, сделанным в данной книге, нельзя составить представление о громадной журнальной литературе. К тому же ссылки не всегда даются на первоисточники. [c.8] В книге принята нумерация формул по параграфам. При ссылке на формулу другой главы дополнительно указывается номер этой главы. Например, если упоминается формула (3.2.1), то это означает ссылку на формулу (2.1) третьей главы. [c.8] Вернуться к основной статье