ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усталость и механика разрушения из "Механика разрушения композиционных материалов " В настоящее время проведено небольшое число исследований, в которых усталостное поведение материала рассматривается с помощью различных методик, описывающих механику разрушения. Следует иметь в виду, что для армированных пластиков из-за влияния вязкости диаграмма S—N зависит от циклической скорости. Делать какие-либо обобщающие выводы для этой зависимости, по-видимому, не рационально, поскольку существует большое разнообразие как композитов, армированных волокнами, так и материалов, упрочненных частицами. Здесь предпринята попытка использовать механику разрушения при рассмотрении задач усталости композитов, основываясь на исследованиях, проведенных в последнее время, в которых содержатся наиболее фундаментальные положения. [c.180] На рис. 6.37 приведены результаты экспериментальных исследований, полученные при проведении испытаний на уста лостное растяжение при действии пульсирующей нагрузки. Исследования проводились на образцах из полиэфирной смолы, армированной как матом из рубленого стекловолокна, так и стеклотканью с полотняным переплетением [6.37]. [c.180] Здесь 2ао — начальная длина трещины 2аы — длина трещины после N циклов действия нагрузки. Оуэн и др. построили расчетные графики коэффициента интенсивности напряжения, которые приведены на рис. 6.38. Графики представляют собой зависимости коэффициента интенсивности напряжения от числа циклов. При проведении расчетов задавались значениями Да и Qo- Из приведенных данных можно видеть, что при постепенном росте трещины создается такое положение, при котором величина ДХ достигает некоторого предельного значения, которое можно назвать предельным коэффициентом интенсивности напряжений. Точку неустойчивости перед предельным коэффициентом можно принять за точку, характеризующую долговечность при разрушении. Интересно отметить, что кривые роста трещины, соответствующие на рассматриваемом рисунке трещинам длиной 0,1 0,5 и 1 мм, хорошо совпадают с поведением, характерным для точки не-устойчивого разрушения. [c.181] На рис. 6.40 и 6.41 приведены зависимости длины трещины от числа циклов, полученные при различных значениях Ж. [c.182] Постоянные величины сит, установленные из графиков, приведенных на рассматриваемых рисунках, даны в табл. 6.6. Для металлов т равно 2 ч-4. Как можно видеть из таблицы, в случае армированных пластмасс эта величина имеет очень больщое значение. [c.182] Следует отметить, что приведенные здесь величины относятся лишь к материалу, армированному волокном. По-видимому, для композитов, армированных частицами, указанные величины будут принимать другие значения. [c.183] Это сделало возможным интегрирование правой части уравнения (6.46). В рассматриваемом случае под ао следует понимать предел текучести, а под w — расстояние от вершины трещины до границы пластической области. [c.184] Форму пластической области и распределение пластических деформаций можно определить непосредственно, пользуясь методом конечных элементов. Это дает возможность численно взять интеграл в (6.47). Такой подход использовал Сиратори и др. [6.39]. Для композитов задача состоит в определении указанной пластической области. В частности, для армированных пластмасс, по-видимому, под этой областью можно понимать область повреждений в окрестностях верщины трещины, в которой ее распространение зависит от вязкости. [c.184] Используя метод конечных элементов, можно провести соответствующие вычисления. Нил е приводятся некоторые результаты таких расчетов. [c.184] На рис. 6.44 приведена схема расчета. Характер раскрытия трещины при первом нагружении и последующей разгрузке приведен на рис. 6.45. [c.186] Проведенные расчеты показали, что при а = 16 мм гисте-резисная энергия изменяется с изменением расстояния от вершины трещины, как показано на рис. 6.46. При проведении расчетов изменялась амплитуда напряжений. [c.186] На рис. 6.47 приведены результаты расчета, полученные для случая круглой пластической области. На этом рисунке показано изменение гистерезисной энергии, входящей в уравнение (6.45), от величины АХ. Для рассматриваемого случая можно положить, что радиус пластической области равен г, под которым следует понимать такой радиус г, который соответствует Wh - Результаты экспериментальных исследований, полученные Оуэном и др., показали, что Wh = = 0,02 кгс-мм/мм . [c.187] Согласно решению Райса, обнаружено, что в случае идеальной вязкоупругости тангенс угла наклона графика равен примерно 4. Следует обратить внимание на то, что для армированных пластмасс эта величина принимает большие значения. Такая тенденция согласуется с результатами, полученными Оуэном и др. [c.187] Вернуться к основной статье