Скорость высвобождения энергии определение

Вязкость разрушения, или сопротивление материала распространению трещины, может быть определена также при помощи понятия критических скоростей высвобождения энергии при продвижении трещины ди, связанных с Ki - Многочисленные авторы (см., например, [18—23]) исследовали распространение разрушения, изучая механизмы рассеяния энергии, например выдергивание волокна, нарушение связи волокно — матрица, релаксация напряжения, разветвление трещины и пластическое деформирование матрицы. Механизмы рассеяния энергии, знание которых позволяет определить вязкость разрушения, сложны по своей природе и зависят от прочности связи волокно — матрица, типа матрицы (хрупкая или пластичная), диаметра волокна, прочности волокна и т. д. Поэтому только тщательное исследование поверхностей, образовавшихся в результате разрушения, дает основание для установления соответствия экспериментально определенных значений Gu тому или иному механизму. Так, например, было сделано предположение о том, что вязкость разрушения стекло- и боропластиков связана главным образом с величиной упругой энергии, накопленной в волокнах, а соответствующая характеристика углепластиков на эпоксидном связующем — с работой докритического распространения микротрещины и работой выдергивания разорванных волокон. [c.53]

Определение скорости высвобождения энергии деформации при кручении прямоугольных балок [75]. [c.75]

Ирвин также постулировал, что скорость пластической диссипации является характеристикой материала, которая равна скорости высвобождения энергии деформаций в момент начала разрушения. Поскольку уменьшение потенциальной энергии системы не зависит от условий нагружения и конфигурации трещины, то задача линейной механики разрушения сводится теперь к краевой задаче об определении потенциальной энергии деформации, высвобождающейся при различных начальных путях роста трещины. [c.15]

Особый интерес (с точки зрения применения к задачам искривления и ветвления трещин) представляет исследование распространения трещин при смешанной деформации первого и второго рода. В этом случае требуется определение двух не зависящих от пути интегрирования интегралов J и J 2, имеющих смысл компонент скорости высвобождения энергии. Запишем выражение для скорости высвобождения энергии в виде [c.79]

Рис. 4.19. Величины, входящие в определение скорости высвобождения энергии деформирования.

Рис. 4.47. Влияние остаточных напряжений на определение критической скорости высвобождения энергии деформирования для слоистого композита AS-4/3502 с укладкой [30°/- 30 /30°/90 Jj [40]. Инициирующая трещина образована тефлоновым вкладышем. / — без остаточных напряжений 2 — поправка на = Г - 154 С i — без поправки.

Рис. 4.48. Влияние остаточных напряжений, связанных с величиной критической деформации, на определение критической скорости высвобождения энергии деформирования для слоистого композита AS-4/3502 с укладкой (30°/- ЗОз/ЗО / ] [40]. I — экспериментально определенное.

Gf, — скорость высвобождения энергии деформирования типа II, определенная с помощью классической балочной теории [c.296]

Следует отметить, что скорость высвобождения упругой энергии определяется по формуле (4.77), т. е. процесс определения СРТ является итерационным по скорости и включает несколько шагов Ат,- на каждой итерации. Таким образом, процедура определения СРТ заключается в следующем определив [c.248]

С целью проверки эффективности и определения границ применимости предложенных методов был проведен расчет нескольких модельных задач о распространении трещин, имеющих приближенные аналитические решения. На рис. 4.20 представлены графики зависимости скорости высвобождения упругой энергии от СРТ для задачи о движении с постоянной скоростью бесконечной трещины в однородном поле растягивающих напряжений [177, 178]. Поскольку в рассматриваемой задаче НДС в дви- [c.249]

Анализ устойчивости работы ЖРД позволяет прогнозировать вероятность возникновения колебаний давления определенной частоты. Существуют различные способы уменьшения чувствительности ЖРД к колебаниям. Их можно разделить на химические, аэродинамические и механические. Способы первого и второго типов направлены на изменение характера высвобождения энергии в камере сгорания, а способы третьего типа влияют на резонансную частоту или скорость поглощения энергии. [c.177]

Для определения Ki в трехмерной задаче мол<ет быть применен метод, основанный на вычислении скорости высвобождения упругой энергии (см. формулу (10)), если только учесть переменность величины К[ вдоль фронта трещины. [c.37]

Поры растут в боковых направлениях под действием уменьшающейся нагрузки в поле трехосных напряжений, существующем в самом центре шейки. Приведет ли слияние пор в определенный момент к полному разрушению образца, зависит от скорости высвобождения упругой энергии испытательной системы. В весьма жесткой системе (при контроле по смещению), например, при растягивании параллельно с образцом сильной пружины можно достаточно хорошо контролировать рост центральной чаши в образце. При увеличении ее размеров образец становится похож на образец с внутренней трещиной, который разрушается путем сочетания растяжения и сдвига по коническим поверхностям. [c.199]

Идеи классической мелаиики разрушения в настоящее время используются при исследовании задач усталости для определения амплитуды интенсивности напряжений А/С в уравнении (2.5) пли скорости высвобождения энергии деформирования G. Чтобы убедиться в принципиальной пригодности для композитов эмпирического подхода в форме (2.5), нужно рассмотреть основные постулаты классической механики разрушения. Чрезвычайно важно, в частности, чтобы трещина распространялась линейно, т. е. не меняя первоначального направления. Поскольку в слоистом композите может быть несколько плоскостей слабого сопротивления (например, сдвигу или поперечному отрыву), поперечная сквозная трещина в нем будет прорастать в направлении наименьшего сопротивления. Наличие такого направления определяется матрицей (в плоскости слоя и между слоями) и поверхностью раздела волокно — матрица. [c.86]

Для трещин вида 111, расположенных на границе раздела сред, осцилляции не наблюдаются, и можно пользоватся обычным определением коэффициента интенсивцости напряжений. В этом случае скорость высвобождения энергии деформации связана с / jjj соотношением [c.321]

Хелен и др. в работе [53] определили скорость высвобождения энергии в каждой локальной подобласти, используя метод перемещения сегмента криволинейного фронта. Эта процедура была повторена вдоль всего фронта трещины с целью определения закона об из.менении коэффициента интенсивности напряжений. Данный метод, интерпретируемый как метод виртуального продвижения трещины, был использован в работе Макгоуана и др. [54] для исследования поверхностных дефектов в цилиндре под давлением. [c.37]

В работах [54,55] установлено, что при квазистатическом нагружении упругопластических материалов скорость высвобождения энергии стремится к нулю при исчезающе малом приращении длины трещины. Разумеется, изменение полной энергии при конечном приращении Да, обозначаемое через G , конечно и зависит от величины Аа [55, 56]. Однако существование данной зависимости препятствует плодотворному применению-исходной концепции баланса энергии Гриффитса в механике упругопластического разрушения. Здесь невозможно также найти относящийся к вершине трещины интеграл, аналогичный (12) и пригодный для вычисления изменения энергии 0 даже для конечных значений Да, поскольку решения задачи об определении напряженно-деформированного состояния окрестности вершины трещины на отрезке времени от до tAt (на котором трещина подрастает на величину Да) характеризуют, вообще говоря, некоторый иеустаиовившийся процесс кроме того, из-за разгрузки, сопровождающей процесс развития трещины, эти решения не будут автомодельными. [c.65]

По определению динамическая скорость высвобождения энергии равна пределу отношения G = limf (С )/и, когда контур С стягивается в точку, совпадающую с вершиной трещины. Фрён-дом [37, 38] было показано, что величина G, полученная с помощью такого предельного перехода, не зависит ни от выбора контура С, ни от способа стягивания данного контура в точку. Следует заметить, что для квазистатического процесса роста трещины величина F/v должна перейти в не зависящий от пути интегрирования У-интеграл. Однако в общем случае величина F будет зависеть от выбора пути интегрирования, используемога для ее вычисления. То обстоятельство, что величина F оказывается не зависящей от пути интегрирования в частном случае,, когда для наблюдателя, движущегося вместе с вершиной трещины, упругое поле не зависит от времени, было установлена впервые в работе Си [83]. Это свойство можно использовать,, работая с моделью разрушения путем отрыва. [c.102]

Формулируется конечно-элементная процедура для расчета поля упругих напряжений в заданном симметричном слоистом композите конечной щирины, подверженном нагружению в плоскости. Благодаря предположению о больщой длине композита расчетную область можно свести к его поперечному сечению. Тогда процедура формулируется на основе обобщенной плоской деформации. В расчетной области можно ввести одну или несколько линейных трещин конечного размера. В таком случае в дополнение к упругим напряжениям процедура позволяет рассчитать скорость высвобождения энергии деформирования у верщины трещины. Процедура составлена таким образом, что задается распространение трещины в определенном направлении посредством конечных приращений и проводится соответствующий расчет изменяющегося поля напряжений и скорости высвобождения энергии деформирования. [c.127]

Идея испытания на расслоение у кромки зародилась у Пэйгано и Пайпса [38], которые предложили для определения межслойной прочности применять многонаправленный слоистый композит, нагружаемый растяжением. Последовательность укладки слоев выбиралась так, чтобы основной причиной расслоения у свободной кромки было межслойное растяжение. В работе [37] 3ja методика была распространена на исследование начала и развития расслоения в графито-эпоксидных слоистых композитах ( 302/90°/90°, подвергнутых одноосному растяжению. Для расчета скорости высвобождения энергии деформирования было использовано уравнение (73). В обеих работах образцы не имели инициирующих трещин. Поэтому рост трещин от кромок не был ни однородным, ни симметричным. Кромочная трещина не оставалась в срединной плоскости, а переходила с нее на поверхность раздела 90°/-30° и обратно, что приводило скорее к смешанному типу раэрушения, чем к чистому расслоению типа I. В работе [37] для разделения вкладов механизмов типов I и II был применен метод конечных элементов. [c.241]

Используя образец с расслоением у кромок с вкладышами в срединной плоскости, имитирующими инициирующую трещину, для определения критической скорости высвобождения энергии деформирования, следует учитывать первое продвижеш1е трещины. Это обусловлено несимметричным и неоднородным характером фронта трещины, что затрудняет определение ее длины. На рентгенограмме (рис. 4.49) видны трещины, растущие от кромок, после разгрузки образца шириной 25 мм с вкладышами 3,175 мм в состоянии деформирования, которому на кривой напряжение — деформация соответствует окончание плато, подобное показанному на рис. 4.44 [36]. Разрушение через расслоение на рис. 4.49 ограничивает срок службы образца согласно исследованию усталостного поведения. [c.255]

Оуэна с сотрудниками в большинстве случаев проводили испытания при растяжении на широких пластинах с надрезами. При сравнении результатов, полученных различными исследователями, возникают определенные трудности, обусловленные тем, что различные методы дают различные результаты и не известно, какой из них даст, так сказать абсолютные результаты . Например, в двух работах [109, 116] было установлено, что для материалов, содержаш,их 40% (об.) высокомодульных углеродных волокон, Кс примерно равен 40 МН/м /а при растяжении пластин с надрезом, независимо от длины надреза. С другой стороны, при испытании аналогичных материалов при четырехточечном изгибе образцов с надрезом найденные значения составляли величину около 16 МН/м 2 при отношении глубины надреза к толщине образца от 0,3 до 0,7 и значительно более низкие значения Л"е при меньших отношениях глубины надреза к толщине. Эллис и Харрис [116] сравнивали параметры вязкости разрушения, определенные различными способами, для материалов на основе эпоксидной смолы и высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Они определяли общую работу разрушения ур, работу инициирования трещины уг (площадь под кривой нагрузка — деформация до максимальной нагрузки, при которой начинается быстрый рост трещины), а также критическую скорость высвобождения упругой энергии G по методу определения податливости образца с трещиной. Все измерения проводились при низкоскоростном изгибе образцов с надрезом. По данным Кс, полученным при растяжении и изгибе, используя уравнение (2.27), они рассчитали эквивалентные значения G . Для того, чтобы сделать это, необходимо было использовать податливость С, учитывающую ортотропный характер волокнистых композиционных материалов. Зих, Пэрис и Ирвин вывели полную форму уравнения (2.27) [4], в котором С является функцией всех констант в тензоре податливости. Для ортотропных материалов с одной резко выраженной осью анизотропии, таких как однонаправленные композиционные материалы с непрерывными волокнами типа углеродных, их уравнение может быть записано в упрощенной форме [c.134]

Таблица 2.6. Сравнение показателей работы разрушения и критической скорости высвобождения упругой энергии, определенных разными способами, для эпоксикарбопластиков [116]

Поскольку интеграл/ (= G), определенный с помощью (2.20), обладает обоснованным физическим смыслом в качестве удельной энергии, высвобожденной в вершине трещины, причем ее легко рассчитать, пользуясь простыми численными методами с помощью (2.49) и характеристик полей, удаленных от вершины, то в результате этой величиной можно пользоваться как параметром, определяющим упругодинамическое развитие трещины и ее останов. В [10] приводятся зависимости, связывающие и динамические коэффициенты интенсивности напряжений. Интеграл J, вообще говоря, является функцией скорости движения вершины трещины [10. В динамических задачах разрушения старт трещины возникает при/ = / , а ее движение осуществляется при — где и — характеристики материала. В работах [11, 12, 18, 23, 24] приводятся примеры использования этих критериев для предсказания особенностей развития трещины и ее останова, там же помещены сравнения с экспериментальными результатами. [c.145]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...