Критерии структурных элементов

Анализ деформирования и разрушения проводится в ближайшем к вершине трещины структурном элементе, так как согласно любому критерию условие разрушения будет выполняться в нем раньше, чем в более дальних от вершины трещины элементах. Это утверждение эквивалентно условию функция [c.232]

При разработке моделей прогнозирования трещиностойкости и развития трещин необходимо было сформулировать условие накопления повреждений в градиентных полях напряжений и деформаций. Было показано, что повреждения накапливаются, если размер необратимой упругопластической зоны (при статическом нагружении) или обратимой упругопластической зоны (при циклическом нагружении) больше структурного элемента, размер которого во многих случаях можно принять равным диаметру зерна. В противном случае, когда размер упругопластической зоны меньше размера структурного элемента, материал практически не повреждается и локальные критерии разрушения, сформулированные в терминах механики сплошной деформируемой среды, не дают адекватных реальным ситуациям прогнозов. [c.264]

Таким образом, потенциальный (энергетический) барьер схватывания металлов при совместной пластической деформации, представляющий собой правую часть критерия (2.56), может бьп ь преодолен за счет внешних напряжений, суммируемых с присутствующими в металле внутренними, создаваемыми структурными элементами. [c.90]

Критерии начального разрушения. Если потеря несущей способности конструкции из композита связывается с начальными стадиями процесса разрушения конструкционного материала или разрушение конструкции рассматривается как развивающийся во времени процесс, то возникает необходимость п учете состояний отдельных структурных элементов, а на микроуровне — исходных элементов композиции. Группу критериев, задающих условия достижения соответствующих предельных состояний композита, будем называть критериями начального разрушения. [c.76]

В тех случаях, когда упомянутые ранние стадии разрушения конструкционного материала по условиям эксплуатации конструкции являются допустимыми или разрушение материала рассматривается на более высоких структурных уровнях, начало разрушения композита можно, очевидно, связывать с разрушением отдельных структурных элементов соответствующего порядка. В частности, для слоистых композитов к настоящему времени хорошо развит аппарат послойного анализа разрушения [28, 109, 123, 146 и др.]. Основная идея послойного анализа разрушения слоистого композита сводится к следующему. Для каждого из М слоев пакета по тому или иному критерию предельного состояния оценивается несущая способность монослоя. Разрушенные монослои в заданном смысле исключаются из пакета, после чего производится соответствующий перерасчет НДС и анализ повторяется. Процедура прекращается после выполнения критерия макроразрушения слоистого пакета. Очевидно, что аналогичный подход легко может быть обобщен на случай произвольного структурного элемента композита, деформативные и прочностные характеристики которого известны. [c.77]

Использование критерия (1.175) предполагает знание НДС композита в глобальной системе координат х, у, г и рц, рг м, как функций структурных параметров композита. Принципиальное отличие критерия (1.175) от аналогичных по форме критериев, используемых в поэлементном анализе макроразрушения композита, состоит в том, что рассматриваемый критерий макроразрушения применяется к композиту в целом, а не к отдельным структурным элементам. Таким образом, в критерии (1.175) неявно учитывается весь комплекс явлений, сопровождающий процесс разрушения композита, — взаимодействие разрушенных и неразрушенных структурных элементов, перераспределение полей деформаций и напряжений и другие явления, происходящие на различных структурных уровнях композита. [c.78]

Реальные конструктивные элементы из армированных материалов часто подвергаются длительному воздействию нагрузок, что приводит к необходимости построения критериев прочности с учетом фактора времени. В [108, 199] для плоского напряженного состояния использовался феноменологический подход к построению поверхности длительной прочности анизотропного материала считалось, что тензоры, характеризующие поверхность прочности из [101], зависят от времени и определяются для каждого типа анизотропии из серии экспериментов. Этот подход мало приемлем с практической точки зрения, поскольку при любом изменении структуры или механических характеристик суб-структурных элементов требует повторения большой и трудоемкой программы испытаний. [c.29]

Критерии структурно-геометрической оптимизации элементов и систем с сорбирующими стенками [c.177]

Специфика применения армированных пластиков состоит в том, что их структура (объемное содержание волокон, их упаковка и ориентация, тип волокон и связующего) проектируется для каждого конкретного случая применения. Следовательно, в распоряжении химиков-технологов, которые создают различные виды армированных пластиков, должно быть соответствующее руководство. Таким руководством может служить настоящая монография, в которой разработана практическая методика прогнозирования прочностных свойств армированного пластика по заданным свойствам его структурных элементов. Для., решения этой задачи использован аппарат микромеханики. Важно отмстить, что предложенные в работе структурные критерии прочности позволяют решить и обратную задачу — получить армированный пластик с заданными прочностными свойствами. [c.7]

КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ [c.113]

Прочность пластика при одноосном растяжении. Прочность тканевых пластиков зависит от прочности нитей, пропитанных связующим, которые рассматриваются как однонаправленно армированные структурные элементы. Поэтому к пропитанным нитям применяются структурные критерии прочности. Для прогнозирования прочности тканевых пластиков, например при растяжении, необходимо определить напряженное состояние пропитанных нитей на участках с ориентацией волокон параллельно плоскости ткани и под углом к ней. При этом используется модель структуры материала, показанная на рис. 5.16. Согласно этой модели пропитанные нити условно представляются как монослои основы и утка, состоящие из продольно и наклонно армированных полос. В наиболее невыгодном напряженном состоянии находятся наклонно армированные полосы, в которых кроме нормальных напряжений, равных средним нормальным напряжениям по всему монослою = 0° = [c.143]

Действительно, рассматриваемое явление выражается в резком возрастании податливости тех или иных структурных элементов при достижении некоторого характерного напряженного состояния, вследствие чего становится возможным развитие больших деформаций. Возможно, что рассматриваемое возрастание податливости в полимерах по физическому механизму, по крайней мере в некоторых случаях, имеет много общего с переходом в пластическое состояние низкомолекулярных тел. Однако в полимерах в отличие от низкомолекулярных кристаллов между твердым (стеклообразным) и пластическим (текучим) состояниями лежит высокоэластическая область. При обсуждении в гл. V влияния гидростатического давления на рассматриваемое явление отмечалось, что в принципе возможны различные физические механизмы, приводящие к развитию больших деформаций в полимерах, причем некоторые из них могут отвечать за развитие действительно пластических, а другие —обратимых (высокоэластических) деформаций. В соответствии с этим описание наблюдаемых явлений может быть выполнено с помощью различных критериев, определяющих положение и форму критических поверхностей в пространстве напряжений. Реализация того или иного случая зависит от того, какая из различных критических поверхностей будет отвечать меньшим значениям напряжений при выбранной геометрической схеме нагружения. Возможность существования различных критических явлений и отвечающих им различных критериев особенно важна для интерпретации наблюдаемых экспериментальных фактов. [c.202]

Сущность факторного анализа заключается в том, что значения различных показателей состава, состояния или свойств грунта, влияние которых необходимо учесть при построении структурной модели массива, представляются в виде облака точек многомерного векторного пространства. В этом пространстве определяется серия характерных направлений так называемых факторных осей, совпадающих с направлениями наибольшей вытянутости исследуемого облака точек. Анализ расположения проекций точек в плоскости факторных осей дает возможность сделать заключение о степени однородности облака и оценить характер взаимосвязи между изучаемыми показателями. Если совокупность значений показателей неоднородна и состоит из нескольких частей, то отвечающие им точки локализуются в виде сгущений на плоскости факторных осей. В случае однородной совокупности обособления точек в плоскости факторных осей не происходит. Существенно, что координаты точек в плоскости факторных осей являются объективной количественной характеристикой, которая отражает влияние всего комплекса изучаемых показателей и может служить критерием для разделения совокупности точек на группы, различающиеся между собой. Именно это свойство факторного анализа используется при выделении структурных элементов и построении структурных моделей грунта. По сути дела задача выделения структурных элементов (или блоков массива) заключается в определении меры их сходства по комплексу инженерно-геологических показателей и последующем объединении наиболее близких по своим [c.118]

Как следует из вышеизложенного, анализ зарождения и развития разрушения в элементе конструкции в значительной степени зависит от универсальности тех или иных локальных критериев разрушения. При формулировке критериев эмпирическим путем — только на основе непосредственных механических испытаний — возникает опасность неадекватной оценки разрушения конструкции при нагружении, отличном от нагружения при проведенных экспериментах. Повысить степень универсальности локальных критериев можно, опираясь на физические механизмы, протекающие на микроуровне. Одним из путей решения данного вопроса является создание физико-механических моделей разрушения материала, на основании которых могут быть даны формулировки локальных критериев разрушения в терминах механики сплошной среды на базе физических и структурных процессов деформирования и повреждения материала. [c.9]

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Основными недостатками полученных результатов являются, во-первых, отсутствие информации о кинетике накопления усталостного повреждения в металлах на стадии зарождения усталостной трещины, что исключает возможность прогнозировать момент возникновения макроскопической усталостной трещины с учетом структурных особенностей сплавов и влияния на процесс накопления повреждения эксплуатационных и других факторов во-вторых, отсутствие четкого разграничения стадий возникновения и развития усталостных трещин, особенно в тех случаях, когда стадия развития усталостных трещин составляет значительную часть общей долговечности в-третьих, недостаточное внимание к исследованию критериев окончательного разрушения образцов и конструктивных элементов с усталостной трещиной при циклическом нагружении. [c.3]

Здесь Qj — регламентированное значение динамической нагрузки в j-M элементе силовой цени, М, — максимальное значение динамической нагрузки в j-м элементе силовой цепи текущего структурно-параметрического варианта. Форма (15.11) критериев динамического качества элементов силовой цени машинного агрегата требует на каждом шаге оптимизационной процедуры [c.257]

Отличительной чертой машин-автоматов и систем автоматического действия ближайшего будущего будет высокий уровень управления ими по самым различным параметрам, критериям и показателям. Система управления в зависимости от требований, которые предъявляются к управляемому объекту, и от условий, в которых он работает, могут иметь логические элементы электронного, пневматического, гидравлического и механического типов. Системы управления могут содержать блок памяти и блоки, которые обеспечивают автоматическую под-настройку и адаптацию управляемых объектов, позволяющие качественно выполнять требуемый технологический процесс при изменяющихся внешних условиях. Создание системы машин автоматического действия потребует разработки методов вероятностного и структурно-логического их анализа и синтеза с учетом их производительности, эффективности, надежности, качества продукции, экономичности и точности действия. Для анализа и синтеза таких систем потребуется создание и развитие специальных формализованных языков, ориентированных на решение проблем синтеза, развития новых математических методов решения задач структурного синтеза с широким использованием теории исследования операций. [c.135]

Этот критерий дает возможность оценивать устойчивость системы автоматического регулирования по амплитудно-фазовой частотной характеристике разомкнутой системы элементов, входящих в той же последовательности в структурную схему системы автоматического регулирования. [c.511]

Введение структурного элемента как параметра, являющегося связующим звеном между микро- и макропроцессами разрушения, дает возможность подойти к вопросу о масштабе зарождения макроразрушения или, что то же самое, о размере зародышевой макротрещины. Поскольку прогноз зарождения макротрещины ведется с помощью локальных критериев, ис-лользование которых правомочно при анализе деформирования и разрушения в объеме, не меньшем чем структурный элемент, то очевидно, что минимальную длину зародышевой макротрещины можно принять равной линейному размеру этого элемента. [c.7]

Следует отметить, что процесс развития разрушения (рост трещины) можно представить как непрерывное зарождение макроразрушения (разрушения в объеме структурного элемента) в высокоградиентных полях напряжений и деформаций, возникающих у растущей трещины. Тогда ответственными за развитие разрушения являются по сути все те же локальные критерии разрушения (см. рис. В.1). Таким образом, если не рассматривать тело с трещиной как специфический объект исследований (чем традиционно занимается механика разрушения), а рассматривать трещину как концентратор напряжений, тО анализ развития разрушения в конструкции принципиально не будет отличаться от анализа разрушения в теле без трещины с использованием локальных критериев разрушения. Единственное отличие расчета зарождения разрушения в теле без трещины от расчета развития трещины в элементе конструкции заключается в методе определения НДС в первом случае НДС определяется непосредственно из решения краевой задачи, ва втором — на основании параметров механики разрушения. Очевидно, что это отличие не является принципиальным и связано с менее трудоемким способом расчета НДС у вершины трещины через параметры механики разрушения. В общем случае НДС у вершины трещины можно определить с помощью решения краевой задачи, например МКЭ. [c.8]

Совокуттность условий (5.1.93), (5.1.94), (5.1.97) и (5.1.99) представляет собой структурный критерий длительной прочность монослоев, причиной разрушения которых пр и заданном д.тштелъ-ном нагруже гии яв ляется тот структурный элемент, условие предельного состояния которого выполняется первых . [c.304]

Построение моделей неупругого деформирования композиционных материалов с учетом этих процессов выдвигает в качестве основных вопросы выбора критериев структурного разрушения и описа ния остаточных деформационных и прочностных свойств элементов неоднородной среды после выполнения тех или иных условий их разрушения. Важное значение при этом имеет тот факт, что элемент структуры композита может быть разрушен по различным механизмам. Например, в случгю армированного монослоя возможно растрескивание или отслоение матрицы, расщепление, разрывы или выдергивание волокон и т.д. [190]. Эти и другие механизмы изменения несущей способности структурного элемента отождествляются с той или иной схемой изменения его жесткостных свойств [220, 363]. [c.19]

Для решения задач механики неоднородных сред представляется очень важным (но мало разработанным) вопрос, по какому пути пойдет деформирование некоторого структурного элемента в зависимости от его окружения в композите — соответствующему линии 1 или 4 (рис. 11.1) — и возможны ли промежуточные пути Ответ на этот вопрос основывается на исследованиях закономерностей эакритиче-ского деформирования материалов при сложном напряженном состоянии и построении условий устойчивости сопротивления элементов в состояниях, соответствующих точкам на ниспадающей ветви диаграммы. Рассмотрим далее вывод критериев устойчивости для элементов структуры некоторых гетерогенных сред. [c.247]

Предположение о малости перемещения и поворотов влечет соблюдение малости удлинений и сдвигов. Однако обратное утверждение несправедливо. В то же время существует только общее рассуждение о критерии малости перемещений относительно линейного размера тела. Есть основание полагать, что для тел с микроструктурой необходимо сравнивать перемещения с размерами структурных элементов. Подчеркнем, что в основе классической теории малых деформаций лежит допущение о малости поворотов и перемещений. Если в основу положить малость удлинений и сдвигов по сравнению с единицей, то перемещения и повороты могут быть значительны. Эти преднолон ешш соответствуют линейной теории упругости, в которой реигаются задачи упругого равновесия, сильного изгиба стержней, оболочек и т, п, В этом случае тензор деформации имеет вид [c.100]

Рассмотрим случай, когда напряженное состояние и (или) механические свойства меняются в пределах образца, детали или элемента конструкции. Пусть характерные масштабы этого изменения малы по сравнению с характерным размером структурного элемента. Разобьем область на подобласти так, чтобы в пределах каждой из них напряженное состояние и механические свойства были близки к постоянным, а при переходе от одной подобласти к другой изменялись незначительно. Используем один из критериев прочности при сложном напряженном состоянии, который позволяет выразить условие неразрушения через единый скалярный параметр s. Тогда условие прочности для каждой подобласти запишем в виде sf (х) < s, ,. Здесь / (х) — функция координат х одной из точек, принадлежаш,их данной подобласти — соответствуюш,ее разрушаюш,ее напряжение. Применим концепцию слабого звена к совокупности подобластей и выполним предельный переход, заменив суммирование интегрированием по подмножеству [c.124]

Возможно обобгцение критерия (3.6.1) на временные (динамические) процессы посредством введения не только пространственного элемента разрушения с/, но и некоторой элементарной протяженности процесса разрушения во времени Т. Это означает, что для разрушения структурного элемента длиной d должен быть создан достаточный импульс силы. Критерий разрушения записывается в виде [c.213]

Ланкфорд [281] размф малой трещины связал со структурной чувствительностью, когда размер структурного элемента материала близок или равен размеру зоны циклической пластической деформации. Это позволило к малым трещинам относить такие для которых размер области пластической деформации превышает 5 % длины трещины, он меньше критического размера микроструктуры (обычно это размф зерна). Предложенная модель связывает размф трещины с параметрами структуры материала и позволяет предположить, что по-видимому, существует предельная характерная длина трещины, ниже которой используемые в механике разрушения критерии неприменимы для малых трещин при номинально упругом напряжении. Другими словами, нарушение подобия, которое приводит к неприменимости континуального метода, происходит тогда, когда размер [c.182]

Вероятность перерезания волокна или прослойки матрицы трещиной, зародившейся внутри них, можно задать некоторой аналитической функцией, зависящей или только от напряжений в компонентах (при активном растяжении), или от числа циклов приложения нагрузки с учетом амплитуды напряжений (при работе материала на усталость), или от времени выдержки под нагрузкой (при испытании материала на длительную прочность) (см. рис. 124). В данном случае имеется в виду квазихрупкое поведение компонентов, так как их разрушение представляется в виде мгно-венньрс актов, имеющих случайный характер и наступающих при выполнении определенных условий или заданных критериев. В силу проявления масштабного эффекта наступление отдельных актов разрушения должно происходить тем позже, чем меньше размеры структурных элементов. Таким образом, в предлагаемом подходе одним из главных факторов, [c.237]

Критерии механики разрушения используются как для описания закономерностей развития макроскопических усталостных трещин, так и для построения моделей, основанных на учете структурной и эксплуатационной дефектности материалов и позволяющих описывать общие закономерности их усталостного разрушения. Последний подход особенно эффективен для структурно-неоднородных материалов, например титановых сплавов, в которых, как правило, можно выделить структурные элементы, выполняющие роль структурных надрезов, а также для тех случаев нагружения, как, например, в условиях фреттин-га, когда на самой ранней стадии циклического деформирования возникают микротрещины и весь дальнейший процесс усталости является процессом их развития. [c.113]

Для оценки прочности структурных элементов армированного пластика необходимо определить их напряженное состояние. Даже при таком простом нагружении, как одноосное растяжение, компоненты ярмирован-ного пластика (например, полимерная матрица) находятся в плоском или объемном напряженном состоянии и для оценки их прочности, определяющей прочность армированного пластика в целом, необходимо применить соответствующие критерии, учитывающие фактическое напряженное состояние. [c.122]

Критерии прочности структурных элементов. Типичная предельная кривая прочности эпоксидного связующего ЭД-16 приведена на рис. 5.10. При обычных температурах полимерное связующее является хрупким материалом. Причиной разрушения таких матери9лпв являются растягивающие напря ..-, ня. Поэтому при определении прочности полимерного связующего при комбинированном сдвиге и осевого нагружения используют следующую рабочую гипотезу связующее [c.131]

Если характеристич, полином линейно зависит от одного комплексного или двух действит, параметров, то в нлоскости этих параметров может быть выделена область устойчивости (т, н, метод Д-разбиепия), В ряде случаев неустойчивость САР предопределена структурой системы, т, е, без изменения структуры и тина элементов системы в пей вообще нельзя выбрать параметры так, чтобы обеспечить устойчивость (структурная неустойчивость). Для одноконтурных систем (рис, 2) в ТАР установлены критерии структурной устойчивости, позволяющие опознать структурнонеустойчивые системы без каких-либо расчетов, не-посредственпо iro ур-ниям элемептов системы. [c.256]

Таким образом, с точки зрения прочности, в металлах при силовом воздействии после достижения значения 05 на микроуровне имеют место два взаимообусловленных процесса разрыв и восстановление межатомных связей и взаимное перемещение структурных элементов. Вследствие этих процессов на макроуровне в металле возникают пластические деформации, сопровождаемые ростом внешних сил, что характеризуется термином упрочнение . Именно величина этих сил и является той количественной характеристикой, которая вводится как показатель повреждения (2), (5). На микроуровне термин повреждение характеризует перераспределение межатомных сил между движущимися структурными элементами металла, в процессе которого идет нарастание хаоса . При этом количество связей между атомами уменьшается с одновременным ростом энергии оставшихся связей за счет увеличения расстояния между ними [2]. Важным следствием этого процесса является возникновение структурных завалов -преград, возникающих на площадках действия касательных напряжений, которые увеличивают сопротивления металла сдвиху за счет уменьшения его сопротивления отрыву. Опыты показывают, что структурные изменения - пластические деформации однозначно связаны с повреждениями межатомных взаимодействий только на участках упрочнения на площадках текучести и в областях больших деформаций, характеризуемых горизонтальными участками диаграмм растяжения, эта связь является слабой или полностью отсутствует (имеет место, например, явление сверхтекучести). Неопределенность деформационных процессов позволяет, с одной стороны, широко использовать их в технологии, решая вопросы геометрии изделий, но с другой - не позволяет считать деформации мерой разрушения. Отсюда следует, что фундаментальным физическим фактором, ответственным за разрушение, следует считать силы межатомных связей, которые по своей природе могут быть приняты в качестве универсального критерия разрущения. Именно эти силы и определяют физический смысл введенных физикомеханических показателей повреждений р и К, которые с помощью линейного преобразования связывают два физических явления - [c.31]

Вышеперечисленные критерии являются весьма важными. Варьируемые параметры, нанример, в зубчатых приводах, - это распределение передаточного отношения между ступенями редуктора, относительная П1ирина колес, материал колес, геометрия зацепления, передаточные отношения редуктора (частота вращения вала электродвигателя при заданной постоянной частоте вращения выходного вала) и др. Основное распространение получила параметрическая оптимизация, обеспечивающая оптимальные параметры элементов заданной структуры. Кроме того, можно варьировать типы объектов, например, типы редукторов (цилиндрические, червячные, планетарные и др.) — структурно-параметрическая оптимизация. Она предусматривает и совершенствование структуры изделия. [c.53]

Решение задач оптимального параметрического синтеза машинных агрегатов по критериям динамической нагруженности элементов силовой цепи и устойчивости системы автоматического регулирования скорости двигателя, а также задачи частотной отстройки и других на основе изложенных в 15 подходов связано с необходимостью выполнения многовариаптных расчетов собственных спектров оптимизируемых моделей. В таких задачах решение проблемы собственных спектров параметрически варьируемых моделей представляет собой основную по вычислительной трудоемкости процедуру, особенно для расчетных моделей большой размерности. Эффективный систематический алгоритм решения указанной проблемы параметрического синтеза можно построить на основе эквивалентных структурных преобразований сложных динамических моделей (см. гл. III). [c.259]

К третьему уровню сложности структурного синтеза технологического процесса и его элементов также относятся адачи целочисленного программирования при этом программировании к требованиям линейности критерия и ограничений добавляется условие цело-численности переменных. Например, имею- [c.214]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...