Нелинейная механика разрушения

В данном разделе предложена методика численного расчета субкритического и закритического вязкого роста трещины при статическом и импульсном нагружениях. Методика основана на применении МКЭ в квазистатической и динамической упруго-пластической постановке с использованием теории пластического течения и параметра нелинейной механики разрушения — интеграла Т. Она позволяет контролировать развитие трещины при вязком разрушении с учетом неоднородных полей ОН, разнородности материала конструкции по механическим свойствам, реальной геометрии конструкции и ее формоизменения в процессе деформирования. Моделирование трещины осуществляли путем дискретизации полости трещины специальными КЭ (см. подразделы 4.1.3 и 4.3.1). Также излагается предложенный экспериментально-численный метод определения параметра /i материала, отвечающего страгиванию трещины. [c.254]

Далее будут рассмотрены критерии линейной и нелинейной механики разрушения. [c.288]

При первом прочтении разделы 2.2 - 2.3, касающиеся теории фракталов, можно пропустить и вернуться к ним позже, поскольку современная нелинейная механика разрушения рассматривает трещину как фрактальный объект, и эти сведения абсолютно необходимы [c.3]

В следующем разделе будет показана чрезвычайная распространенность и всеобщность иерархического принципа. Далее будут приведены некоторые сведения,.из теории фракталов, которые необходимы для понимания механизмов разрушения реальных материалов, поскольку нелинейная механика разрушения широко оперирует понятиями фрактальной геометрии [c.21]

В чем различия линейной и нелинейной механик разрушения [c.158]

В нелинейной механике разрушения при выборе критериальных величин (или функций) принимают во внимание пластические [c.5]

Силовой критерий Ирвина и эквивалентный ему энергетический критерий Гриффитса в линейной механике разрушения полностью исчерпывают вопрос о предельном состоянии равновесия континуального упругого тела с трещиной. В нелинейной механике разрушения существует ряд формулировок, также устанавливающих предельное состояние равновесия упругого тела с трещиной. Среди них наиболее известной является б -модель [31, 116, 118, 209]. Суть этой модели состоит в том, что перед концом существующего разреза вводится зона ослабленных связей в виде тонкого слоя. При этом тело обладает следующими [c.55]

Далее рассмотрим особенности применения МКЭ в линейной и нелинейной механике разрушения. [c.84]

Нелинейная механика разрушения. В связи с тем, что нелинейная механика разрушения далека от завершения, возрастает роль вычислительных методов не только в расчетах на прочность конкретных конструкций, но и в развитии представлений о разрушении тел при неупругих деформациях. В настоящее время для описания процессов разрушения наиболее широко применяются два критерия локального разрушения — энергетический 7-интеграл и раскрытие трещины в вершине б. [c.97]

Пластическое раскрытие вершины трещины бс как мера локальной пластической деформации у вершины трещины и критерий разрушения в нелинейной механике разрушения [c.482]

Морозов Е. М. Предел трещиностойкости в нелинейной механике разрушения.— В кн. Современные проблемы механики и авиации.— М. Машиностроение, 1982, с. 203—215. [c.491]

Рассматривая данные задачи, следует помнить, что систематизированный статистический анализ случаев хрупких разрушений деталей машин и элементов конструкций при низких температурах, осуществляемый с единых позиций, дает богатый материал для практического решения многих вопросов. Для принятия действенных мер по повышению хладостойкости конструкций важное значение имеют результаты фундаментальных исследований, направленных на установление физической картины протекающих процессов, а также на поиски различных критериев оценки склонности конструкций к хрупкости с позиций линейной и нелинейной механики разрушения. [c.183]

Поэтому подходы линейной механики разрушения могут быть успешно использованы для исследования и прогнозирования усталостной прочности и долговечности металлов, которые могут быть использованы только для упругого напряженного состояния и многоцикловой усталостной прочности. В последние годы развивается нелинейная механика разрушения. Экспериментально показано, что скорость распространения трещин во всей области скоростей (10 — [c.14]

При проведении испытаний ни в одном случае не наблюдалось нестабильное развитие трещины по мере ее раскрытия, и все образцы разрушались вязко после общей текучести. Концепция линейной упругой механики разрушения, а также методы нелинейной механики разрушения (метод 7-интеграла, критерий критического раскрытия трещины) не могут быть использованы в случае стабильного разрушения сплава 5083-0. [c.130]

ЛИНЕЙНАЯ И НЕЛИНЕЙНАЯ МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ [c.75]

Как для упругих, так и для пластических тел важной характеристикой является независимость /-интеграла от пути. Это означает, что /-интеграл имеет постоянное значение, не зависящее от выбора контура Г, который, как можно видеть из рис. 4.3, охватывает вершину трещины, проходя от нижней кромки трещины к верхней [4.6]. В нелинейной механике разрушения пользуются независимостью выбора контура и в качестве критериального значения используют значение /-интеграла, характеризующее разрушение, т. е. Ji . [c.80]

Сложность решения указанной задачи состоит в том, что размеры зон пластических деформаций (в том числе и в местах концентрации) в лабораторных образцах и в конструкциях могут существенно превышать размеры дефектов. В этих условиях, описываемых нелинейной механикой разрушения, наиболее перспективными оказались энергетические J ) и деформационные (ek, бс) критерии разрушения, а также критические температуры хрупкости. [c.21]

Оценить количественно трещиностойкость трубных сталей в этих условиях позволяют критерии нелинейной механики разрушения. В данных исследованиях используется величина критического раскрытия вершины трещины, определяемая при испытании на трехточечный статический изгиб стандартных образцов с механическим надрезом, заканчивающимся усталостной трещиной. По измеренным в процессе испытаний перемещениям берегов дефекта Vi и соответственно на расстояниях и от его вершины находится [6] [c.282]

Определение сопротивления кольцевых сварных соединений многослойных труб инициированию трещин осуществлялось также на основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины). Образцы для испытаний сечением t X 2 t (рис. 3, б) вырезались поперек кольцевого шва. Механический надрез, заканчивающийся усталостной трещиной, располагался в металле шва. Нагружение образцов, измерение перемещений берегов трещины, а также вычисление критических зна- [c.285]

В связи с рассмотренными особенностями деформирования и разрушения резьбовых соединений, работающих в широком диапазоне температур, важное значение может иметь температурный фактор, способствующий возникновению дополнительных деформаций ползучести, снижению усилий предварительного затяга п накоплению длительных статических и циклических повреждений. Оценка сопротивления малоцикловому разрушению резьбовых соединений при высоких температурах может быть осуществлена по критериям длительной циклической прочности (см. гл. 2, 4 и 11). Понижение температур эксплуатации приводит к возможности возникновения хрупких разрушений резьбовых соединений на ранних стадиях развития трещин малоциклового нагружения. Это требует изучения трещиностойкости конструкционных материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) с применением соответствующих критериев линейной и нелинейной механики разрушения [19, 12]. [c.211]

Рассмотрение разрушения металлов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами [11], позволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел, и самоорганизацию диссипативных структур. Из анализа разрушения с позиций синергетики следует, что сопротивление разрушению твердых тел определяется диссипативными свойствами. Показателем диссипативных свойств материала при самоподобном разрушении является фрактальная размерность, учитывающая вклад в диссипацию энергии двух основных механизмов пластической деформации и образования несплошностей. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами — двух- или трехпараметрическими. В линейной и нелинейной механике разрушения, как известно, уже давно используются двухпараметрические критерии. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от критериев линейной механики заключается в том, что они определяют условия перехода разрушения на стадию самоподобного разрушения, контролируемого критической плотностью внутренней энергии и ее эволюцией в процессе роста трещины. Так как самоподобное [c.169]

Так возникла нелинейная механика разрушения - дисциплина, более адекватно описывающая процессы разрушения. Ее возникновение было бы невозможно без новейших исследований поведения и свойств фрактальных структур, а также развития такой науки, как синергетика. Сийергетика изучает процессы эволюции и самоорганизации сложных систем Основное ее преимущество заключается в том, что принципы, выработанные синергетикой, мог т быть применимы к различным областям знания, и на ее основе можно применять методологию междисциплинарного подхода. [c.20]

Создание новой техники невозможно без проектировочных и проверочных расчетов на прочность и долговечность, цель которых в конечном итоге - подтверждение правильности выбора материала, размеров элементов конструкций и машин, обеспечивающих их надежную работу в пределах заданных условий нагружения и срока службы. Обычно подобные расчеты выполняют на основании традиционных подходов сопротивления материалов с привлечением дополнительных методов, позволяющих уточнить напряженное состояние в рассчитываемых зонах деталей, и стандартных, как правило, экспериментов для получения нужных характеристик материалов. Однако увеличение мощности, производительности, КПД и других характеристик современной техники, большие габариты, сложные очертания конструкции, недоработанность технологии или случайные условия эксплуатации обусловливают возникновение дефектов, приводящих к нежелательным последствиям. Для учета в расчетах на прочность и долговечность существующих дефектов применяют методы линейной и нелинейной механики разрушения, основанные на анализе напряженно-деформированного состояния в окрестности фронта трещины. [c.5]

Если длина пластической зоны соизмерима с длиной трещины (или занимает все ослабленное нетто-сечение детали), применяют методы нелинейной механики разрушения. Разрушение при этом вязкое. Иногда, в зависимости от степени развития упругопластических деформаций, говорят о квазихрупком, уиругопластическом или пластическом разрушении. [c.5]

Предлагаемая читателю книга В. 3. Партона и Е. М. Морозова — первая на русском языке монография по данному предмету, построенная главным образом па оригинальных исследованиях авторов,—затрагивает вопросы нелинейной механики разрушения в том аспекте, который был отмечен выше. В ней рассматриваются некоторые упругопластические задачи для тел, содержащих трещшш. Но основное содержание книги — это линейная механика разрушения, а также некоторое ее развитие, которое приводит к определяющим уравнениям, могущим быть нелинейными. [c.11]

Если я о характерный линейный размер пластической зоны у вершины трещины начинает на 20% превьшгать длину трещины, то понятие коэффициента иптепсивности напряжений утрачивает смысл (из-за ограниченности области справедливости асимптотических формул). В этом случае формулировка закономерностей тела с трещиной так или иначе связана со свойствами сопротивления материала пластическим деформациям, и в такой постановке задача относится к нелинейной механике разрушения. Все модели нелинейной механики разрушения исходят из наличия достаточно развитой пластической зоны перед вершиной трещины ). [c.55]

В некоторых случаях склонностью к коррозионному росту трещин обладают и сравнительно низкопрочные конструкционные материалы, для которых рекомендуется оценивать трещино-стойкость с позиций нелинейной механики разрушения. В настоящее время в качестве такого подхода для изучения коррозионного растрескивания корпуспых сталей применяется метод 7-интеграла [192]. Использование метода заключается в построении кривых длительной трещиностойкости в координатах начальный уровень Ло —время до разругпения . По аналогии с на основании такой зависимости определяется пороговое значение /-интеграла под которым подразумевается максимальный уровень /ю при отсутствии докритического роста трещины. Недостаточная расиространенность нелинейных подходов механики разрушения при исследовании коррозионного растрескивания объясняется, по-видимому, ограниченностью класса материалов, склонных к докритическому росту трещин при совместном воздействии активной среды и длительного нагружения в упругопластической области. [c.341]

Для соответствующих предельных состояний (хрупкого и квазихрупкого) по данным о критических напряжениях ак для образцов с надрезом (кривая 2) производят вычисление критических напряжений для элемента конструкции. В области А при вычислениях в качестве критерия разрушения используют критическое значение коэффициента интенсивности напряжений Ки или раскрытия трещины бк- Определение для температуры Т = — Тэ величин Стк при известном Ki проводится по уравнениям (2.9) линейной механики разрушения (ЛМР) и температурным зависимостям Ki типа (3.4). В области Б (нелинейная механика разрушения — НЛМР) в качестве критерия разрушения используют критическое напряжение Стк, зависящее от температуры Т [по уравнению (3.6)], размеров сечения [по уравнению (3.7)] и размеров трещины [по уравнению (3.8)]. Величины КгеП [c.66]

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются линейная и нелинейная механика разрушения де-формациогн1ые и энергетические критерии разрушения модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения процессы длительного циклического деформирования и разрушения сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях микромеханика процессов статического и циклического разрушений. [c.18]

Наиболее важные результаты былн получены в области исследования со- противления однократному статическому н динамическому разрушению с учетом начальных макродефектов на базе линейной и нелинейной механики разрушения. Это в первую очередь относится к разработке теории и критериев хрупкого и квазихруикого разрушений упругих и упругопластических тел с трещинами. К числу силовых, энергетических и деформационных критериев относятся критические значения коэффициентов интенсивности напряжений Ки и Кс, пределов трещиностойкости энергии разрушения Gi , G , Уь J , раскрытия трещин или бе, а также критические деформации в вершине трещин е . Для определения указанных характеристик известны многочисленные методики испытаний — на статическое растяжение плоских и цилиндрических образцов с трещинами, на статический изгиб и внецентренное растяжение плоских образцов, на внутреннее давление сосудов, на растяжение центробежными силами при разгонных испытаниях дисков. [c.21]

Для дальнейшего обоснования методов расчета конструкций, работающих в условиях нелинейных и неодноосных напряженных состояний, важное значение имеют результаты теоретических и экспериментальных работ по построению предельных поверхностей для критических значений коэффициентов интенсивности напряжений Ki , Кцс и /Сц 1с, соответствующих трем основным моделям трещин. К числу подлежащих систематической разработке следует отнести вопросы вероятностной трактовки сопротивления хрупкому, квазихрупкому и вязкому разрушениям с учетом дисперсии исходной дефектности и эксплуатационной иа-груженности. Постановке соответствующих лабораторных испытаний на образцах с трещинами должна предшествовать разработка статистических моделей, базирующихся на уравнениях линейной и нелинейной механики разрушения. При этом существо базового эксперимента заключается в построении полных диаграмм по параметру вероятности разрушения. [c.22]

На основе критерия нелинейной механики разрушения (величины критического раскрытия вершины трещины) исследовано влияние толш ины металла на его сопротивление инициированию вязкого разрушения. Показано, что тонколистовая рулонная сталь 09Г2СФ, специально созданная для многослойных труб, превосходит по трещиностойкости трубные материалы в больших толщинах, содержащие дефицитные легирующие элементы. Приведены результаты оценки трещиностойкости многослойных сварных соединений, выполненных но различным технологиям. [c.388]

В этих случаях определяется поле упругош1астических деформаций и используются коэффициенты интенсивности деформаций [5]. Деформационные критерии и параметры нелинейной механики разрушения полагаются в основу расчетов на прочность на стадии проектирования. В нормативных документах [7, 8] описаны методы определения характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при статическом и динамическом нагружении. [c.126]

Как альтернативное решение проблемы стала разрабатываться нелинейная механика разрушения. Одним из энергетических критериев нелинейной механики разрушения явился J-интеграл Черепанова—Райса [249—251]. При квазиупругом поведении трещины J-интеграл равен и соответствует энергии на единицу длины трещины Gj .. В настоящее время разработаны экспериментальные методы определения J-интеграла с менее жесткими требованиямй к размеру образца, чем при определении К с- Однако в процессе стабильного роста трещины за ее вершиной происходит разгрузка материала, что может влиять на величину J, а кроме того, не наложены условия подобия напряженно-деформированного состояния при достижении критического состояния. Помимо J-интеграла, также были разработаны деформационные [252, 253] и другие [254] критерии. Количественные соотношения условий автомодельности разрушения с наложением дополнительных требований к образцу получены Андрейкивым [247]. [c.141]

Необходимые для расчета параметры задачи и кртериальные условия нелинейной механики разрушения основаны на наличгии пластической зоны и учитывают тастические свойства материала, [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...