Микромеханика и механика разрушения

Микромеханика и механика разрушения. [c.286]

Представлена краткая история и обаор модифицированной механики раз рушения Гриффитса — Ирвина. Подчеркнуто значение коэффициента интенсивности напряжений и скорости высвобождения энергии деформирования в механике разрушения изотропных и анизотропных материалов. Кратко изложена эмпирическая трактовка процесса усталостного роста трещины в изотропной среде. Затем перечислены противоречия между основными предпосылками классической теории разрушения и особенностями протекания процесса разрушения в многофазных слоистых материалах. Тем самым показана необходимость некоторого смягчения исходных предпосылок теории разрушения, которое позволило бы создать практически применимые подходы для решения задач разрушения композитов. Очень кратко, вследствие неприменимости непосредственно к решению инженерных задач, изложены основные результаты, полученные при помощи методов микромеханики, позволяющих исследовать процессы взаимодействия между трещиной, волокном и связующим в бесконечной среде. Далее огшсаны основные концепции современных макромеханических подходов для описания процесса разрушения композитов. Отмечено, что все подходы, расчеты по которым находятся в соответствии с экспериментальными данными, исключают из рассмотрения нелинейную зону или зону разрушения у кончика трещины. Более сложные теории (с учетом критического объема, плотности энергии деформирования) наилучшим образом согласуются с экспериментами на однонаправленно армированных композитах, когда трещины распространяются параллельно волокнам. Эти теории также хорошо описывают нагружение слоистых композитов под углом к направлению армирования, когда преобладающее влияние на процесс разрушения оказывает растрескивание полимерной матрицы. Расчеты по двум приближенным теориям (гипотетической трещины и критического расстояния) и комбинированному методу (модель тонкой пластической зоны) сравниваются с данными, полученными при испытании слоистых композитов с симметричной схемой армирования [ 6°]s. Приведены данные о хорошем соответствии степенной аппроксимации, применяемой для описания скорости роста трещины, результатам испытаний на усталость слоистых композитов с концентраторами напряжений. [c.221]

Большинство ранних исследований в области микромеханики было направлено на получение оценок упругих свойств композитов [13, 21, 22]. Дальнейшее развитие этого направления позволило теоретически оценивать поведение однонаправленного материала [23, 24] и слоистого композита [25—27] после достижения предела текучести. При помощи микроме-ханической модели были исследованы зависящие от времени поведение [28] и процессы демпфирования в композитах [29]. Для анализа однонаправленной [30] и слоистой неоднородной микроструктуры [31] оказалось возможным применить подходы механики разрушения. [c.251]

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]

Мура Т., Мори Ц. Микромеханика, Лекция 5 по механике разрушения и прочности материалов Байфукан, 1976 [c.277]

При анализе работы разрушения композиционных материалов учитывалась микромеханика процессов разрушения и влияние на нее природы компонентов материала и характера их взаимного распределения. С точки зрения конструирования изделий необходим анализ макропроцессов разрушения композиционных материалов в присутствии надрезов, дефектов и других параметров конструкций, размеры которых значительно превосходят диаметр волокон. С первого взгляда это кажется невозможным, так как разрушение композиционных материалов в значительной степени меняется при наличии слабых границ раздела, а характер распространения трещин не удовлетворяет условиям, необходимым для применения основ механики разрушения. Однако экспериментальные данные свидетельствуют о возможности при определенных условиях применения к композиционным материалам основных представлений механики разрушения. By [135] показал, что подход механики разрушения к анализу распространения трещин в гомогенных, но анизотропных пластинах, может быть ограниченно применен к однонаправленным волокнистым композиционным материалам. Он определил критическое напряжение, необходимое для роста трещин различной длины параллельно волокнам при растяжении и сдвиге, и показал, что для всех случаев соотношение [c.132]

Механика разрушения позволяет проводить количественные расчеты на прочность различного рода изделий, содержащих трещины. Традиционные подходы к оценке прочности крупногабаритных изделий не обеспечивали такой возмож ности. Повышение надежности изделий зависит от совместных усилий металлургов и конструкторов. Металлурги, разрабатывая сплавы с высокой вязкостью на основе изученных микромеханизмов разрушения, должны помнить, что вид разрушения металла обусловлен не только структурой металла, но и напряженным состоянием в процессе службы. Конструкторы при расчетах изделий должны иметь в виду, что свойства материалов различны и зачастую не могут быть представлены просто символами в алгебраических уравнениях. Понимание металлургами задач, стоящих перед конструкторами, а конструкторами — задач, стоящих перед металлургами, при решении совместных проблем обеспечения надежности конструкции, несомненно, будет способствовать успеху общего дела. В этой книге главным образом затронуты макроскопические аспекты механики разрушения особенности разрушения отдельных материалов в ней детально не рассматриваются. Однако дано описание некоторых моделей микромеханики процесса разрушения в простых материалах, чтобы показать адекватность принятых моделей распространения трещин или коалесценции пор при определенных напряжениях и деформациях в различаых условиях, когда масштаб явлений изменяется на несколько порядков — от микронов до метров. [c.8]

Рассмотрено последовательное развитие методов и моделей для анализа разрушения армированных волокнами материалов методами микромеханики. В основе предложенного инженерного решения проблемы лежит учет неоднородности композита, поскольку замена композита однородным анизотропным материалом не соответствует сущности происходящих явлений усталости и разрушения. В то же время не рассматривались такие тонкости явления, как механика ми-кроразрушения. В результате оказалось возможным сформулировать упрощенную модель, объединяющую реальные свойства материала с разумными инженерными допущениями. - [c.100]

Как было показано в гл. 8, даже при пропорциональном нагружении композиционных материалов имеют место достаточно сложные траектории деформирования и нагружения на стр)гктурном уровне. Перераспределения напряжений при неодновременном переходе к пластическому деформированию элементов структуры, локальных разгрузках и разрушении приводят к изменениям направлений процессов деформирования, что в отдельных случаях сопровождается изломом траектории. Таким образом, микромеханика композитов требует привлечения соотношений пластичности, способных описывать процесс сложного деформирования (нагружения), включающего точки излома. В монографии [123] отмечено, что в противоположность большинству других проблем механики деформируемого твердого тела, допускаюпщх использование теорий простого (пропорционального) деформирования, проблема устойчивости упругопластических систем является главным потребителем общей теории пластичности, развиваемой для описания произвольных процессов. Проведенные исследования упругопластического деформирования и структурного разрушения композиционных материалов дают основания полагать, что последнее утверждение в полной мере должно относиться и к механике композитов. Проблема же закритического деформирования композиционных материалов в этом смысле является показательной, поскольку включает вопросы, связанные как с упругопластическим деформированием, так и с устойчивостью. [c.197]

Исследование микромеханизмов разрушения, опирающееся на структурный и фрактографический анализ, представляет собой чрезвычайно сложную задачу как с позиций статистической механики, так и с позихщй микромеханики разрушения. Применение кибернетических подходов, включающих разработку структурных моделей материалов, алгоритмизацию процессов перераспределения напряжений и имитацию механизмов разрушения на ЭВМ, позволяет наиболее полно учесть, синтезировать и связать разнообразную информацию о последовательности отдельных актов микроразрушений, об особенностях перераспределения направлений между [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...