Фрактальная механика разрушения

Фрактальная механика разрушения [c.326]

Установление многопараметрических критериев фрактальной механики разрушения базируется на свойствах критических точек, определяющих взаимосвязь между критическими параметрами, контролирующими достижение системой неустойчивости. Поэтому рассмотрим прежде всего критические параметры - в точках перехода стабильность - нестабильность - стабильность на разных масштабных уровнях. [c.341]

Все эти процессы можно описать с позиций фрактальной кинетики разрушения, учитывающей фрактальную природу разрушения и особенности поведения систем, находящихся вдали от термодинамического равновесия. Задачей фрактальной механики разрушения является установление универсальных законов самоподобного разрушения твердых тел ее решение включает [c.146]

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]

Полученные за последние десятилетия фундаментальные результаты по физике и механике разрушения твердых тел позволяют с использованием синергетики и подходов фрактальной физики существенно упростить методы испытаний и повысить их информативность. [c.230]

Дальнейший прогресс механики разрушения в значительной мере связан с учетом фрактальной природы разрушения и особенности поведения системы, находящейся вдали от термодинамического равновесия. Это требует у ета эволюции среды из сплошной (принятой в основу механики разрушения) в дис- [c.299]

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]

Было обнаружено, что зона перед кончиком развивающейся трещины имеет фрактальную разветвленную структуру типа дерева Фрактальность этой структуры объясняет, почему реальные трещины имеют извилистый разветвляющийся характер. К таким трещинам уже неприменимы описание и формулы линейной механики разрушения [c.20]

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]

Подходы линейной механики разрушения неприменимы для анализа рассеянного разрушения, когда впереди трещины возникает множество микротрещин. Проблема их учета связана с рассмотрением эффектов коллективного взаимодействия микротрещин. Ответы на эти вопросы способна дать фрактальная кинетика разрушения, рассматривающая разрушение как неравновесный фазовый переход в системе, далекой от равновесия. [c.131]

Ответы на все эти вопросы способна дать квантовая механика дефектов [260—265] и фрактальная кинетика разрушения [9, 11], рассматривающая разрушение как неравновесный фазовый переход в системе, далекой от равновесия, и учитывающая влияние дискретности среды на показатели сопротивления разрушению с помощью фрактальной размерности диссипативной структуры, контролирующей это разрушение. [c.143]

Рассмотрение поведения деформируемого твердого тела с позиций физики и механики неравновесных состояний выдвигает на первый план определение диссипативных свойств материала в точках неустойчивости системы, отвечающих самоорганизации диссипативных структур. Параметры, контролирующие точки перехода "устойчивость—неустойчивость— устойчивость" при деформировании материалов несут фундаментальную информацию о его диссипативных свойствах и фрактальной природе пластической деформации и разрушения. [c.159]

Рассмотрение явления разрушения мегаллов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами, гюзволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел при самоорганизации диссипативных структур. Из анализа разрушения о позиций синергетики следует, что устойчивость процессов деформации и разрушения твердых тел определяется диссипативными свойствами среды вб]щзи точек неустойчивости. Показателем этих свойств вблизи неравновесных фазовых переходов являются двух- и трехпараметрические критерии, учитывающие кооперативное взаимодействие пластической деформации и разрушения. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами - двух- или трехпараметрическими. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от используемых в линейной механике заключается в том, что они включают только критерии, контролирующие неравновесные фазовые переходы и охра- [c.340]

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]

На рис. 123 представлено сопоставление расчетных и экспериментальных значений, отвечающих различным условиям нагружения. Наличие указанчой последовательности в изменении фрактальной размерности диссипативных структур отражает масштаб зоны процесса, непосредственно связанного с механизмом диссипации энергии. В этом смысле разрушение при ударном нагружении подобно усталостному, если реализуется один и тот же механизм диссипации энергии, контролирующий размер зоны процесса. Другой вывод, вытекающий из анализа иерархической последовательности бифуркаций, отраженный в диаграмме рис. 123, — неизбежность "разброса" экспериментальных данных по тре-щиностойкости материалов, определяемых в соответствии с рекомендациями линейной механики разрушения. (Слово "разброс" взято в кавычки, так как это естественное поведение трещины в точке бифуркации. В этой точке нельзя заранее предсказать, по какому пути пойдет система при переходе в новое состояние.) Понижение температуры и повышение скорости деформации приводит к сужению области абсолютных пороговых значений Ki , отвечающих предыдущему и последующему неустойчивым состояниям. Таким образом, испытания при пониженных температурах и высоких скоростях деформации для определения К 1с приближаются к испытаниям в подобных по микромеханизму разрушения условиях. Остается вопрос, как перейти от значений Ki при низкой температуре к значениям Ki при более высокой температуре или более высоких скоростях деформации. Установленное постоянство произведения Т = ЙГ <Ут позволяет выполнить такие пересчеты, если известны температурная и скоростная зависимости а,. [c.202]

Теория фракталов в существующем виде предназначена главным образом для описания процессов структурообра— зования в самом обобщенном смысле. Имеющиеся отдельные работы по использованию ее методов в механике разрушения посвящены проблемам трещиностойкости и кинетики разрушения и связаны с представлениями об агрегации системы растущих трещин во фрактальные кластеры. При этом рассматриваются в основном гомогенные среды и материалы. Использование такого подхода для описания прочности пористых случайно — неоднородных композиционных материалов в настоящее время весьма проблематично. Более подробно проблемы механики разрушения композиционных материалов обсуждаются в [48]. [c.198]

В механике разрушения фрактальная размерность вводится для характеристики поверхности разрушения, совокупности пор или включений, распределения пор и микротрещин по размерам и т.п. При этом фрактальная размерность характеризует не только геометрию (плотность), но и процесс образования структуры. Эту характеристику рассматривают как некоторую термодинамическую макроскопическую величину, коррелирующую с износостойкостью. В результате исследования поверхностей трения с покрытиями, полученными мик-родуговым оксидированием, установлено, что коррелционная связь между D и интенсивностью износа //, описывается линейным уравнением //, = 10" (120D-21 о). [c.440]

В настоящее время уже накоплен опыт работы с фракталами при решении задач, в определенной степени связанных с различными разделами механики вообще и механики материалов, в частности. Наиболее успешно фракталы применяются там, где можно использовать их геометрические свойства. В качестве примера можно привести исследования процесса разрушения материалов [54]. В [55] теория использовалась для описания структуры дисперсного материала высокотемпературного сверхпроводника. Фрактальная модель стрзжтуры неровностей поверхности для решения контактных задач была построена в [56]. [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...