Понятие о механике разрушения

ПОНЯТИЕ О МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ [c.319]

Коэффициент интенсивности напряжений — важное понятие в механике разрушения. Аналитические решения задач о трещине при различных условиях нагружения показывают, что напряжения на расстоянии г от конца трещины всегда изменяются как если г мало (см., например, [36]). Если записать напряжения вблизи от конца трещины в виде о = k (2яг)" / то к называется коэффициентом интенсивности напряжений. Выражения для k были получены в различных задачах о трещинах при разных условиях нагружения. Наш пример трещины в условиях внутреннего давления соответствует так называемой моде I, и для трещины длиной 26, подверженной внутреннему давлению р, можно показать, что [c.155]

Механика разрушения в широком смысле этого понятия включает в себя ту часть науки о прочности материалов и конструкций, которая связана с изучением несущей способности тела как с учетом начальных трещин, так и без него, а также с изучением различных закономерностей развития трещин [43]. Можно выделить следующие математические задачи механики разрушения [c.325]

В основу линейной механики разрушения положено понятие о коэффициенте интенсивности напряжений К, который характеризует напряженно-деформированное состояние металла в окрестности вершины трещины и объединяет в одном параметре нагрузку, размер трещины и геометрию тела. В зависимости от вида нагружения коэффициент интенсивности напряжений обозначают соответствующими индексами — при нормальном отрыве, /Сц — при продольном сдвиге, /Сщ — при поперечном сдвиге. [c.20]

Интуиция подсказывает нам, что вид нагрузки и ее интенсивность, о которых уже шла речь, а также форма тела в первую очередь оказывают влияние на его прочность и разрушение. Так вот, механика разрушения как раз и является областью знаний о влиянии нагружения, геометрии тела и свойств материала, из которого тело состоит, на его разрушение. Можно сказать, что механика разрушения в широком смысле этого понятия включает в себя ту часть науки о прочности материалов и конструкций, которая связана с изучением несущей способности тела либо без учета, либо с учетом начального распределения трещин, а также с изучением различных закономерностей развития трещин. Этот подход не зачеркнул все прежние достижения науки о прочности, [c.69]

Кратко рассматриваются Теоретические основы линейной механики разрушения для введения понятий коэффициентов интенсивности напряжений и скорости освобождения упругой энергии. В работе установлено, что метод граничных интегральных уравнений (ГИУ), применяющийся для решения задач теории упругости, является эффективным и точным средством, позволяющим вычислять значения коэффициентов интенсивности напряжений и скорости освобождения упругой энергии в двух- и трехмерных задачах механики разрушения. Рассматриваются основные представления метода ГИУ и описывается распространение метода на задачи механики разрушения, В двумерном случае представлены численные результаты, полученные при помощи построения специальной функции Грина для задач о трещинах. В трехмерном случае приводятся результаты для поверхностной трещины, найденные путем стандартного решения по методу ГИУ. Указываются некоторые задачи и цели дальнейших исследований. [c.46]

Рассмотрим связь обобщенных сил Оу и Гу с обычными понятиями механики разрушения. Пусть внешние и внутренние силы потенциальны (кроме сил, препятствующих продвижению трещины). Тогда бЛ + оЛ = = —бП, где П—потенциальная энергия этих сил. С учетом первой формулы (6.15) имеем [c.163]

Понятие дефект при этом не должно рассматриваться как суждение о пригодности детали. Требуется только описать те неоднородности, обнаруживаемые прн неразрушающем контроле, которые в отдельных случаях могут поставить под вопрос применимость изделия для предусмотренной цели. Современные знания и методы механики разрушения позволяют дать довольно дифференцированную картину размеров дефектов, обобщенные критерии оценки которых, например, отношение амплитуд эхо-импульсов [1038], числовые таблицы [1238] или статистические инструкции по сдаче — приемке типа-диаграммы числа и амплитуд эхо-импульсов по Рэнкину и Мориарти [1224,. 1225] сами по себе ни в коем случае не могут быть достаточны. [c.412]

Конечно, задачи и цели курса сопротивления материалов остаются прежними. Как в прошлом, так и ныне надо научить студента основам расчета на прочность и методам механики твердого деформируемого тела. Но сместились акценты. Появились новые идеи о вязкости материала, о развитии трещин, об их блокировании с помощью искусственно создаваемых структур. Те материалы, которые всегда и, казалось, навечно считались ни на что не пригодными, неожиданно стали рассматриваться как весьма перспективные. Наконец, изменилось и наше отношение к понятию сплошной непрерывной среды, в рамках которого рассматривается развитие деформаций и последующего разрушения. [c.7]

Для подготовки инженеров-механиков по авиационной технологии вопросы прочности элементов конструкций как фактора их надежности имеют существенное значение. Действующая программа курса сопротивления материалов предусматривает ознакомление студентов лишь с основными понятиями вероятности разрушения в разделе о расчете на усталость. [c.289]

В настоящее время становится все более очевидным, что прочностные свойства материалов связаны с их структурой через механизмы разрушения. Понятия механизм разрушения , как и структурный уровень , являясь нетрадиционными, занимают все более видное место и в материаловедении, и в механике, когда речь идет о прочностных свойствах таких материалов-конструкций. [c.4]

Во второй части изложены методы определения перемещений и сложных сопротивлений, даны теория и порядок расчета статически неопределимых балок и рам, приводятся задачи динамики, излагаются вопросы циклической прочности материалод. В отдельные главы вынесены понятия о механике разрушения и малоцикловой усталости материалов. На изучение этих вопросов обращалось особое внимание участников семинаров, проводимых Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР в 1979 и 1984 гг. в Москве. [c.3]

В настоящее время, говоря о механике разрушения, обычно понимают под этим изучение тех условий, при которых в теле распространяется трещина или система трещин. Но трещины бывают очень разные и рассматриваются они в разных масштабах. С одной стороны, разрушение кристаллического зерна начинается с образования субмикроскопической трещины, расхождения двух атомных слоев на такое расстояние, когда силы взаимодействия между атомами пренебрежно малы. Другой крайний случай — трещина в сварном роторе турбины или в котле атомного реактора, длина я ширина которой измеряется сантиметрами. В первом случае условие распространения трепщны оиределяется конфигурацией атомов на конце (в вершине) трещины. Поскольку речь идет уже не о сплопшой среде, а о дискретной кристаллической решетке, образованной атомами, самое понятие конец трещины становится неопределенным. Изучение такого рода субми-кроско-пических трещин и взаимодействия их с другими дефектами [c.8]

В восемнадцати предшествующих главах были изложены различные разделы механики деформируемого твердого тела, при этом практическая направленность каждого из них не очень акцентировалась. Но основная область приложения механики твердого тела — это оценка прочности реальных элементов конструкций в реальных условиях эксплуатации. С этой точки зре-нпя различные главы приближают нас к решению этого основного вопроса в разной степени. Классическая линейная теория упругости формулирует свою задачу следуюш им образом дано пекоторое тело, на это тело действуют заданные нагрузки, точки границы тела претерпевают заданные перемещения. Требуется определить поле вектора перемещений и тензора напряжений во всех точках тела. После того как эта задача решена, возникает естественный и основной вопрос — что это, хорошо или плохо Разрушится сооружение или не разрушится Теория упругости сама по себе ответа на этот вопрос не дает. Правда, зная величину напряжений, мы можем потребовать, чтобы в каждой точке тела выполнялось условие прочности, т. е. некоторая функция от компонент о.-,- не превосходила допускаемого значения. В частности, можно потребовать, чтобы нигде не достигалось условие пластичности, более того, чтобы по отношению к этому локальному условию сохранялся некоторый запас прочности, понятие о котором было сообщено в гл. 2 и 3. Мы знаем, что для пластичных материалов выполнение условия пластичности в одной точке еще не означает потери несущей способности, что было детально разъяснено на простом примере в 3.5. Поэтому расчет по допустимым напряжениям для пластичного материала безусловно гарантирует прочность изделия. Для хрупких материалов условие локального разрушения отлично от условия наступления текучести и локальное разрушение может послужить началом разрушения тела в целом. Поэтому расчет по допускаемым напряжениям для хрупких материалов более оправдан. Аналогичная ситуация возникает при переменных нагрузках и при действии высоких температур. В этих условиях даже пластические материалы разрушаются без заметной пластической деформации и микротрещина, возникшая в точке, где 42 [c.651]

Можно сказать, что механика разрушения в широком смысле этого понятия включает в себя ту часть пауки о прочности материалов и конструкций, которая связана с изучением несущей способности тела либо без учета, либо с учетом начального распределения трещин, а также с изучением различных закопомер-иостей развития трещин. [c.5]

Проблема разрушения —это центральная проблема учения о сопротивлении материалов в истинном и прямом значении этого словосочетания. Однако механика разрушения как самостоятельная ветвь механики деформируемого твердого тела возникла совсем недавно, буквально на наших глазах. Границы этой новой научной дисциплины пока еще не определились достаточно четко, необходимость объединения усилий не только механиков и не только физиков и физико-химиков для решения проблемы разрушения осознана и признана почти всеми (говорю почти , и здесь, как всюду, существуют экстремисты), однако разница в терминологии, привычной для представителей разных наук, вместе с естествеяной, но заируднян>щ й общение убеждешностью в том, что именно данный кусочек общей проблемы наиболее важен и служит ключом ко всему остальному, приводит нередко к тому, что споры о понятиях заменяются спорами о славах. [c.8]

Механика разрушения в широком смысле этого понятия включает в себя ту часть науки о прочности материалов и конструкций, которая связана с изучением несуп1 ей способности тела как с учетом начальных трещин, так и без него, а также с изучением различных закоиомерностей развития трещин. [c.13]

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]

Линейная механика разрушения (точнее, механика развития магистральных трещин) описывает хрупкое разрушение, происходящее в результате роста трещины при отсутствии заметных пластических деформаций у вершины трещины. В этом случае справедливы асимптотические формулы для напряжени11 и деформаций ((40) —(45) И), и задачу о распространении трещины можно сформулировать в терминах коэффициентов интенсивности напряжений. Таким образом, основной признак линейной механики разрушения — возможность изучения поведения тела с трещиной с помощью коэффициентов интенсивности напряжений, причем само понятие этого коэффициента имеет физический смысл. [c.117]

Процесс разрушения характеризуется (по крайней мере в заключительной стадии) быстрым распространением магистральной трещины или семейства разветвленных трещин, т. е. является существенно динамическим. Ош1сание этого процесса на макро- и микроуровнях чрезвычайно затруднено, и когда мы утверждаем, что в механике разрушения разработан необходимый аппарат для расчета прочности тел и конструкций, то подразумеваем квазистатическую механику разрушения, которая дает ответ на вопрос о том, является ли существующая магистральная трещина устойчивой или нет. Действительно, квазистатичес-кая механика хрупкого разрушения, основанная на идеализированной модели магистральной остроугольной трещины и понятии коэффициента интенсивности напряжений в ее вершине, разработана достаточно хорошо, но это лишь первое приближение к описанию разрушения, [c.4]

Понятия о колебательных движениях и волнах сформулировались в начале XIX в. В то время получены линейные решения уравнений теоретической механики и гидродинамики, описывающие движения планет и волн на воде. Несколько позднее благодаря наблюдательности Д. С. Рассела [186], теоретическим исследованиям Б. Римана [97, 99] и других исследователей сформировалось понятие о нелинейных волнах. Однако, если линейные колебания и волны были весьма полно изучены в XIX в., что нашло отражение в фундаментальном курсе Д. Рэлея [177], то этого нельзя сказать о нелинейных колебаниях. Сознание того, что нелинейные уравнения содержат в себе качественно новую информацию об окружающем мире пришло после разработки А. Пуанкаре новых методов их изучения. Созданные им и другими исследователями методы интегрирования нелинейных уравнений нашли широкое применение в радиофизике [6] и механике твердых тел [73]. Более медленно нелинейные понятия и подходы входили в механику жидкости и твердого деформируемого тела. Показательно, что первые монографии, посвященные нелинейному поведению деформируемых систем, были опубликованы на-рубеже первой половины XX в. [39, 72, 107, 153]. В это же время резко возрос интерес к нелинейным колебаниям и волнам в различных сплошных средах. Сформировались нелинейная оптика, нелинейная акустика [97, 173], теория ударных волн [9, 198] и другие нелинейные науки [184, 195, 207]. В них рассматриваются обычно закономерности формоизменения волн, взаимодействия их друг с другом и физическими полями в безграничных средах. Нелинейные волны в ограниченных средах исследованы в значительно меньшей степени, несмотря на то что они интересны для приложений. В последнем случае важнейшее значение приобретает проблема формирования волн в среде в результате силового, кинематического, теплового или ударного нагружения ее границ. Сложность проблемы связана с необходимостью учета физических явлений, которые обычно не проявляют себя вдали от границ, таких как плавление, испарение и разрушение среды, а также взаимодействия соприкасающихся сред. В монографии рассмотрен широкий круг задач генерации и распространения нелинейных волн давления, деформаций, напряжений в ограниченных неоднородных сплошных средах. Большое внимание уделено динамическому разрушению и испарению жидких и твердых сред вблизи границ, модельным построениям для адекватного математического описания этих процессов. Анализируется влияние на них взаимодействия соприкасающихся сред, а также механических и тепловых явлений, происходящих в объемах, прилегающих к границам. [c.3]

В последние два десятилетия для оценки прочности металлов при наличии в них трещин применяют положения линейной механики разрушения. Она оперирует с концентраторами, у которых р = 0. В этом случае расчетное механическое напряжение становится равным бесконечности, а понятие коэффициента концентрации напряжений теряет свой смысл. Для оценки поля напряжений вблизи концентратора используют понятие коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины при упругих деформациях, обозначаемого К, и понятие интенсивности освобождения энё ргии деформации, обозначаемой С. Рассмотрим растянутую напряжениями а тонкую бесконечную пластину (плоское напряженное состояние), имеющую разрез в виде трещины а == О (рис. 3.31, а), и в виде выреза с а =5 О (рис. 3.31, б). [c.114]

Наибольшее влияние дефекты оказывают при переменных нагрузках (см. гл. 4). При статических нагрузках вопрос о влиянии дефектов на прочность в большинстве случаев сводится к вопросу о чувствительности металла к концентрации напряжений. Общепринятого определения понятия чувствительности металла к концентрации напряжений не существует. Наметились два направления в оценке чувствительности— на базе аппарата механики разрушения в отношении трещин и трещинообразных дефектов и на базе теории концентрации напряжений. [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...