Критерии Гриффитса и Ирвина

Критерии Гриффитса и Ирвина [c.188]

ИНЫХ причин. Забегая вперед, укажем, что в механике контактного разрушения также применяют критерии Гриффитса и Ирвина. Классическая формулировка упускает важные стадии деградации материала, накопления микроповреждений, зарождения очага разрушения (исходной трещины), не оценивается также предельное состояние тела без трещины. [c.625]

Основное, что позволяет учет структуры, это возможность обнаружить волны, уносящие часть энергии от края распространяющейся трещины или от фронта волны разрушения. Параметры этих волн и создаваемый ими поток энергии оказываются существенно зависящими от структуры среды и от скорости распространения разрушения. Учет мощности излучения позволил выразить макроскопические критерии разрушения - энергетический критерий Гриффитса и силовой критерий Ирвина - как функции скорости распространения разрушения, зависящие также от параметров структуры. Характерным для решеток является минимум трещиностойкости (минимум общей энергии, потребной для распространения трещины), достигаемый в районе половины критического значения скорости - скорости волны сдвига для антиплоской задачи и волны Рэлея для плоской. В работе [39, 40] установлено сильное влияние анизотропии на поток энергии, идущий в край трещины на макроуровне. Для армированного материала с относительно малой жесткостью связующего при распространении трещины разрыва волокон с собственно поверхностной энергией можно не считаться, так как ее вклад пренебрежимо мал по сравнению с энергией излучения, обусловленного структурой [58]. Это позволило выразить эффективную поверхностную энергию через прочностные, упругие и геометрические параметры композита. [c.236]

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]

Для большей наглядности в настояш ей главе будем ориентироваться на двумерные задачи и рассматривать только хрупкое разрушение, т. е. считать среду идеально упругой вплоть до разрыва, основываясь на условии нормального отрыва. Такие ограничения способствуют более успешной математизации и упорядочению курса теории трещин. В то же время в критериях разрушения будем допускать большую свободу выбора, в частности, кроме основополагающего энергетического критерия Гриффитса, введем в рассмотрение силовые критерии Дж. Ирвина, Г. И. Баренблатта и В. В. Новожилова [33, 1, 17], а также деформационные критерии Леонова — Панасюка — Дагдейла [18, 30] и другие. [c.136]

Накопленный к настоящему времени экспериментальный и теоретический материал дает возможность сформулировать критерии локального разрушения для широкого класса конструкционных материалов. Наиболее простым в практическом применении является критерий Гриффитса — Ирвина [193]. Однако этот критерий применим только при выполнении определенных условий (условий автомодельности) распространения достаточно больших трещин в случае хрупкого и квазихрупкого состояния материала. Если условия автомодельности зоны предразрушения в окрестности контура трещины не выполняются, то критерий Гриффитса — Ирвина неприменим и тогда необходимо пользоваться другими критериями, например критерием критического раскрытия трещины (КРТ-критерий), который является составной частью известной бк-модели [82]. По сравнению с критерием Гриффитса — Ирвина, КРТ-критерий (как и сам процесс квазихрупкого разрушения) более сложный. Вместе с тем этот критерий может быть применен для самого широкого класса конструкционных материалов. Критерий Гриффитса — Ирвина и КРТ-критерий составляют в настоящее время физическую основу современной теории трещин. [c.11]

Критерии начала распространения трещины могут быть получены как на основе энергетических соображений, так и силовых. Исторически сложилось так, что сначала А. А. Гриффитсом [347] в 1920 г. был предложен энергетический критерий разрушения, а силовой критерий был сформулирован Дж. Р. Ирвином [355] лишь в 1957 г. Ирвин также показал эквивалентность этих двух критериев. [c.28]

Теория Гриффитса в оригинальной форме удобна для хрупких тел. В случае пластичных металлов размер готовых трещин, удовлетворяющих критерию Гриффитса (5.2), должен достигать нескольких миллиметров, что на практике редко встречается. А. В. Степанов [377] предположил, что такие трещины в металлах зарождаются в процессе пластической деформации, предшествующей разрушению Оро-ван [378] и Ирвин [379] модифицировали теорию Гриффитса для случая разрушения более пластичных материалов и показали, что соотношение (5.2) будет справедливо, если в нем параметр поверхностной энергии Уо заменить на параметр эффективной поверхностной энергии Уэф, который учитывает пластическую деформацию, предшествующую разрушению. В последующих работах [380] было показано, что эффективная поверхностная энергия является температурнозависимой характеристикой, в интервале температур хрупко-пластичного перехода изменяется на 2—3 порядка и имеет единую с пределом текучести термоактивационную природу. [c.188]

Как мы видим, критерий Баренблатта (4.1.40) совпадает математически с критерием Гриффитса (4.1.5) и с критерием Ирвина (4.1.37). Это становится наиболее наглядным при постоянном р, тогда ki = рУла и достаточно сравнить (4.1.40) и (4.1.5). [c.149]

Для вязкоупругого тела, не обладающего мгновенной упругой реакцией (модель типа фохтовской), имеет место очевидный парадокс согласно критерию Гриффитса трещины в таком теле не распространяются, а по критерию Ирвина рост возможен, но он будет идти без потребления энергии ( ). Появление этого парадокса связано, конечно же, с наличием чразвычайпо сильной идеализации полным пренебрежением размерами и структурой области высокой концентрации напряжений (области, в которой протекают нелинейные диссипативные процессы и процессы разрушения). Ситуацию можно спасти, сделав, например, предположение о том, что поверхностная энергия J является универсальной функцией скорости трещины и. Вид функции (v) получают либо из эксперимента, либо из рассмотрения моделей с зоной ослабленных связей. [c.156]

Предельно-равновесное состояние такого тела можно определить на основании критерия Гриффитса — Ирвина (1.1). Однако указанный критерий только интегрально учитывает свойства зоны нредразрушения и не дает никакой информации о ее размерах, что необходимо для математического описания условий автомодельности этих зон. Решение этой задачи целесообразно осуществить в рамках следующей расчетной схемы [1, 2]. [c.16]

Для пластической матрицы уравнение Пэриса—Эрдогана и критерий Гриффитса—Ирвина следуют из уравнений (4.100) и (4.101) лишь при а = 1, Гц = 0. Таким образом, только если прочность волокон подчиняется экспоненциальному распределению, эти результаты классической механики разрушения применимы к композитам с пластической матрицей. Следует отметить также, что при а = 1 и Го = О показатель степени при s в правой части уравнения [c.159]

Многие исследователи экспериментально показали, что критерий Гриффитса справедлив для материалов, разрушающихся путем скалывания, например, таких как стекло. Для многих материалов, включая больщинство металлов, теория Гриффитса дает завышенные значения напряжений разрушения. Это расхождение особенно заметно при трещинах малой длины. Орован и Ирвин, независимо друг от друга, внесли некоторые поправки в теорию Гриффитса. В основном эта поправка касалась передачи энергии поля напряжений, обеспечивающей быстрое разрушение. Процесс разрушения, описанный авторами, можно представить как пластично-хрупкий, поскольку он предусматривает небольшую пластичную зону, непосредственно примыкающую к концам трещины. Распространение трещины проявляется в движении пластичной зоны. [c.19]

Таким образом, соблюдение условия (7) в какой-либо точке контура трещины означает наступление предельного состояния равнове- сия. Параметр /С в механике разрушения играет доминирующую роль, он определяет вязкость разрушения материала при достижении критической интенсивности напряжений Ирвин показал эквивалент ность силового критерия разрушения энергетическому критерию Гриффитса. Энергетический подход Гриффитса позволяет отвлечься от детального анализа механизма разрыва межатомных связей в конце трещины и записать феноменологическое соотношение между вне.шними и внутренними параметрами в критический момент (при этом составляется баланс энергий энергии, необходимой для разрушения, и имеющейся потенциальной энергии деформации, которая может быть израсходована на разрушение). Критический момент в соответствии с теорией Гриффитса наступает тогда, когда интенсивность освободившейся энергии G достигнет критического значения [c.31]

Характерным свойством J-интеграла является то, что он не зависит от контура интегрирования как для упругих, так и для упругоплао-тических тел, если нагружение последних близко к простому. Для хрупких тел этот критерий разрушения эквивалентен критерию Гриффитса, а для квазихрупких критерию Орована-Ирвина, что позволяет в ряде случаев определять границы применимости критериев линейной механики разрушения. Недостатком этого критерия является то, что не накоплено еще достаточно экспериментальных данных для JОпределение J-интеграЛа при упругопластическом разрушении рассмотрено в работах [23, 92, 93], [c.77]

Для анализа процесса разрушения материалов были созданы различные теории прочности теория наибольших касательных деформаций, или приведенных напряжений Сен-Венана теория максимальных касательных напряжений, или критерий Кулона—Треска, который был использован для разработки условия пластичности Треска—Сен-Венана ряд энергетических теорий (Губер, Бельт-рами, Мотт) уточненная теория наибольших касательных напряжений (теория Мора) и последующие обобщения этой теории с учетом вида напряженного состояния теория трещипообразования (Гриффитс, А. Ф. Иоффе) дислокационные теории разрушения (Ирвин, Орован, Орлов В. С., Зинер, Стро, Коттрелл, Хонда и др.). [c.15]

Соотношение (3.13) называется критерием самопроизвольного распространения трещины Гриффитса — Ирвина — Орована. Эта теория была проверена на образцах из мягкой стали с искусственными трещинами, и было установлено, как и предполагалось, что разрушающее напряжение Стр пропорционально величине [c.47]

Большинство металлов в отличие от хрупких стекол, исследованных Гриффитсом [1,2], обладают свойством пластичности, и поэтому вершины трещин, развивающихся в такого рода материалах, окружены зонами пластического течения, напряжения в которых конечны. Ирвин [3] и Орован [4] считали эти неизбежно возникающие зоны пластичности основными поглотителями энергии, предполагая, однако, что размерами зон пластичности можно пренебречь и что преобладающим в окрестности вершины является упругое распределение напряжений с асимптотикой Данное предположение оказалось основанием для распространения энергетического критерия устойчивости Гриффитса [1,2] на случай разрушения металлов н привело к бурному развитию линейной механики разрушения (ЛМР) в настоящее время. ЛМР применяется не только для анализа причин разрушения уже разрушившихся конструкций или поиска способов предотвращения разрушения, но и с успехом для выявления корреляции между напряженно-деформированным состоянием окрестности вершины трещины и скоростью распространения усталостной трещины [5], а также при исследовании коррозионного растрескивания. [c.49]

Процесс разрушения складывается из двух стадий — зарождения трещины и ее распространения, причем каждая из этих стадий подчиняется своим законам. Естественно, что среди критериев прочности одни описывают условия зарождения трещины, а другие — ус.човия их распространения. Первые из них фактически есть критерии наступления опасного состояния в точке в рассматриваемый момент. Вторые же исходят из наличия в теле трещины, то есть в них используется модель тела с трещиной, о которой шла речь в 10. Критерий начала распространения трещины (иногда называемый критерием разрушения), составляющий основу механики разрушения, является дополнительным ) краевым условием при решении вопроса о предельном равновесии тела с трещиной. Предельное состояние равновесия считается достигнутым, если трещиноподобный разрез получил возможность распространяться, и тогда разрез становится трещиной. Критерии начала распространения трещины могут быть получены как на основе энергетических соображений (см. 12), так и силовых. Исторически сложилось так, что, как мы говорили, сначала А. А. Гриффитсом в 1920 г. был предложен энергетический критерий разрушения, а силовой критерий был сформулирован лишь в 1957 г. Дж. Р. Ирвином, доказавшим к тому же их эквивалентность. [c.88]

Для условий хрупкого разрушения применяли теории максимальных нормальных напряжений, хотя для решения проблемы разрушения ствола при наличии треп ин Бьюксом (1946 г.) были разработаны критерии критического давления в канале ствола, основанные на теории Гриффитса. В настоящее время подробно изучается трактовка хрупкого разрушения, данная Ирвином и основанная на теории Гриффитса, а также начаты эксперименты [c.317]

В настоящее время доминирует идеализированная модель, разработанная на основе идей Гриффитса, Ирвина и др. В ней рассматривается рост прямолинейной трещины в упругой плоскости. При этом в вершине трешлны возникают неограниченные напряжения и процесс разрушения предполагается происходящим собственно в самой вершине трещины. Кроме того, предполагается, что расход энергии на образование единицы новой поверхности 7 является константой материала. Исходя из этого рассчитывается упругодинамическое поле напряжений в вершине трещины и формулируется уравнение энергетического баланса. Напряжения в вершине трещины оказываются сингулярными по типу 1/ у7 а коэффициенты интенсивности напряжений зависят от скорости распространения трещины v. Если определить эту зависимость в результате решения задачи эластодинамики с движущейся трешлной и подставить эту зависимость в уравнение энергетического баланса (критерий разрушения), то можно определить скорость распространения трещины, т. е. предсказать ее поведение, В зависимости от условий нагружения распространение трещины может продолжаться или она остановится. Критерий старта также выводится иэ уравнения энергетического баланса. [c.160]

Впоследствии Е. О. Орован [178] и Дж. Р. Ирвин [160] выдвинули концепцию квазихрупкого разрушения, которая позволила применить теорию Гриффитса для объяснения разрушения металлических материалов. Суть этой концепции состоит в том, что для описания квазихрупкого разрушения металлических материалов достаточно заменить в критерии (5.1) величину 2-уо на 2у — интенсивность энергии, затрачиваемой, на разрушение, включающую плотность работы, необходимой для пластического деформирования материала вблизи концов трещины. [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...