Критерии макроразрушения

СОСТОЯНИЮ (НДС) конструкции модель позволяет приближенно определить напряжения в элементах композиции, что в принципе дает возможность построить критерий макроразрушения с учетом прочностных характеристик арматуры и связующего. На основе указанной модели авторами упомянутой монографии поставлен и решен ряд задач оптимизации армированных волокнами пластин и оболочек, работающих в условиях термосилового внешнего воздействия. [c.13]

В тех случаях, когда упомянутые ранние стадии разрушения конструкционного материала по условиям эксплуатации конструкции являются допустимыми или разрушение материала рассматривается на более высоких структурных уровнях, начало разрушения композита можно, очевидно, связывать с разрушением отдельных структурных элементов соответствующего порядка. В частности, для слоистых композитов к настоящему времени хорошо развит аппарат послойного анализа разрушения [28, 109, 123, 146 и др.]. Основная идея послойного анализа разрушения слоистого композита сводится к следующему. Для каждого из М слоев пакета по тому или иному критерию предельного состояния оценивается несущая способность монослоя. Разрушенные монослои в заданном смысле исключаются из пакета, после чего производится соответствующий перерасчет НДС и анализ повторяется. Процедура прекращается после выполнения критерия макроразрушения слоистого пакета. Очевидно, что аналогичный подход легко может быть обобщен на случай произвольного структурного элемента композита, деформативные и прочностные характеристики которого известны. [c.77]

Простейшей разновидностью концентрационных критериев макроразрушения является критерий, используемый в поэлементном (послойном) анализе разрушения композита, записываемый обычно следующим образом [c.77]

Необходимо отметить, что кажущиеся простота и определенность критериев (1.173) и (1.174) обманчивы, поскольку величины С и М зависят от тех же факторов, что и Сп и уИр. Поэтому в любой форме концентрационные критерии макроразрушения так же условны, как и любые другие критерии предельных состояний композита. [c.78]

Другую группу критериев макроразрушения, широко используемых в расчетах на прочность, составляют так называемые феноменологические критерии, представляющие собой, как правило, частные реализации общего критерия (1.172). В рамках теории структурного моделирования все физико-механические характеристики композита определяются как функции его структурных параметров 1= (р,1,...,р у), ф= (ф1,...,ф у), ( фь..., ф у) и 0= (01,... [c.78]

Использование критерия (1.175) предполагает знание НДС композита в глобальной системе координат х, у, г и рц, рг м, как функций структурных параметров композита. Принципиальное отличие критерия (1.175) от аналогичных по форме критериев, используемых в поэлементном анализе макроразрушения композита, состоит в том, что рассматриваемый критерий макроразрушения применяется к композиту в целом, а не к отдельным структурным элементам. Таким образом, в критерии (1.175) неявно учитывается весь комплекс явлений, сопровождающий процесс разрушения композита, — взаимодействие разрушенных и неразрушенных структурных элементов, перераспределение полей деформаций и напряжений и другие явления, происходящие на различных структурных уровнях композита. [c.78]

Критерий макроразрушения концентрационный 77 [c.291]

Вернемся к схеме, представленной на рис. В.1. Анализ зарождения макроразрушения проводится на основании данных о НДС (включая изменение НДС во времени) элементов конструкций и локальных критериев разрушения, сформулированных в терминах механики сплошной среды в компонентах тензоров напряжений и деформаций и (или) их инвариантов. Традиционно процедура анализа заключается в сравнении в каж- [c.5]

Отметим, что аналогичный подход использовали в работе [275] при рассмотрении условий зарождения пор на включениях и в работе [122] при учете влияния водорода и примесей на хрупкое разрушение стали. По структуре критерий (2.7) подобен критерию Писаренко—Лебедева [182], но области их применения связаны с разными масштабными уровнями первый критерий рассматривает зарождение разрушения на микроуровне второй — контролирует условие макроразрушения. [c.71]

Выявленные закономерности деформирования и разрушения материала при циклическом нагружении позволили сформулировать деформационно-силовой критерий, который дает возможность прогнозировать долговечность по условию зарождения макроразрушения при ОНС с учетом максимальных нормальных напряжений в цикле и особенностей суммирования повреждений при нестационарном нагружении. [c.148]

Как уже отмечалось, устойчивость системы к макроразрушению контролируется тремя критериями устойчивостью системы к продолжению макропластической деформации а,., устойчивостью системы к продолжению микроразрушения W и макроразрушения Ki . Следовательно, оптимизацию механических свойств конструкционных материалов следует проводить с учетом по крайней мере этих трех критериев, что, в свою очередь, требует разработки подходов к многокритериальной оптимизации свойств материалов. [c.264]

В результате структурно-имитационного моделирования на ЭВМ воспроизводятся автоматически, т.е, без введения дополнительных гипотез и критериев, процессы накопления повреждений, укрупнения локальных очагов, возникновения крупных ансамблей дефектов за счет слияния дефектов, развивающихся из различных центров, и, наконец, на ЭВМ воспроизводится переход от этапа плавного накопления повреждений к лавинным процессам макроразрушения материала [136]. [c.37]

Критерии макроразрушения. К моменту макроразрушения хрупкого композиционного материала в его элементах накапливается определенное количество микроповреждений, т. е. происходит разрыхление композита, которое естественно сказывается на его фнзико-механических характеристиках. Для таких дисперсно разрушающихся композитов вводится понятие предельной (критической) концентрации повреждений [64, 132 и др.], при достижении которой образование макротрещины становится весьма вероятным. Если обозначить концентрацию повреждений в материале символом Сп, а предельную концентрацию С, то концентрационный критерий макроразрушения композита можно записать в виде [c.77]

Естественно, что полное вязкое разрушение, т. е. разделение тела на части, должно происходит не при П = 1 (это физически необосно-вано), а при соблюдении каких-либо макроскопических критериев разрушения. Пусть согласно представлениям [33] развал тела на части возможен по достижении значения растягиваюш,им главным нормальным напряжением критического уровня а° или когда максимальное касательное напряжение т, = 0,5 (а — Од) превысит критическое напряжение на срез (здесь ад — минимальное из главных нормальных напряжений). Если к тому же считать вторым необходимым условием реализации макроразрушения обязательное накопление повреждений не ниже некоторого порогового значения Якр, то окончательный критерий макроразрушения можно определить так [c.36]

Введение структурного элемента как параметра, являющегося связующим звеном между микро- и макропроцессами разрушения, дает возможность подойти к вопросу о масштабе зарождения макроразрушения или, что то же самое, о размере зародышевой макротрещины. Поскольку прогноз зарождения макротрещины ведется с помощью локальных критериев, ис-лользование которых правомочно при анализе деформирования и разрушения в объеме, не меньшем чем структурный элемент, то очевидно, что минимальную длину зародышевой макротрещины можно принять равной линейному размеру этого элемента. [c.7]

Следует отметить, что процесс развития разрушения (рост трещины) можно представить как непрерывное зарождение макроразрушения (разрушения в объеме структурного элемента) в высокоградиентных полях напряжений и деформаций, возникающих у растущей трещины. Тогда ответственными за развитие разрушения являются по сути все те же локальные критерии разрушения (см. рис. В.1). Таким образом, если не рассматривать тело с трещиной как специфический объект исследований (чем традиционно занимается механика разрушения), а рассматривать трещину как концентратор напряжений, тО анализ развития разрушения в конструкции принципиально не будет отличаться от анализа разрушения в теле без трещины с использованием локальных критериев разрушения. Единственное отличие расчета зарождения разрушения в теле без трещины от расчета развития трещины в элементе конструкции заключается в методе определения НДС в первом случае НДС определяется непосредственно из решения краевой задачи, ва втором — на основании параметров механики разрушения. Очевидно, что это отличие не является принципиальным и связано с менее трудоемким способом расчета НДС у вершины трещины через параметры механики разрушения. В общем случае НДС у вершины трещины можно определить с помощью решения краевой задачи, например МКЭ. [c.8]

Будем рассматривать межзеренное разрушение материала, происходящее путем накопления кавитационяых повреждений. На основе имеющихся экспериментальных данных [199, 240, 256, 304—306, 334, 341, 392, 394] следует принять, что развитие указанных повреждений определяется непрерывным зарождением и ростом пор по границам зерен в процессе деформирования материала. Образование макроразрушения (разрушения в масштабе, большем либо порядка размера зерна поликристал-лического материала) обусловлено объеединением микропор. В качестве критерия объединения пор, т. е. критерия образования макроразрушения, будем использовать критерий, основан- [c.155]

Следует отметить, что при использовании уравнения (3.24) имеются ограничения, касающиеся случая, когда яам д и х(сгт) = = sign((Tm), из (3.22) в случае От < О имеем 6S < 0. Поскольку о, > О, 60i > О и 5н > О, а 6Sh = —6S, из (3.1) следует, что 0 > 0. Таким образом, при От < О потеря микропла-стической устойчивости невозможна. В данной ситуации критическая деформация и время до разрушения будут определяться условием среза перемычек между порами. Поскольку потеря микропластической устойчивости при От <С О отсутствует, то рост пор до момента среза перемычек будет стабильным, происходящим только при увеличении нагрузки и соответственно деформации. Подчеркнем, что при реализации потери микропластической устойчивости идет дальнейший, но нестабильный рост пор (без увеличения нагрузки и макродеформации) до того момента, пока не произойдет среза перемычек между порами [222]. Разделение металла при срезе происходит вдоль линий скольжения (локализация течения), т. е. данный процесс контролируется сдвиговыми напряжениями или в многоосном случае интенсивностью напряжений о . Следовательно, в качестве критерия среза перемычек в первом приближении можно принять условие аГ = ав, где оГ —напряжение в перемычке (среднее по всем перемычкам), аГ =(o,-/(l—S) Ов — временное сопротивление. Таким образом, при От <С О критерием образования макроразрушения является условие аГ = Ов. [c.166]

На втором этапе выполнена оценка долговечности коллектора по критерию образования макроразрушения. При взаимодействии ОН с эксплуатационной нагрузкой реализуется упруго-вязкопластнческое деформирование материала перемычек кол- [c.363]

Обработка результатов испытаний никелевых сплавов показала, что для материалов этого класса нельзя пренебрегать влиянием индивидуальных особенностей неоднородности свойств на изменение доли участия в процессе макроразрушения <Т1 и оу (постоянная А 0,5). Это можно объяснить различием влияния неоднородности свойств в микрообъемах на протекание пластической деформации и на зарождение и рост макроповреждений. Поэтому для этого класса жаропрочных сплавов следует использовать критерий типа (4.6) с = 0,9. [c.152]

Анализ деформирования и разрушения композитов включает в себя описание изменения деформационных свойств и накопления повреждений в компонентах композитов, предшествующих макроразрушению. В настоящей главе рассмотрены определяющие соотношения, описывающие деформирование анизотропных, в частных случаях, ор-тотропных, трансверсально-изотропных и изотропных сред, построенные с использованием тензора поврежденности четвертого ранга. Использована теория пластичности анизотропных сред, предложенная Б.Е. Победрей [203, 204]. Рассмотрено применение совокупности критериев для моделирования актов разрушения по различным механизмам. Предложено использование в задачах механики деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред граничных условий контактного типа, козффициенты которых могут трактоваться как интегральные жесткостные характеристики механических систем, передающих нагрузки деформируемым телам, но непосредственно не включаемых в постановки краевых задач. Это позволяет более адекватно описать реальные условия нагружения и учесть факторы, играющие, как будет показано в дальнейшем, определяющую роль в формировании условий макроразрушения. [c.101]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

Критерием перехода к макроразрушению при этом является наличие критического числа разрывов соседних волокон. Положив это число равным единице, по Цвебену, можно получить нижнюю оценку прочности композита. В последующих совместных работах Цвебена и Б. Розена [256, 281] делается попытка объединить эти две модели, и их комбинация дает неплохое приближение при оценке прочности композитов, но лишь в тех случаях, когда процесс разрушения полностью определяется статистическим распределением прочности армирующих вблркон, [c.34]

Вопросы, связанные с выбором критерия окончательного разрушения материала или критерия перехода от процесса накопления повреждений на микроструктурном уровне к развитию макроразрушения решаются автоматически, если моделируемый на ЭВМ процесс постепенного накопления повреждений прерьшается лавинным процессом разрушения волокон. Реализуются эти эффекты при моделировании процессов разрушения, например композитов с высокими объемными долями волокон, когда разрушение отдельных волокон вызьшает существенную перегрузку соседних. В этих случаях начавшийся процесс накопления разрьшов волокон при некотором уровне напряжений прерьшается лавинным процессом разрушения волокон. [c.161]

Возможность воспроизведения этого перехода от этапа статистического накопления повреждений к лавинному процессу макроразрушения без введения каких-либо критериев является, по>видимому, одним из наиболее важных преимуществ метода структурно-имитационного моделирования на ЭВМ перед другими теоретическими подходами к прогнозированию прочностньк рвойств материалов. [c.161]

Таким образом, при получении статистического условия прочности макроскопическую теорию (1 теорию прочности в рассматриваемом случае) применяют сначала к микроэлементам, а затем Б них учитывают неоднородность распределения напряжений, связанную с неоднородностью материала, приводящую к неоднородности разрушения отдельных микроэлементов V в сечении макрообъема. Статистический критерий разрушения макрообъема W (макроразрушения) представляет допуск заданной величины на вероятность разрушения микроэлементов V в сечении объема W, в котором действует максимальное растягивающее напряжение. [c.399]

Таким образом, коэффициент Хд, как и прежде, имеет механический смысл — он равен отношению предела длительной прочности при растяжении к пределу длительной прочности при сжатии. Его можно также определить как величину, характеризующую степень участия в макроразрушении сдвиговой деформации, Создающей благоприятные условия для разрыхления материала и образования трещин. При Хд = О, когда разрушение определяется сопротивлением материала распространению трещин, выражение (VI.9) преобразуется в критерий атах=сопз1. Если разрушение является результатом сдвиговых процессов в материале (Хд = 1), то в качестве эффективного напряжения принимается интенсивность напряжений. Когда разупрочняющее влияние сдвиговой де(] ормации эквивалентно соответствующему эффекту от нормального напряжения (Хд = 0,5), выражение (VI.9) принимает вид критерия т) (см. стр. 172). Обработка экспериментальных данных по обобщенному критерию (см. 6 гл. XI) показала хорошее соответствие теоретических расчетов результатам опыта. [c.174]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...