Другие критерии локального разрушения

Другие критерии локального разрушения [c.208]

S S] ДРУГИЕ КРИТЕРИИ ЛОКАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ 209 [c.209]

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]

С другой стороны, разрушение представляет собой локальный процесс и при оценке прочности композита, основанной на такой идеализации материала, необходимо выполнение двух условий (1) подтверждения в основных чертах физической картины разрушения и (2) формулировки критерия разрушения, который удовлетворяет требованиям математического анализа. Первое условие необходимо, если хотят сосредоточить основное внимание на локализованном разрушении у трещин и надрезов второе требование должно способствовать анализу состояния технических конструкций. [c.209]

Для проверки критерия разрушения необходима независимая оценка членов правой части неравенства. Оценка энергий адгезии и когезии будет рассмотрена ниже. Определение необратимой диссипации для композитов затруднено в определенной степени в связи с дальнейшей детализацией. Например, диссипация может быть вызвана локальным расслоением, пластическим течением в матрице, потерями, связанными с трением при вытаскивании волокон, растрескиванием в случае полимерной матрицы и многим другим. [c.226]

От указанных недостатков свободен структурный подход к установлению критериев прочности композитных материалов. Это направление в механике композитных материалов, представленное работами [50, 124, 146, 168, 172, 181, 192, 195, 199, 241, 255, 267, 278, 281, 310, 343 и др.], базируется на изучении истинных напряжений элементов субструктуры, для каждого из которых принимается тот или иной критерий прочности. Истинные напряжения восстанавливаются после определения средних (по объему представительного элемента) характеристик напряженно-деформированного состояния при помощи уравнений используемой структурной модели композитного материала. Таким путем удается вычислить разрушающие интенсивности внешних нагрузок всех элементов композита и наименьшую из них естественно принять в качестве нагрузки его начального разрушения. Этот подход позволяет выявить эффективность работы связующего и армирующих элементов, указать рациональные по прочности параметры армирования и открывает пути к управлению прочностными свойствами композитных материалов. В то же время необходимо отметить оценочный характер получаемых при этом результатов, поскольку их установление базируется на анализе локальных характеристик напряженно-деформированного состояния компонентов композита, определяемых лишь приближенно. Точность определения этих характеристик из средних по представительному объему величин ограничена, с одной стороны, точностью уравнений используемой структурной модели армированного слоя, само установление которых неизбежно связано с пренебрежением рядом локальных эффектов, и с другой — наличием неучитываемых технологических дефектов — неполной адгезии, отклонений в регулярности сети волокон и т.д., также неизбежно возникающих в процессе изготовления реального композитного материала и играющих роль концентраторов напряжений. [c.36]

Кратном повторении. Простейшее представление о причине этого можно составить, если учесть, что напряжение вводилось как результат осреднения внутренних усилий, распределенных неравномерно и беспорядочно между различными микрообъемами. При построении критериев прочности при статических однократных нагрузках по данным опытов эта микронеоднородность учитывается фактическим поведением материала при испытаниях. Но данные этих опытов и построенные по ним критерии прочности нельзя автоматически переносить на случаи повторяющихся нагрузок. Действительно, даже в случае деформирования тела в пределах упругости, когда повторное воспроизведение нагрузок приводит к повторяющейся картине напряженного и деформированного состояний, как статистически определенных характеристик, в малых областях тела, особенно при наличии дефектов внутри или на граничной поверхности тела (трещины, надрезы, инородные включения и т. п.), могут возникать локальные пластические деформации или микроразрушения, так что в этих областях локальное напряженное и деформированное состояние при повторном воспроизведении нагрузки будет уже другим. Накопление этих видоизменений в малых областях при повторении нагрузок может привести к развитию трещины разрушения. Отсюда ясна возможность так называемой усталости материала при периодических нагрузках. [c.289]

Коэффициенты безопасности (или коэффициенты незнания как их иногда называют) перекрывают диапазон между расчетными максимальными номинальными напряжениями и действительными локальными напряжениями. Другие коэффициенты дают пределы колебания нагрузок и характеристик материала. Третьи коэффициенты дают поправку на многократное нагружение. Таким образом, критерий текучести обеспечивает малочувствительный контроль вязкого или хрупкого разрушения. При более детальном анализе напряжений критерии текучести можно применять для локальных напряженных состояний, чтобы ограничить местную текучесть. Используемый таким образом критерий обеспечивает более чувствительный контроль вязкого разрушения, но недостаточно полный, поскольку для учета многократного нагружения требуются поправочные коэффициенты. [c.316]

Создаваемые модели разрушения обычно концентрируют свое внимание на локальном уровне происходящего явления, в то время как явление разрушения представляет собой иерархический процесс, каждый уровень которого имеет свою геометрическую и масштабную структуру. Принадлежность модели разрушения тому или иному уровню происходящего явления позволяет оценить границы применения соответствующего критерия совместно с сопоставлением результатов расчета по данному критерию с другими. Сопоставление результатов расчета с экспериментом требует тщательного анализа во избежание некорректных выводов. [c.53]

В 70-х годах появляются двухпараметрические критерии разрушения, в которых с одной стороны учитываются критерии механики разрушения, а с другой критерии разрушения (или возникновение пластического коллапса) гладкого образца [114, 139, 307, 368, 374. Иначе говоря, одним условием объединены локальные и глобальные критерии прочности. Среди них назовем критерии на основе документа R6 и на основе предела треш,иностойкости [182, 359. [c.12]

В 3 было показано, что локальный критерий Ирвина связан с характеристикой сингулярности ноля напряжений или деформаций в окрестности вершины трещины. В упругом случае, как отмечалось, такой характеристикой служит коэффициент интенсивности напряжений. Эта характеристика (или критерий) должна быть одинаковой в предельном состоянии при переходе от одной детали (со своей схемой нагружения) к другой детали из того же материала (с другой схемой нагружения). Этому свойству вполне удовлетворяет коэффициент интенсивности напряжений при идеально хрупком разрушении. В случае же развитых пластических деформаций в части петто-сечения инвариантными характеристиками могут служить коэффициенты при сингулярных членах в выражениях напряжений или деформаций. В частности, оказывается, что если диаграмма деформации материала может быть представлена в виде степенной зависимости [c.64]

Приведем простой пример. Пусть образец растягивается монотонно возрастающим напряжением а. Согласно сформулированному критерию, разрушение произойдет, как только о достигнет предельной величины Ос. Дальнейшее уточнение этой задачи, диктуемое экспериментом, состоит в том, что в структуре материала стержня учитываются трещиноподобные дефекты и, возможно, берется более точная модель среды. Это позволяет выразить константу Ос через другие постоянные типа Ki , характеризующие предельную локальную интенсивность напряжения в окрестности некоторых наиболее опасных точек стержня, через размеры дефектов и через физические макроконстанты. Следующий этап состоит в более детальном изучении малой окрестности опасных точек (тонких структур) он приводит к выражению постоянных типа Ki через структурные и физические постоянные материала, относящиеся к структурам еще меньшего масштаба (сверхтонкие структуры). В пределе такой подход должен привести к атомным масштабам и к выражению величины Ос через атомные константы. [c.211]

Это досадное обстоятельство не отражается, однако, на вполне плодотворном энтузиазме разных групп исследователей в выяснении причин разрушения и создании методов оценки свойств материала и методов расчета конструкций из него изготовленных. К сказанному примешивается то обстоятельство, что создаваемые модели разрушения, как правило, концентрируют свое внимание на определенном, но одном уровне явления, в то время, как явление разрушения представляет собой иерархический процесс (каждый уровень которого имеет свою геометрическую и масштабную структуру), при котором одновременно происходят деградируюш,ие процессы. Отсюда, собственно, и следует упомянутое выше противопоставление методов исследования. Возможно, возникновение по-следуюш,их иерархических уровней явления разрушения, происходят в связи с нарастанием величины глобальной деформации (измеряемой по перемеш,ениям точек на поверхности тела). Принадлежность модели разрушения тому или иному уровню происходяш,его явления позволяет оценить границы применения соответствуюш,его критерия, совместно, конечно, с сопоставлением результатов расчета по данному критерию с другими. Сопоставление результатов расчета с экспериментом требует тш,ательного анализа во избежание скороспелых и неправильных выводов. Ориентировочно критерии разрушения можно разбить по степени локальности анализа — микрострук-турная механика и физика дефектов (описывает главным образом, процесс зарождения треш,ин), затем промежуточная область между микро и макро подходами, так называемые короткие трептиньт, которые имеют свою специфику развития и, наконец, магистральные [c.73]

Согласно представлениям Гриффита [448] и А. Ф. Иоффе [129] прн разрушении твердого материала за счет преодоления сил взаимодействия между элементами его структуры изменяется потенциальная энергия системы на величину энергии образования новой поверхности (поверхности разрушения). Энергия образования единицы поверхности разрушения при равновесном состоянии равна поверхностному натяжению. Когда энергия деформации, вызывающая изменение потенциальной энергии, равна или превосходит поверхностное натяжение, должно происходить разрушение (критерий Гриффита) [448]. В реальном материале имеются неоднородности структуры, или дефекты , например микротрещины различных размеров и ориентации. На краях трещин создается концентрация напряжений. Фактическое напряжение при условиях, в которых для идеального материала возникли бы однородные деформации и напряжения, в реальном материале оказывается распределенным неоднородно. Перенапряженпя на краях трещин (дефектов или других неоднородностей структуры) создают условия для нача.ла разрушения в первую очередь на этих участках. Разрушение происходит при средних макроскопических напряжениях, рассчитанных на основании измеренных нагрузок и перемещений в предположении об однородности материала, характеризующих техническую ироч-ность и оказывающихся, естественно, меньше, чем фактические разрушающие локальные напряжения, действующие на участках их концентрации (очагах разрушения). Этим и объясняется заниженное значение определяемой таким путем прочности по сравнению с теоретической. [c.183]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...