Введение в механику развития трещин

Глав а I. ВВЕДЕНИЕ В МЕХАНИКУ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН [c.7]

Субкритическое и динамическое развитие трещины. Развитие трещины при хрупком разрушении в отличие от ее старта, по всей вероятности, не происходит по механизму встречного роста, что связано с непосредственным развитием магистральной трещины. Данное обстоятельство позволяет напрямую (без анализа НДС у вершины трещины) использовать концепцию механики разрушения, сводящуюся к решению уравнения G v) = = 2ур(и). Нестабильное (динамическое) развитие хрупкой трещины как при статическом, так и при динамическом нагружениях достаточно хорошо моделируется с помощью метода, рассмотренного в подразделе 4.3.1 и ориентированного на МКЭ. В этом методе используются специальные КЭ, принадлежащие полости трещины, модуль упругости которых зависит от знака нормальных к траектории трещины напряжений увеличение длины трещины моделируется снижением во времени модуля упругости КЭ от уровня, присущего рассматриваемому материалу, до величины, близкой к нулю. Введение специальных КЭ позволяет учесть возможное контактирование берегов трещины при ее развитии в неоднородных полях напряжений, а также нивелировать влияние дискретности среды, обусловленной аппроксимацией, КЭ, на процесс непрерывного развития трещины. [c.266]

Введение данных фаз при моделировании процессов накопления повреждений по-(4.1.57) зволяет сблизить границы применимости механики поврежденной среды и механики развития макроскопических трещин (механики разрушения), а также объяснить взаимодействие процессов накопления повреждений при усталости и ползучести [1, 9]. [c.379]

Другой вариант силового подхода к решению задач механики разрушения, позволяющий исключить рассмотрение бесконечных напряжений в вершине трещины [2], основан на явном введении в модель трещины сил сцепления, действующих между ее поверхностями в зоне процесса разрушения и препятствующих развитию трещины. [c.221]

Следовательно, ни в пределах заданного ресурса конструкции, ни тем более при продлении ее ресурса невозможно обеспечить безопасную эксплуатацию без учета факта появления и развития усталостных трещин. Именно поэтому в практику введен принцип конструирования отдельных деталей и конструкции в целом по безопасному повреждению [2-4]. В ряде мест конструкции допускаются усталостные трещины. Их размер определяется предельной несущей способностью детали и всего узла. Существование трещины в такой ситуации не является браковочным признаком для замены детали. На первый план выходит представление о длительности последующего, после обнаружения, роста трещины в эксплуатации до критических размеров. Получить такую информацию наиболее достоверно можно только на основе непосредственного анализа скорости роста трещины в эксплуатации и на основе использования подходов механики разрушения к определению предельного состояния тел с трещинами. [c.18]

Меру повреждений можно толковать по-разному в зависимости от того, что понимать под предельным состоянием. Если за предельное состояние принять образование первой заметной макроскопической трещины, то мера характеризует плотность рассеянных повреждений. Если за предельное состояние принять полное разрушение образца (детали, конструктивного элемента) или достижение трещиной некоторого предельно допустимого размера, то уравнение типа (3.81) должно быть дополнено соотношениями, описывающими рост макроскопических трещин. Один из возможных подходов — введение двухстадийной модели накопления повреждений по типу модели (3.33). Вторая стадия описывает развитие макроскопической трещины, а вторая мера повреждений имеет смысл отношения характерного размера трещины к ее критическому размеру. Механика трещин позволяет установить конкретный вид правых частей уравнений, описывающих рост трещин (см. 3.14). [c.99]

Краевая задача для моделирования развитой динамической деформации и разрушения металлов включает решение классических уравнений механики деформируемого твердого тела (динамических и кинематических уравнений, а также определяющих соотношений), дополненных неклассическими соотношениями, описывающими процесс разрушения металла. Предлагается приближенное решение указанной краевой задачи в два этапа. На первом этапе для произвольного и фиксированного момента времени применяются изохронные вариационные принципы и прямые методы вариационного исчисления. Находятся с точностью до варьируемых параметров поля скоростей течения, напряжений и температур. На втором этапе решается система обыкновенных дифференциальных уравнений относительно варьируемых параметров. Процесс решения выполняется до момента образования макротрещины. Решение возобновляется после введения новых граничных условий на поверхностях трещины. Обоснованность этого метода приближенного решения установлена соответствующими теоремами. При решении подразумевается лагранжево представление о движении. [c.4]

Второй (феноменологический) подход основан, главным образом, на методах механики сплошной среды и концепциях механики разрушения. При этом исследуется развитие трещины либо в вязко-упругой среде, либо в материале с накапливающимися малыми рассеянными повреждениями. Введение определенных критериев разрушения (КРТ, предельного уровня диссипации, предельной концентрации субмикротрещин и др.) приводит к уравнениям, описывающим развитие трещины во времени. Так, в работах А. И. Зобнина [44], Ю. Н. Работнова [ИЗ] на основе модели Ю. Н. Работнова [112] исследован ряд задач о распространении трещин IB изотропном упругом материале с накапливающимися крайне малыми рассеянными повреждениями типа субмикротрещ ин, плотность которых растет пропорционально гидростатической компоненте тензора напряжений. [c.8]

Последние работы по оценке вязкости разрушения стеклопластиков проведены Оуэном с сотрудниками. Оуэн и Роуз [128] определили вязкость разрушения полиэфирных слоистых стеклопластиков и влияние на нее введения в связующие пластификаторов. При оценке Кс они учитывали развитие зоны локальных повреждений (псевдопластической зоны) перед вершиной трещины и делали поправку на нее для найденных экспериментальных значений Кс- Они получили значение Кс, равное примерно 10 МН/м для материалов на основе стекломата из рубленных жгутов и около 15 МН/м - з — для стеклотекстолитов и установили, что введение в связующее до 50% пластификаторов практически не влияет на величину Кс- Бимон и Филлипс [72] показали, что развитие зоны локальных повреждений перед вершиной трещины обусловлено отслаиванием волокон от матрицы. Оуэн и Бишоп [138] установили, что с точки зрения механики разрушения эту зону следует учитывать аналогично локальной зоне пластических деформаций в металлах. Они использовали измеренные значения размера этой зоны для уточнения значений Кс различных типов [c.133]

Как уже отмечалось во введении, анализ ситуации у вершины трещины связан с рассмотрением расстояний, сравнимых с межатомными. Полученные на основании классической теории упругости решения при анализе напряженно-деформированного состояния в зоне трещины приводят к противоречиям (см. гл. П). В связи с этим представляется перспективным попытаться получить более согласованные с практикой результаты путем отказа от некоторых наиболее подозрительных с точки зрения механики трещин допущений классической теории сплошных сред. С этой целью обратимся к моментной, или несимметричной, теории упругости, истоки которой восходят к трудам В. Фойхта [33] и братьев Коссера [27] и которая получила дальнейшее развитие в современных работах Р. Миндлина [14], Р. Миндлина и Г. Тирстена [15], Р. Тунина [32], В. Новацкого [19], Э. Л. Аэро и Е. В. Кув-шинского [2], В. А. Пальмова [21]. [c.94]

В 1858 г. Велер впервые показал, что на прочность материала влияет цикличность нагружения и что чем ниже амплитуда напряжения, тем больше число циклов до разрушения. Так в жизнь вошли кривые усталости (кривые Велера), по которым до последних лет в оснбвном проводились оценки сопротивления материала усталостному разрушению. Спустя 100 лет, с развитием теории трещин на основе механики разрушения было установлено, что важнейшим информативным параметром для анализа усталостного разрушения является скорость роста трещины. Это привело к введению в экспериментальную практику кинетических диаграмм усталостного разрушения, связывающих скорость роста трещины dl — dN с размахом коэффициента интенсивности напряжения А/С. Экспериментальные исследования зависимости скорости роста трещины от размаха коэффициента интенсивности напряжения позволили выделить три характерные стадии роста трещины (рис. 69) [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...