Линейная упругая механика - разрушение
Cтраница 2
В достаточно крупных деталях, содержащих большие концентраторы напряжений, стадия II роста трещины может происходить при напряжениях, значительно ниже обычного предела текучести, что позволяет пользоваться приближениями линейной упругой механики разрушения. При обычных усталостных испытаниях гладких образцов, амплитуда переменной пластической деформации Дер является главным фактором, определяющим число циклов до разрушения. Для квазилинейного упругого поведения, при котором размер пластической зоны, связанной с растущей трещиной, гораздо меньше, чем длина трещины или ширина живого сечения, можно ожидать, что степень пластической деформации у вершины трещины будет пропорциональна размеру пластической зоны или РТ. [16]
К тому же заключению можно придти в случае острой трещины, Поэтому параметр /, выведенный для нелинейного упругого поведения материала, выполняет ту же функцию, что и G в линейной упругой механике разрушения. Его используют при упруго-пластическом поведении материала и даже в условиях общей текучести. [17]
Для применения предлагающейся в литературе теории подобия необходимо соблюдение следующих условий: локальное подобие в вершине трещины; учет условий автомодель-ности процесса деформации; выделение стадии стабильного развития процесса, ответственного за данное механическое свойство; использование методов линейной упругой механики разрушения. [18]
Несмотря на использование образцов очень больших толщин ( которые, кстати, нехарактерны для полуфабрикатов, применяемых в конструкциях криогенной техники) и соблюдение всех необходимых размерных соотношений образцов, предусмотренных стандартом ASTM E399 - 74 с целью обеспечения условий плоской деформации при испытании металлических материалов на вязкость разрушения, получение корректных значений критерия вязкости разрушения, принятого в линейной упругой механике разрушения - критического коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации Kic - для таких вязких материалов со структурой аустенита, каким является сплав Inconel X750, не представляется возможным. [19]
Во многих материалах для низких температур, имеющих высокую вязкость разрушения, перед разрушением происходит интенсивная пластическая деформация. Поэтому представления линейной упругой механики разрушения должны быть расширены на упруго-пластическую область. При этом используют три следующих понятия: смещение при раскрытии трещины, / - интеграл и / - кривая. [20]
Механика разрушения включает в себя две основные концепции: линейную упругую и упругопластическую. В свою очередь, линейная упругая механика разрушения основывается на двух подходах: энергетическом и силовом. [21]
 |
Концепции критического расстояния. 00 - предельное напряжение слоистого композита без концентратора. [22] |
Подход, разработанный Уитни и Нусмиером [38], использует два взаимосвязанных критерия для расчета предельных напряжений слоистых композитов с концентраторами напряжений. Эти критерии сформулированы независимо от линейной упругой механики разрушения. Однако было найдено, что использование в них точного распределения напряжений перед трещиной вместо обычного приближенного позволяет надлежащим образом предсказывать предельные напряжения для ряда различных слоистых композитов с концентраторами напряжений. [23]
В теории Гриффитса - Ирвина предполагается, что трещина распространяется линейно. Си [7] показал, что применение линейной упругой механики разрушения к однофазным материалам, в которых трещина распространяется нелинейно ( это часто бывает при смешанных видах нагру-жения), может привести к большим ошибкам. Среди перечисленных далее теорий в некоторых из них рассматриваются только определенное направление роста трещины и напряженное состояние. [24]
Зависимости v от К, данные которых были представлены вначале, являются наиболее удачным выражением кинетических особенностей растрескивания и зависимости растрескивания от напряжения. Использование коэффициента интенсивности напряжения, несомненно, удовлетворяет тех, кто рассматривает линейную упругую механику разрушения в качестве основного средства решений всех проблем разрушения, но не удовлетворяет тех, кто считает, что такие зависимости не дают достаточной информации о КР. Вероятно, истина находится между этими двумя крайностями. Достижение механики разрушения ( для металлических материалов) базируется на теории Гриффитса [199] разрушения упругих твердых тел. Согласно анализу Орована - Ирвина для металлических материалов [200, 201] в процессе разрушения совершается работа пластической деформации дополнительно к работе упругой деформации, необходимой для образования новых поверхностей. [25]
В теории Гриффитса - Ирвина предполагается, что трещина распространяется линейно. Существуют примеры невьь полнения этого требования у реальных материалов, как изотропных [28], так и анизотропных [20], Си [7] показал, что применение линейной упругой механики разрушения к однофазным материалам, в которых трещина распространяется нелинейно ( это часто бывает при смешанных видах нагру-жения), может привести к большим ошибкам. Среди перечисленных далее теорий в некоторых из них рассматриваются только определенное направление роста трещины и напряженное состояние. [26]
В последнее десятилетие некоторые исследователи активно разрабатывали аналитические методы механики разрушения для композитов. В этой области возникло много трудностей. Их первопричина состоит в том, что линейная упругая механика разрушения неприменима к материалам, проявляющим неоднородность на масштабном уровне, сравнимом с размерами трещин. [27]
Согласно одному из подходов, предложенных в [26], предполагается, что разрушение происходит, когда растягивающие напряжения в направлении нагружения в точке, отстоящей на расстояние d0 от границы отверстия или кончика трещины, достигают прочности на растяжение материала без концентратора. Следует отметить, что при исследовании трещины используется точное, а не приближенное распределение напряжений. В противном случае рассматриваемый метод станет эквивалентен подходу линейной упругой механики разрушения. [28]
Согласно одному из подходов, предложенных в [26], предполагается, что разрушение происходит, когда растягивающие напряжения в направлении нагружения в точке, отстоящей на расстояние do от границы отверстия или кончика трещины, достигают прочности на растяжение материала без концентратора. В другом подходе напряжения в точке заменены средними напряжениями на некотором участке длиной ао - Следует отметить, что при исследовании трещины используется точное, а не приближенное распределение напряжений. В противном случае рассматриваемый метод станет эквивалентен подходу линейной упругой механики разрушения. [29]
Каждый из пяти рассмотренных выше подходов использует принципы линейной упругой механики разрушения и исключает из рассмотрения область около ко нчика трещины, размеры которой имеют тот же порядок, что и размеры кончика трещины. В любом случае нелинейные эффекты учитываются этими подходами только посредством вычисления размеров зоны нелинейности. По-видимому, в соответствии с опубликованными на сегодняшний день данными наилучшее совпадение с экспериментами для более сложных методов I и II обнаруживается при анализе однонаправленных композитов с трещинами в матрице, ориентированными параллельно волокнам. Хорошие результаты можно получить и для косоугольно армированных композитов, если их разрушение зависит главным образом от образования трещин в матрице. С другой стороны, хорошее совпадение с экспериментами достигнуто и при использовании более эмпирических подходов III, IV для анализа симметричных слоистых композитов со сквозными трещинами. Такие работы, как [44], имеют целью объединить методы линейной упругой механики разрушения с теорией слоистых сред. [30]
Страницы: 1 2 3