Cтраница 3
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. Нестабильное ( динамическое) развитие хрупкой трещины как при статическом, так и при динамическом нагруже-ниях 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. [31]
Из рис. 8 видно, что наиболее сильно растут трещины, образующие ориентированную систему, а наиболее слабо - изотропно распределенные в пространстве. Таким образом, влияние окружающих трещин на рост данной трещины зависит от их ориентации: случайно распределенные по ориентациям трещины при равномерном сбросе внешней сжимающей нагрузки замедляют рост рассматриваемой трещины, а расположенные в плоскостях, параллельных данной трещине, - ускоряют его. Из (1.2) видно, что в случае изотропии окружающего трещину материала коэффициент интенсивности напряжений вблизи контура трещины зависит только от величины приложенного к берегам трещины напряжения Т р а и не зависит от упругих свойств этого материала. Таким образом, коэффициент интенсивности напряжений вблизи контура трещины в случае изотропного распределения трещин меньше, чем в случае одиночной трещины, так что при данном значении внешнего напряжения а она прорастает до меньшего размера. Причем если при росте окружающих трещин величина Т р а в (1.8) уменьшается ( по тем же причинам, что и в случае изотропного распределения трещин), то множитель 2 / ( 3) ЛЗ с учетом (3.12) возрастает. [32]
В области / скорость роста трещины должна быть ограничена кинетикой реакций в вершине трещины, как это было отмечено ранее. Постоянно увеличиваясь, скорость может достичь предела, при котором источники разрушения находятся в вершине трещины. В этом случае стадией, ограничивающей скорость, должен быть процесс, связанный с диффузией паров воды либо из газа, заполняющего трещину, либо через оксидную пленку в вершине трещины. В любом случае следует ожидать, что скорость трещины сильно зависит от концентрации паров воды в объеме атмосферы и практически не зависит от приложенных в вершине трещины напряжений. [33]
Согласно линейной механике разрушения коэффициент интенсивности напряжений полностью характеризует поле упругих напряжений в окрестности вершины трещины и является своеобразным мерилом напряжений и деформации внутри пластической зоны, образующейся у кончика трещины. Однако этот параметр определяется как приложенным напряжением, так и длиной трещины. Однако соответствующий анализ [108], показывает, что идентичность напряженно-деформированного состояния можно ожидать лишь на некотором расстоянии от кончика трещины. При достаточном удалении от кончика трещины напряжения значительно различаются. Это, а также неодинаковая продолжительность испытания при двух уровнях напряжений, приводит к различному изменению свойств материала на пути следования трещины. Трещина в этих двух случаях развивается как бы в двух разных по свойствам материалах. Следовательно, при достижении одинаковых значений коэффициента интенсивности, но различных длинах трещины, скорости ее роста будут различны. [34]
Наличие арматуры существенно влияет на температурные деформации железобетонного элемента. При нагреве железобетонный элемент удлиняется на величину, большую удлинения бетона и меньшую удлинения арматуры. До образования трещин деформации железобетонного элемента близки к деформациям бетона. В элементе возникают внутренние напряжения с растяжением в бетоне и сжатием в арматуре. Расширяясь больше, чем бетон, арматура разрывает его. При появлении трещин напряжения в бетоне и арматуре падают и элемент начинает больше удлиняться. Величина удлинения элемента приближается к удлинению арматуры, свободной от бетона, но не достигает его, так как этому препятствует сцепление бетона с арматурой на участках между трещинами. Повышение температуры выше 300 - 500 С вызывает ползучесть и релаксацию напряжений в арматуре и бетоне. Напряжения в арматуре и в бетоне между трещинами снижаются и удлинение железобетонного элемента приближается к удлинению бетона. [35]