Напряжённо-деформированное состояние в пластической зоне перед фронтом трещины нормального отрыва

• Автор: Гевлич, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 139 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И НАПРЯЖЁННО-
ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРЕД ВЕР-
ШИНОЙ ТРЕЩИНЫ
1.1. Современные подходы в исследовании разрушения
1.1.1. Критерии локального разрушения
1.1.2. Концепция критической плотности энергии деформации
1.1.3. Методы исследования зон влияния трещины
1.1.4. Моделирование напряженно-деформированного состояния в пластической зоне перед вершиной трещины
1.2. Трещиностойкость конструкционных материалов в условиях статического нагружения
1.2.1. Факторы, влияющие на вязкость разрушения
1.2.2. Методы определения трещиностойкости. Корреляционные зависимости вязкости разрушения с другими механическими характеристиками прочности
1.3. Выводы из литературного обзора и задачи исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПЕРЕД ФРОНТОМ ТРЕЩИНЫ НОРМАЛЬНОГО ОТРЫВА ПРИ ПЛОСКОМ ДЕФОРМИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ
2.1. Постановка задачи и цель исследования
2.2. Исследуемые материалы
2.3. Расчёт интенсивности деформаций в пластической зоне
2.4. Расчёт радиуса закругления вершины трещины р
2.5. Расчёт напряжении перед фронтом трещины нормального отрыва
2.6. Инженерный метод расчёта напряжений
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПЕРЕД ФРОНТОМ ТРЕЩИНЫ ПРИ ПЛОСКОМ НАПРЯЖЁННОМ СОСТОЯНИИ
3.1. Постановка задачи
3.2. Распределение интенсивности деформаций перед вершиной трещины
3.3. Определение функций напряжений
3.4. Инженерный метод расчёта напряжений

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ ГРИФФИТСА ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРЕЩИ-НОСТОЙКОСТИ КОРПУСНЫХ И ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Теоретические предпосылки
4.2. Методика прогнозирования вязкости разрушения
4.3. Программа расчёта трещиностойкости трубных и корпусных статей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Повышение надежности и долговечности различных объектов техники, а также прогнозирование остаточного ресурса различного оборудования неразрывно связаны с совершенствованием методов оценки состояния металла конструкций непосредственно в условиях производства, монтажа и эксплуатации. Общеизвестно, что реальные изделия имеют конструктивные и металлургические дефекты, такие как поры, непровары, подрезы, трещины всех видов и направлений и прочие не-сплошности, значительно снижающие прочность всей конструкции. Очевидно, что для оценки работоспособности узла, содержащего трещину необходимо знать закон распределения полей напряжений и деформаций непосредственно перед вершиной последней. Существует ряд работ [14, 52, 53, 57, 104-107], посвящённых исследованию напряжённо-деформированного состояния (НДС) в упругопластической области перед фронтом трещины нормального отрыва. Обладая безусловной научной ценностью, они не вполне пригодны для использования в инженерной практике, так как либо выполнены с помощью метода конечных элементов и не имеют замкнутого решения, либо приводят к сингулярности г'1 в вершине трещины, в результате чего напряжения и деформации в указанной точке стремятся к бесконечности, что противоречит реальной физической картине, либо просто не учитывают НДС непосредственно в вершине трещины, исследуя поля напряжений и деформаций на некотором расстоянии. Перечисленные трудности можно преодолеть, если при моделировании напряженно-деформированного состояния в зоне пластичности вдоль оси продолжения трещины учитывать притупление последней в процессе нагружения. Весьма существенно, что в этом случае процессы, происходящие в пластической зоне перед вер-

геометрические размеры. Показано, что у сходных по пластическим свойствам материалов в определенном диапазоне температур и скоростей деформирования разрушающее напряжение, отнесённое к пределу текучести, зависит только от отношения размеров трещины к величине L]C. Для таких материалов соблюдается подобие процесса разрушения, позволяющее, в частности, изучать условия разрушения крупногабаритных конструкций на их уменьшенных моделях при соответственно меньшей трещиностойкости материала модели. Отношение геометрических размеров тела к величине Lc определяет в первую очередь особенности протекания процесса разрушения, например, характер разрушения широких пластин (при наличии косого среза в изломе параметр КС/К]С коррелирует с величиной отношения ?/ Lc , где t - толщина пластины). Последнее обстоятельство отмечалось еще Ирвином [51, 53, 181, 182]. В той же работе [168] предложена методика, позволяющая находить температурную зависимость параметра LiC из испытаний на ударную вязкость. Методика использует хорошо известную особенность разрушения сталей низкой и средней прочности - существование вязко-хрупкого перехода, обусловленного снижением температуры испытания. Показано, что такой переход соответствует моменту, когда отношение толщины / образца Шарпи к величине Lc принимает некоторое характерное значение, обусловленное типом испытаний и геометрией образца (Lie = 2,5 /). Это позволяет определять LC по результатам испытания на ударную вязкость, регистрируя наступление вязко-хрупкого перехода, например, по процентному содержанию хрупкой составляющей в изломе (Г5о)- Полученные таким образом значения LC хорошо укладываются на соответствующие температурные зависимости ДДГ), построенные по результатам прямого определения К]С , и позволяют