Структурно-аналитический градиентный критерий разрушения пластин с макроконцентраторами напряжений

• Автор: Малинин, Владимир Владиславович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 298 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Структурные особенности и механические свойства материалов при неоднородном напряженно-деформированном состоянии
1.1 Физические и структурно-механические аспекты проблемы
1.1.1 Многоуровневый иерархически организованный микро-мезо-макро масштабный характер эволюции структурных концентраторов напряжений
1.1.2 Определяющая роль структурных концентраторов напряжений различного масштаба в зарождении и развитии пластической деформации и разрушения
1.1.3 Взаимосвязь структурно-механических и магнитных характеристик металла
1.1.4 Физические представления о взаимосвязи магнитных и структурномеханических характеристик металла при его нагружении
1.2 Анализ проблемы с позиции механики деформируемого твердого тела
1.2.1 Градиентный подход к оценке механических свойств материалов в окрестности макроконцентраторов напряжений
1.2.2 Анализ исследований по оценке локальной прочности материалов в окрестности макроконцентратора напряжений при статическом нагружении
1.2.3 Анализ подходов к оценке локальной прочности в окрестности макроконцентратора напряжений, косвенно учитывающих структурный фактор
1.3 К вопросу определения критических размеров дефектов
1.4 Заключение по главе
1.5 Цель и основные задачи диссертационной работы
2. Структурно-аналитический подход при формулировке критериев разрушения
2.1 Методы непрерывной аппроксимации и ориентационного усреднения -основа построения структурно-аналитического критериев разрушения
2.2 Метод построения структурно-аналитического критерия разрушения при сложном напряженном состоянии
2.3 Структурные характеристики магнитомеханического эффекта
2.3.1 Вектор напряженности собственного магнитного поля рассеяния
2.3.2 Тензор дисторсии собственного магнитного поля рассеяния
2.3.3 Векторная интенсивность тензора магнитной дисторсии
2.3.4 Структурный критерий предельного состояния материала в ЗКН

2.3.5
2.4 Структурно-аналитический критерий разрушения для макрооднородного напряженного состояния
2.4.1 Кинетический критерий разрушения на структурном уровне
2.4.2 Критерий разрушения по механизму отрывом или срезом
2.5 Распространение возникшей системы трещин. Векторные параметры повреждаемости среды
2.5.1 Векторные параметры повреждаемости структуры
2.5.2 Критерий развития структурных трещин
2.6 Тензор структурной повреждаемости и критерии разрушения на его основе
2.6.1 Тензор структурной повреждаемости
2.6.2 Структурно-энергетический критерий разрушения
Заключение по главе
3 Двухуровневый структурно-аналитический градиентный критерий разрушения
3.1 Развитие структурно-аналитического подхода построения критериев разрушения для тел с макроконцентраторами напряжений
3.2 Формулировка структурно-аналитического градиентного критерия разрушения
3.2.1. Метод построения критерия разрушения материала в высокоградиентных полях напряжений
3.2.2. Эффективные напряжения в высокоградиентных полях макронапряжений
3.2.3. Двухуровневый структурно-аналитический критерий разрушения
3.3 Критические температуры вязко-хрупкого перехода материала и их взаимосвязь с критериями разрушения
3.3.1 Хрупкое, квазихрупкое и вязкое разрушение
3.3.2 Характеристические температуры Тк1 и Тк2
3.3.3 Характеристическая температура нулевой пластичности Тнп
3.3.4 Эффективный коэффициент жесткости напряженного состояния
3.3.5 Температура нулевой пластичности, как критерий предельного состояния
изделия с макроконцентраторами напряжений
Заключение по главе
4. Согласование с механикой трещин и применение структурно-аналитического градиентного критерия разрушения в задачах о концентрации
напряжений
4.1 Предельное номинальное напряжение
4.2 Согласование структурно-аналитического критерия разрушения с механикой трещин
4.3 Двухосное растяжение пластин с эллиптическим отверстием
4.4 Плоская задача о действии сосредоточенных сил на контур эллиптического отверстия
4.5 Пространственная задача о концентрации напряжений вокруг сфероидной полости
4.6 Метод оценки критических размеров дефектов на основе структурноаналитического градиентного критерия разрушения
4.6.1 Границы применимости структурно-механического градиентного критерия разрушения при малых размерах концентраторов напряжений
4.6.2 Оценка критических размеров дефектов типа эллиптических отверстий
4.6.3 Определение критических размеров сферической полости в неограниченном теле при одноосном растяжении
4.6.4 Оценка критических размеров осессимметричной сфероидной полости в
неограниченном теле при одноосном растяжении
Заключение по главе
5. Экспериментальные и теоретические исследования по проверке структурноаналитического градиентного критерия
разрушения
5.1 Определение механических характеристик материалы
5.2 Результаты экспериментальных исследований по растяжению стальных пластин с концентраторами напряжений
5.3 Основные соотношения структурно-аналитического критерия разрушения
5.4 Метод экспериментального определения градиентных структурномеханических характеристик собственного магнитного поля рассеяния
5.5 Теоретический расчет предельного состояния стальных пластин с круглыми концентраторами напряжений на основе структурно-аналитического градиентного критерия разрушения
5.5.1 Расчет предельного состояния стальной пластины с круглым концентратором £>
5.5.2 Расчет предельного состояния стальной пластины с круглым концентратором £> = 18 мм

образцов, изготовленных из графита марки ВПП и испытанных на растяжение, а штриховой линией - классическое условие прочности для образца с концентратом напряжений р./ ов= 1/а.
Аналогичные зависимости от диаметра отверстия d в плоских образцах, изготовленных из двух видов серого чугуна и испытанных на растяжение, построены по данным работы [38] и показаны на рисунке 1.5.
С целью учета свойства материала полностью или частично игнорировать наличие концентрации напряжений вводят понятие эффективного коэффициента концентрации напряжений а*, который определяется как отношение разрушающей нагрузки гладкого образца к разрушающей нагрузке образца с концентратором напряжений, имеющих, соответственно, равные площади поперечного и опасного сечений. После деления указанных разрушающих нагрузок на площадь соответствующих сечений получим выражение
a,=ajp.

0.8 0.6 ОА
0,0'

d, мм
Рис 1.4. Экспериментальные нормированные значения номинального разрушающего напряжения для образцов из графита марки ВПП при наличии поперечного отверстия диаметра d [37]