Экспериментально-расчетные методы исследования трехмерных задач механики разрушения

• Автор: Тихомиров, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 270 с. : ил.

. Глава I. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТРЕХ9 МЕРНЫХ ФОТОУПРУГИХ ОБЪЕКТОВ ПОЛЯРИЗАЦИОННООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
• 1.1. Методы объемной фотомеханики
1.2. Метод рассеянного света
1.2.1. Способы описания состояния поляризации света
1.2.2. Определение интенсивности поляризованного света, проходящего оптически анизотропную среду
1.2.3. Измерения в рассеянном свете
1.3. Способы определения характеристических параметров
фотоупругой модели
1.3.1. Характеристические параметры фотоупругой среды
1.3.2. Классификация способов определения характеристических параметров
1.3.3. Компенсационные способы определения характеристических параметров
1.4 Переход от характеристических параметров к напряженному со-
• стоянию модели
1.4.1. Оптико-механический закон
1.4.2. Новые оптико-механические зависимости
1.4.3. Сравнение различных уравнений
1.4.4. Пределы применимости закона Вертгейма
1.5. Выводы по главе
Глава II. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ФОТОУПРУГИХ МОДЕЛЕЙ
МЕТОДОМ РАССЕЯННОГО СВЕТА
2.1. Трехмерные фотоупругие модели
2.1.1. Модели из материала на основе эпоксидной смолы
2.1.2. Модели из синтетического полиуретанового каучука
2.1.3. Определение оптико-механических постоянных материала
2.2. Установка рассеянного света
2.2.1. Иммерсионное оборудование
2.2.2. Реализация компенсационного метода определения характеристических параметров
Ф 2.2.3. Аппаратурное решение при исследовании методом полос
2.3. Совместное использование метода рассеянного света и интегральной фотоупругости
2.3.1. Проблема разделения напряжений в трехмерной фотоупругости
2.3.2. Исследование осесимметричной задачи
2.3.3. Экспериментальное решение задачи Ламе

2.4. Применение голографической интерферометрии и метода рассеянного света для исследования трехмерных задач
2.4.1. Разделение напряжений в плоскости симметрии объемной
модели
# 2.4.2. Исследование куба, сжатого цилиндрическими штампами
2.5. Выводы по главе II
• Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1. Коэффициенты интенсивности напряжений
3.2. Определение КИН при исследовании плоской задачи механики
разрушения
3.2.1 Решение о растяжении пластины, ослабленной эллиптическим
отверстием
3.2.2. Определение КИН для трещин смешанного типа
3 .3. Анализ трехмерного напряженного состояния у вершины трещины
поляризационно-оптическим методом
3 .4. Определение КИН для трещин нормального отрыва
3.4.1. Методика проведения эксперимента
3.4.2 Исследование тестовых задач
3.5. Определение КИН для трещин смешанного типа (Ki, Кц)
3.6. Определение КИН для трещин продольного сдвига (Хш)
3.6.1. Методика определения КИН
3.6.2. Проверка точности метода
3.7. Выводы по главе III
Глава IV. ЧИСЛЕННЫЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ
4.1. Определение КИН по данным метода конечных элементов
4.2. Аналитические зависимости перемещений поверхности разреза в
плоской и трехмерной задачах
4.2.1. Решение плоской задачи в комплексных потенциалах
4.2.2. Решение Нэйбера
4.2.3. Плоская задача
4.2.4. Пластина с симметричными внешними разрезами
4.2.5. Пластина с центральным внутренним разрезом
4.2.6 Аппроксимация перемещений поверхности разрезов в
пластинах
® 4.2.7. Решение для трехмерного тела с разрезами
4.2.8. Тело вращения с внутренним дисковым разрезом
4.2.9. Тело вращения с внешним кольцевым вырезом
4 3 Аппроксимация перемещений поверхности разрезов в трехмерных задачах
4.4. Численный анализ плоских и трехмерных задач
4.4.1. Численные исследования пластин с трещинами
4.4.2. Численные решения трехмерных задач

4.5. Выводы по главе IV
Глава V. КИНЕТИКА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
5.1. Исследование развития усталостных трещин в трехмерных эле-
* ментах конструкций
5.2. Кинетика усталостной трещины в подкрепленной панели
ф 5.2.1 Экспериментально-расчетное исследование развития
усталостной трещины
5.2.2 Определение КИН по криволинейному фронту трещины
5.2.3 Кинетическая диаграмма разрушения
5.2.4 Исследование развития усталостной трещины в железнодорожном рельсе
5.3. Исследование развития усталостных трещин смешанного типа
5.3.1. Направление роста трещин
5.3.2. Направление роста эллиптических трещин
5.3.3. Усталостные трещины при симметричном сдвиге
5.3.4. Развитие усталостных трещин поперечного сдвига в поле сжимающих напряжений
5.3.5. Развитие усталостных трещин продольного сдвига в поле сжимающих напряжений
ф 5.4. Выводы по главе V
Глава VI. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСАХ
6.1. Контактно-усталостные дефекты в железнодорожных рельсах
6.2. Исследование термомеханического повреждения рельсов
6.3. Развитие усталостной трещины из продольной волосовины в
рельсе
6.4. Причины зарождения и развития усталостных трещин в головке
рельса
6.4.1 Влияние геометрии поверхности катания на распределение контактных напряжений
6.4.2. Причины зарождения контактно-усталостных дефектов
6.5. Выводы по главе VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

<Лтп
<кп^

<*”32 _ г ек 0
^"зз _ г , (к 0 кз.
*»=с0. аг )«44>
1 к 1 и -Ст)«32 -2т^т22],
= -С0[(сл -°у)”зз-^хут2з]>
— = -Со[к -ОуЬм-гТдуИм].
Из данных соотношений следует, что
1б2ф
(1.69)
1 1
1 (**/£) 1
(1.70)
Полученные зависимости позволяют сделать некоторые выводы о положениях минимумов ИРС на картине интерференции, наблюдаемой в рассеянном свете при просвечивании фотоупругой модели с произвольным распределением оптической анизотропии. Для этого используем запись ИРС в матричной форме, соотношение (1.15)
(1-71)
Минимум (максимум) интенсивности рассеянного света будет наблюдаться в
точках интерференционной картины, где — = 0, откуда при р = 0 из (1.70) имеем
^С08 2а^
/ = к/0 1 - (соэ 2р, эт 2р,0)М Бт2а
, о )_
(И г (Ат-п „ с1тг, . „ ^ Л — - к/п ——сое 2<х-I —зт2а = 0.

(1-72)
Используя соотношения (1.69) и связь компонент т1 и с характеристическими параметрами - уравнения (1.24)