Параметры смешанных форм деформирования с учетом кривизны вершины трещины

• Автор: Кислова, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕХАНИКА СМЕШАННЫХ ФОРМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И
РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Условия возникновения смешанных форм деформирования и разрушения
1.2. Однопараметрйческие решения для маломасштабной текучести
1.3. Поля параметров НДС с учетом членов высоких порядков
1.4. Модели характеристического расстояния
1.5. Влияние двухосности нагружения на развитие наклонных трещин
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ НАКЛОННОЙ ТРЕЩИНЫ ПРИ ДВУХОСНОМ НАГРУЖЕНИИ
2.1. Структура решений для упруго-пластических полей напряжений в
двухчленном представлении
2.2. Параметры НДС для математического разреза при смешанных формах деформирования
2.3. Моделирование условий полного диапазона смешанных форм деформирования для плоской задачи
2.4. Формирование расчетных схем МКЭ для прямолинейных трещин с различным радиусом кривизны
2.5. Метод расчета полярных распределений компонент напряжений и амплитудных коэффициентов
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КРИВИЗНЫ ВЕРШИНЫ ТРЕЩИНЫ НА
ПАРАМЕТРЫ СМЕШАННЫХ ФОРМ РАЗРУШЕНИЯ
3.1. Кинетика деформированного состояния в полном диапазоне смешанных форм нагружения
3.2. МКЭ-решения для угловых распределений компонент упругопластических напряжений
3.3. Радиальные МКЭ-распределения компонент напряжений
3.4. Расчет направления роста трещины по критерию максимальных нормальных напряжений
3.5. Расчет траектории роста трещины по параметру зоны процесса
разрушения

3.6. Расчет параметров смешанности в упругой и упруго-пластической постановке
ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТЕСНЕНИЯ ДЛЯ ПОЛНОГО
ДИАПАЗОНА СМЕШАННЫХ ФОРМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ В ПЛОСКОЙ ЗАДАЧЕ
4.1 Полярные распределения напряжений второго члена разложения
4.2. Расчет структурных компонентов второго члена разложения
4.3. Расчет параметра трехосности упруго-пластических напряжений
4.4. Соотношения между параметрами смешанности и стеснения при разрушении
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из фундаментальных основ инженерных наук является механика разрушения. Цель механики разрушения - выяснение условий и предотвращение разрушения машин и элементов конструкций. В материалах и элементах конструкций на различных стадиях изготовления и эксплуатации происходит накопление и развитие микродефектов, которые приводят к возникновению макротрещин. Основой развития механики разрушения явились фундаментальные работы А.Гриффитса, Г.Вестергарда, Дж.Ирвина, Н.И.Мусхелишвили, Г.ИБарепблатта, Г.П.Черепанова, В.В.Панасюка, H.A. Махутова, Е.М. Морозова и др. [2, 36, 42, 49, 91, 35, 34]. Механика разрушения охватывает такие отрасли знаний, как физика, материаловедение, прикладная механика и сопротивление материалов. Более подробный обзор механики разрушения можно найти в монографии Д.Броека [5].
Анализ поведения элементов конструкций под действием эксплуатационного нагружения в состоянии упругости, пластичности, ползучести и разрушения является предметом рассмотрения механики деформируемого твердого тела. В этой отрасли знаний, как и во многих других, удачно сочетаются фундаментальные аналитические подходы и приближенные численные решения. Эффективное применение аппарата механики деформируемого твердого тела в исследовательских и прикладных целях требует глубоких знаний составляющих её разделов - теорий упругости, пластичности, ползучести и механики трещин. Классическое изложение данных основ можно найти в работах С.П.Демидова, А.А.Ильюшина, В.Новацкого, Ю.Н.Работнова, А.И.Лурье, В.Н.Шлянникова, А.А.Яблонского и др. [8, 14, 37, 44, 57, 31, 64].
Обзор литературы показывает, что в последнее время специалисты уделяют особое внимание задачам о наклонных трещинах, которые в механике разрушения относятся к разделу смешанных форм деформирования. Смешанными формами разрушения принято называть ситуации, когда наклонные трещины развиваются не в направлении их исходной ориентации. Направление и траектория роста наклонных трещин как правило заранее не известны. Более изучены в этом плане только частные случаи смешанных форм разрушения - нормальный отрыв и

трещины удобно проводить через параметр плотности энергии деформации. На основе предполагаемого физического смысла зоны процесса разрушения, и ее размера были предприняты многочисленные попытки расчета вязкости разрушения при плоской деформации через стандартные механические характеристики материалов [125, 137, 28, 1]. Кроме традиционных упругих констант и размера зоны процесса разрушения А.Я. Красовский [28, 29] использовал показатель деформационного упрочнения в истинных координатах и отношение истинной прочности к пределу текучести материала. Обоснование взаимосвязи между этими характеристиками материала через параметр плотности энергии деформации показано Дж.Си [155]. Гипотезу о начале разрушения на некотором расстоянии перед вершиной трещины впервые высказал Орован [131]. Он утверждал, что максимум напряжений существует не в вершине трещины, а на удалении от неё и расстояние от вершины до места начала разрушения не может приниматься параметром структуры материала. В отличии от этой точки зрения в критерии разрушения Нейбера [124] расстояние перед трещиной называют структурным параметром.
Обоснование моделей по параметру вязкости разрушения дал Нотт [39]. В своем исследовании он обнаружил, что механизм вязкого разрушения трещины в стали зависит от механического упрочнения. Поведение при разрушении элементов конструкций из вязких материалов сильно зависит от геометрии и условий нагружения. Это может быть объяснено высокой нелинейностью между зоной процессов разрушения и пластическим рассеиванием в основном материале. Поры в зоне процесса разрушения, увеличиваются в размерах и наконец соединяются, чтобы создать новые поверхности разрушения. Численный подход, основанный на модели ячейки материала и зоны процесса разрушения, состоящий из объединения ячеек используется Ши и Ксиа [145]. Ключевая особенность этого подхода -моделирование материала у фронта трещины слоем кубических ячеек. Каждая ячейка содержит сферическую пору начального объема. Микрохарактеристики