Поля напряжений и свойства дуговых трещин и сдвигов

• Автор: Неверова, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1.Основные этапы и подходы развития теории пластической деформации и разрушения

1.1.1. Пластическая деформация

1.1.2. Хрупкое разрушение

1.2. Поля напряжений пластических сдвигов и трещин. Асимптотическое приближение

1.2.1. Поля прямолинейных трещин и сдвигов

1.2.2. Поля напряжений дуговых трещин

1.3. Взаимодействие кривых сдвигов и трещин

1.3.1. Ортогональные системы скольжения

1.3.2. Ветвление трещин

1.3.3. Связь кривых сдвигов с другими дефектами

Заключение по обзору литературы
Глава 2. ДУГОВАЯ ТРЕЩИНА В ПЛОСКОСТИ С ОДНОРОДНЫМ
РАСТЯЖЕНИЕМ
2.1. Дуговой сдвиг и дуговая трещина - дефекты пластической деформации и разрушения
2.2. Особенности поля напряжений у концов дуговой трещины
2.3. Механический момент
2.4. Новая область концентрации разрушающих напряжений
2.5. Обсуждение результатов
Выводы по главе
Глава 3. ДУГОВАЯ ТРЕЩИНА В ПЛОСКОСТИ С ОДНОРОДНЫМ
СДВИГОМ
3.1. Достоверность решения упругой задачи
3.2. Концентрация напряжений у концов трещин
3.3. Распределения напряжений у концов трещин
3.4. Радиальные распределения напряжений у концов трещин
3.5. Перераспределение массы
3.6. Новая область концентрации разрушающих напряжений
3.7. Экспериментальное наблюдение новой области концентрации
разрушающих напряжений
Выводы по главе
Глава 4. ПЛАСТИЧЕСКИЙ СДВИГ ПО ДУГЕ ОКРУЖНОСТИ
4.1. Искривление участков сдвига. Постановка упругой задачи
4.2. Метод решения
4.3. Первая задача - однородный на бесконечности сдвиг плоскости с
дуговым разрезом
4.4. Равномерные касательные напряжения на берегах дуги
4.5. Равномерные нормальные напряжения на берегах дуги
4.6. Нормальные напряжения, усиливающиеся к концам дуги
4.7. Особенности использованного конформного отображения
4.8. Напряжения отрыва, действующие на линии сдвига
Выводы по главе
Глава 5. СЛЕДСТВИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Варианты процессов на концах дуговых трещин
5.2. Ветвление трещин в стекле
5.2.1. Наблюдения разрушений и классификация
5.2.2. Ветвление трещин
5.3. Области концентрации напряжений в поле дугового сдвига
5.4. Нелокальная теория трещин и сдвигов
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТРУРЫ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
СПИСОК ТАБЛИЦ

Пластическая деформация и хрупкое разрушение в технике и в природе проявляются весьма часто. В одних случаях эти процессы полезны, и стоит вопрос о том, что бы способствовать их развитию. В технике к таким случаям относятся, например, обработка металлов давлением (прокатка, ковка, штамповка, вытяжка), измельчение и помол твердых тел. В других случаях эти процессы нежелательны, их развитие следует контролировать, а нередко необходимо исключить полностью, например, в деталях машин, в конструкциях сооружений т.д. В природе эти процессы развиваются в земной коре, что приводит к движению частей коры и к землетрясениям. Решение вопросов, возникающих в технике и в природе, невозможно без теории названных процессов. Основой теорий являются поля напряжений, формирующиеся в ходе развития процессов деформации и разрушения. Поэтому поиск полей напряжений, выявление особенностей и обусловленных ими эффектов представляет актуальную задачу.
Теории пластической деформации и разрушения развиваются в физике и в механике. В физике изучено взаимодействие атомов твердых тел, построена теория дефектов кристаллической решетки, в механике, в теории упругости и прикладной математике, разработаны методы расчета полей напряжений. На эти теории опираются инженерные науки: теория прочности, сопротивление материалов, прокатное производство, геотектоника и другие.
Опыт показывает, что основные элементы, с которыми связываются пластические движения, представляют поверхности или участки поверхностей, по которым развиваются взаимные сдвиговые смещения частей тел, расположенных с разных сторон от поверхности. Сами элементы отличаются друг от друга толщиной слоя, в котором сосредоточен сдвиг, протяженностью участков, величиной сдвига, искривленностью. В микроскопическом описании эта модель сводится к дислокациям, в мезо- и макроскопическом -к полосам, пачкам, пакетам, стопам скольжения, сдвига или деформации

По (рис. 17) наиболее высокие и потому опасные нормальные напряжения действуют на левом конце трещины при а~55-60° и относительно больших углах раскрытия трещин. Для правого конца имеется область значений переменных, в которой меняется знак интенсивности нормальных напряжений. Следовательно, на трещину действуют напряжения, которые стремятся ее сжать и залечить. Наибольшие залечивающие напряжения действуют у правого конца при а>30° для любых во.
Рассмотрим рост трещины за счет движения одного из ее концов. Пусть конец трещины сместился так, что ее длина увеличилась, и угол раскрытия дуги, опирающейся на трещину, увеличился на д. Тогда
2в = 2в0+3 и Д6> = Так как направление действия внешнего растяжения отсчитывается от оси симметрии дуги, то прирост угла а составит так же
Да = 812. (2.8)
При смещении правого конца приращения (2.7) и (2.8) положительные, при смещении левого Да < 0.' В результате точка, отображающая на поле 00-а изменение условий при движении концов трещины, будет смещаться по траекториям и в направлениях, показанных на рис. 8. Такие же траектории можно провести на любом из рисунков 13-17.
По данным рис. 13, 14,16,17 для левого конца на всем поле, кроме нижнего левого угла, действуют силы, стремящиеся разорвать межатомные связи, и, следовательно, способствуют образованию трещины отрыва. В левом нижнем и особенно высокие в правом верхнем углах действуют большие силы сдвига, что способствует образованию трещин поперечного сдвига. В целом практически на всем поле действую условия, способствующие росту трещины.
С точки зрения совместного действия нормальных и касательных напряжений наиболее опасна область для правого конца трещины при 2во ~120°-170° и а~ 30 °-57°.