Определение характеристик сопротивления конструкционных материалов распространению трещин продольного сдвига

• Автор: Иваницкий, Ярослав Лаврентьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Львов
• Количество страниц: 169 c. : ил

Предисловие
1. НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИКИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Основные подходы к исследованию распространения трещин нормального отрыва
1.2. Обзор исследований распространения в квазихрупких телах трещин продольного сдвига
1.3. Методики определения характеристик трещиностой-кости материалов при продольном сдвиге
1.4. Локальное разрушение квазихрупких тел при сложном напряженном состоянии (обзор)
1.5. Обоснование цели исследований
2. УСЛОВИЯ ПРАВОМЕРНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КРИТЕРИЯ ИРВИНА ДЛЯ
ТРЕЩИН ПРОДОЛЬНОГО СДВИГА
2.1. Расчетная модель Гриффитса-Ирвина предельно-равновесного состояния упруго-пластического тела с трещиной продольного сдвига
2.2. Определение зоны предразрушения в окрестности контура трещины продольного сдвига
2.3. Определение размеров упруго-пластического тела и содержащейся в нем трещины продольного сдвига оптимальных с точки зрения применения критерия
Ирвина
2.4. Условия автомодельности для задачи Гриффитса в случае трещин продольного сдвига
2.5. Установление условий автомодельности для силовой схемы кручения цилиндрического образца с кольце-

вой трещиной
2.6. Условия автомодельности для силовой схемы растяжения призматического образца с поверхностной
косой трещиной
3. КРИТИЧЕСКИЙ СДВИГ В ВЕРШИНЕ ТРЕЩИНЫ, КАК КРИТЕРИЙ
ПРЕДЕЛЬНО-РАВНОВЕСНОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИХ
ТЕЛ С ТРЕЩИНАМИ ПРОДОЛЬНОГО СДВИГА
3.1. Введение
3.2. Определение характеристики $лтс для цилиндрического образца с внешней кольцевой трещиной
3.3. Методика определения 0Шс при кручении цилиндрического образца
3.4. Влияние термообработки на величину 0Шс и выбор оптимального с точки зрения материала бурильных колонн
3.5. Определение величины 8@с в среде газообразного водорода
4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ МАКРОТРЕЩИН В КВАЗИХРУПКИХ ТЕЛАХ ПРИ
ОДНОВРЕМЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МАКРОМЕХАНИЗМОВ I И Ш
4.1. Предельное равновесие цилиндра при совместном его растяжении и кручении
4.2. Методика определения трещиностойкости материалов
при сложном напряженном состоянии
4.3. Определение трещиностойкости материалов опорных валков прокатных станов
Литература
Приложение
Акты внедрения результатов исследований в производство

ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие различных областей современной техники, особенно космической, самолетостроения, конструирования и изготовления мощных энергетических установок, оборудования для разведки и добычи полезных ископаемых и т.д., связано с ужесточением условий эксплуатации элементов конструкций, снижением их материалоемкости, повышением их прочности и ресурса надежной работы. В этих случаях особенно важными и ответственными становятся методы расчета таких элементов на прочность и долговечность с учетом реальных условий эксплуатации, дефектности материалов и особенностей механизмов их разрушения. Несмотря на совершенство современных технологий и высокого качества изготовления, почти все конструкционные материалы и изделия из них имеют трещиноподобные дефекты. Эти дефекты зачастую и приводят до непредвиденного катастрофического разрушения инженерных конструкций. Традиционные методы расчета с использованием классических критериев прочности не могут учесть влияние дефектов трещин на прочность и долговечность изделий. По этой причине создание новых подходов к определению прочности материалов и изделий из них, содержащих дефекты типа трещин, становится одной из актуальных задач современной теории прочности.
Впервые эта задача была поставлена в работах Гриффитса, затем обобщена на случай широко используемых конструкционных материалов Тейлором, Орованом, Ирвином и др. Однако существенные достижения по этой проблеме были получены только на протяжении последних двадцати лет в работах советских и зарубежных ученых. Здесь следует отметить монографии советских ученых А.Е.Андрей-

Величина зоны предразрушения в случае старта трещины продольного
сдвига

равна

, (2.15)
Я Г
где 7} - напряжение текучести при сдвиге.
Заменяя в неравенствах (2.14) параметры А- их выражениями через геометрические параметры тела, трещины и размер зоны предразрушения уэ , получаем

/ тц г
^ ~, (2.16)
Л А,-
где Л; находится из соотношения (2.13).
Соотношения (2.16) являются условиями автомодельности зоны предразрушения и определяют оптимальные (в смысле принятой выше точности) значения геометрических размеров тела и трещины а(- , для которых правомерно использование критериального уравнения (2.9).
2.4. Условия автомодельности для задачи Гриффитса в случае трещин продольного сдвига
Рассмотрим бесконечное тело, находящееся в условиях анти-плоской деформации и содержащее вдоль полосы х ^ а. ,
-со2^оо разрез (трещину) (рис. 2.6). К телу на бесконечности приложены равномерно распределенные сдвигающие усилия Т в направлении оси Ог
Применяя метод суперпозиции 2, 3 напряженно-деформированЦ т
ное состояние в рассматриваемом теле можно представить в виде