Оценка прочности элементов деформируемых систем с объемными особенностями в напряжениях

• Автор: Дау Якуба
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ . .

ГЛАВА Г АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ, ВЫЯВЛЯЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ В НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТЕЛ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Особенности, реализуемые в поле растягивающих напряжений.

Основы классической механики трещинИ

ц 1.2. Контактные задачи и особенности, возникающие

при действии сжимающих нагрузок

1.3. Деформирование упругих тел в условиях возможности появления теоретически бесконечных напряжений

любого знака

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
КОНСТРУКЦИЙ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ, ИНИЦИИРУЮЩИМИ ОСОБЕННОСТИ В НАПРЯЖЕНИЯХ.
г 2.1. Критерии прочности элементов конструкций
с трещинами
2.2. Новый физикомеханический критерий прочности
твердых тел с особенностями напряженно
деформированного состояния.
2.3. Прогнозирование прочности пластины с трещиной
при помощи коэффициента концентрации
элементарных внутренних усилий.
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕМНОГО НАПРЯЖЕННОГО
СОСТОЯНИЯ С ОСОБЕННОСТЯМИ В НАПРЯЖЕНИЯХ СЖАТИЯ И ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ СИСТЕМЫ
ШТАМП ПОЛУПРОСТРАНСТВО
3.1. Постановка задачи и разрешающие уравнения
3.2. Особенность в напряжениях и оценка прочности
системы штамп полупространство
по классическим теориям прочности.
Выводы по главе.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА МОДЕЛИ
ШТАМП ПОЛУПРОСТРАНСТВО.
4.1. Выбор материала. Способ механических испытаний.
4.2. Определение прочностных и упругих характеристик
материала при стандартных испытаниях
4.3. Теоретический прогноз характера зависимости
грузоподъемности системы штамп полупространство от относительного размера структурной ячейки
4.4. Результаты испытаний и их анализ. Сравнение экспериментальных и теоретических данных.
4.5. Определение размера структурной ячейки.
Выводы по главе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Решение этого вопроса, в настоящее время, далеко от совершенства. Ряд известных классических решений теории упругости определяют поля напряжений с особенностями, когда в некоторых зонах деформируемого тела напряжения теоретически принимают бесконечные значения. Если исходить из традиционных представлений сопротивления материалов, можно заключить, что в этих условиях элементы конструкций оказываются неработаспособным при любой нагрузке. Практически этого не происходит. В рамках механики разрушения, исследователи в этой области как правило отталкивались лишь от одного вида концентраторов, обусловливающих появление особенности напряженно-деформированного состояния в устье трещин-разрезов. В этом случае практически определился способ оценки прочности реальных конструкций с трещинами, основанный, в первую очередь, на понятии коэффициента интенсивности напряжений . Однако, проблема прогнозирования прочности элементов конструкций не замыкается только на объектах с трещинами, где реализуется линейное напряженное состояние при растягивающих усилиях. Речь идет об особенностях, возникающих при сжимающих нагрузках. Особенно остро встает вопрос, когда в некоторых зонах конструкций появляется "объемная особенность" те. Выход из данной ситуации, в настоящее время, не намечен ни в литературе по теории упругости, ни в литературе по механике разрушения. Поэтому вопрос дальнейшей разработки и совершенствования обоснованных физико-механических концепций разрушения тел с особенностями до сих пор остается исключительно актуальным. Целью диссертации является разработка физико-механически обоснованного подхода к прогнозированию прочности элементов конструкций из хрупких материалов с объемными особенностями, "работающими" при действии напряжений любого знака. Метод исследования: экспериментально-теоретический, основой которого являются точные аналитические решения пространственных задач теории упругости, систематическое применение понятия концентрации элементарных внутренних усилий, приходящихся на структурную ячейку материала, в сочетании с классическими теориями прочности. Научная новизна состоит в следующем. Получены новые результаты в рамках аналитического решения классической задачи об осесимметричной деформации системы "штамп -полупространство". Теоретически смоделирована трехмерная особенность в напряжениях, для которых получены обозримые, замкнутые аналитические выражения. На базе нового понятия - коэффициента концентрации элементарных усилий, приходящихся на структурную ячейку материала, в сочетании с классическими критериями прочности предложен подход к прогнозу прочности систем с объемными особенностями в напряжениях. Дан теоретический прогноз и выполнена опытная проверка прочности модели с трехмерными особенностями. Практическая ценность работы заключается в следующем. Разработан подход к оценке прочности элементов конструкций с трехмерными особенностями в напряжениях любого знака. Исследована и экспериментально изучена модель пространственно деформируемой системы "штамп - упругое полупространство", позволяющая опытным путем оценивать прочность любых хрупких материалов в деталях с объемными особенностями. Обоснованы и проверены экспериментально масштабно - прочностные эффекты в деформируемых трехмерных системах. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "Прочность материалов и конструкций" ПТУ ПС; на пятьдесят пятой, пятьдесят седьмой и шестьдесят второй научно-технических конференциях с участием студентов, молодых специалистов и ученых ПГУПС, Санкт-Петербург г. ПГАСУ, Санкт-Петербург г. ЧТУ, Череповец г. По материалам диссертации опубликовано восемь работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и перечня используемой литературы; содержит 2 страницы текста, включая рисунков и 9 таблиц. Библиография содержит 3 наименования, из них на иностранных языках. В первой главе проводятся аналитические решения задач теории упругости, выявляющие особенности в напряженном состоянии деформируемых тел.