Критерий разрушения, учитывающий двухосное стеснение деформаций по фронту трещины нормального отрыва

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В настоящей статье сформулирован новый критерий разрушения для наиболее часто встречающейся на практике трещины нормального отрыва, основанный на предположении, что тангенциальные напряжения в зоне предразрушения равны локальной прочности материала. При этом размер зоны предразрушения и локальная прочность определены с учетом несингулярных Тхx- и Тzz-напряжений, входящих в асимптотическое распределение напряжений согласно Вильямсу и характеризующих двухмерное локальное стеснение деформации по фронту трещины в трехмерных телах. Получено выражение для эффективного коэффициента интенсивности напряжений, в которое кроме классического коэффициента интенсивности напряжений входят отношения Тxx- и Тzz-напряжений к пределу текучести, что позволяет учесть стеснение деформаций в поперечном (за счет Тxx-напряжений) и в продольном (за счет Тzz-напряжений) направлениях в окрестности фронта трещины. Проведена верификация разработанных программных средств и предлагаемого критерия разрушения. Приведены примеры реализации разработанного критерия для оценки трещиностойкости растянутой в одном и двух направлениях пластины с соосной поперечной сквозной трещиной.

Об авторах

А. М. Покровский

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: pokrovsky@bmstu.ru
Россия, Москва

Ю. Г. Матвиенко

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pokrovsky@bmstu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Черепанов Г.В. Механика разрушения. М.: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2012. 872 с.
  2. Добровольский Д.С. Критерии трещиностойкости нелинейной механики разрушения конструкций // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15. № 2. С. 23.
  3. Вовк Л.П., Кисель Е.С. Моделирование распространения полуэллиптической продольной трещины на внешней поверхности полого цилиндра // Журнал теоретической и прикладной механики. 2021. № 1 (74). С. 5.
  4. Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2020. 208 с.
  5. Williams M.L. On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack // Journal of Applied Mechanics. 1957. V. 24 (1). P. 109.
  6. Покровский А.М., Матвиенко Ю.Г., Егранов М.П. Использование двухпараметрического критерия для прогнозирования траектории роста сквозной трещины в сжатом диске // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 5. С. 43.
  7. Степанова Л.В. Экспериментальное и конечно-элементное определение коэффициентов асимптотического разложения М. Уильямса у вершины трещины в линейно-упругом изотропном материале. Часть II // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2021. № 1. С. 72.
  8. Степанова Л.В. Влияние высших приближений в асимптотическом разложении М. Уильямса поля напряжений на описание напряженно-деформированного состояния у вершины трещины. Часть I // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. 2021. Т. 27. № 4. С. 30.
  9. Nakamura T., Parks D.M. Determination of elastic T-stress along three-dimensional crack front an interaction integral // Int. J. Solid Struct.1992. V. 29. P. 1597.
  10. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 544 с.
  11. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. Основы механики разрушения. М.: Издательство ЛКИ, 2008. 352 с.
  12. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.
  13. Henning S., Kianoush M.-A. On the full set of elastic T-stress terms of integral circular cracks under mixed-mode loading conditions // Eng. Fract. Mech. 2007. V. 74. P. 2770.
  14. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. 448 с.
  15. Orange T.W., Sullivan T.L., Calfo F.D. Fracture of thin sections containing through and part through cracks. Nasa TN D-6305, 1971. 22 p.

Дополнительные файлы


© А.М. Покровский, Ю.Г. Матвиенко, 2023