ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ РАЗРУШЕНИЯ, УЧИТЫВАЮЩИЙ ДВУХМЕРНОЕ СТЕСНЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПО ФРОНТУ ТРЕЩИНЫ СМЕШАННОГО ТИПА

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В настоящей статье предложен новый критерий разрушения для трещины смешанного типа (тип I + тип II), основанный на предположении, что максимальные 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 разложение функции напряжений Вильямса. Использование в расчете Тхx- и Тzz-напряжений позволяет описать двухмерное локальное стеснение деформации по фронту трещины в трехмерных телах. В полученное выражение для эффективного коэффициента интенсивности напряжений (КИН), кроме KI и KII входят отношения Тxx- и Тzz-напряжений к пределу текучести, что позволяет учесть стеснение деформаций в поперечном и продольном направлениях фронта трещины соответственно. Приведен пример реализации разработанного критерия применительно к определению разрушающей нагрузки растянутой пластины со сквозной наклонной трещиной. Представлены зависимости Тxx- и Тzz-напряжений по толщине пластины для различных углов наклона трещины и толщин пластины. Показано, что увеличение толщины пластины и уменьшение угла наклона трещины приводят к снижению разрушающей нагрузки.

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. Erdogan F., Sih G.C. On the Crack Extension in Plates under Plane Loading and Transverse Shear // Journal of Basic Engineering. 1963. V. 85 (4). P. 519.
  2. Черепанов Г.В. Механика разрушения. М.: Изд-во: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2012. 872 с.
  3. Williams M.L. On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack // Journal of Applied Mechanics. 1957. V. 24 (1). P. 109.
  4. Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2020. 208 с.
  5. Belova O.N., Stepanova L.V. Cofficients of the Williams power expansion of the near crack tip stress field in continuum linear elastic fracture mechanics at the nanoscale // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022. T. 119. 103298.
  6. Stepanova L.V., Belova O.N. Stress intensity factors, T-stresses and higher order coefficients of the Williams series expansion and their evaluation through molecular dynamics simulations // Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2022. V. 30 (15). P. 1. https://doi.org/10.1080/15376494.2022.2084800
  7. Aliha M.R.M., Ayatollahi M.R., Smith D.J., Pavier M.J. Geometry and size effects on fracture trajectory in a limestone rock under mixed mode loading // Eng. Fract. Mech. 2010. V. 77. P. 2200.
  8. 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.
  9. Покровский А.М., Матвиенко Ю.Г. Критерий разрушения, учитывающий двухосное стеснение деформаций по фронту трещины нормального отрыва // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 2023. № 4. С. 34.
  10. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. Основы механики разрушения. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 352 с.
  11. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 544 с.
  12. Справочник по коэффициентам интенсивнорсти напряжений: В 2-х томах. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. 448 с.
  13. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.
  14. Морозов Е.М., Муземнек А.Ю., Шадский А.С. ANSYS в руках инженера: Механика разрушения. М.: ЛЕНАНД, 2008. 456 с.

Дополнительные файлы


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