Без рубрики

Нелокальные критерии разрушения. критерий конечной трещины

С.В. Сукнёв
DOI 10.31242/2618-9712-2018-23-1-67-74

Показать больше

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, Якутск, Россия
[email protected]

Поступила в редакцию 12.03.2018

УДК 539.4

Аннотация. Рассмотрены особенности применения нелокального критерия, основанного на концепции механики конечных трещин, в задаче о прочности твёрдого тела, содержащего концентратор напряжений, при растяжении и сжатии. Этот критерий относится к категории энергетических методов. Подход механики конечных трещин заключается в модификации уравнения энергетического баланса путём использования конечной величины приращения длины трещины вместо бесконечно малого приращения, используемого при вычислении интенсивности высвобождающейся упругой энергии в рамках линейной механики разрушения. Такая модификация линейной механики разрушения позволяет предсказывать наступление предельного состояния (разрушение) в случаях с тупыми вырезами, когда обычная механика разрушения неприменима. Показаны преимущества и ограничения использования критерия конечной трещины. Получены выражения для разрушающего напряжения при растяжении и при сжатии пластины с круговым отверстием. Проведено сравнение результатов расчёта прочности пластин с круговым отверстием по критерию конечной трещины с известными экспериментальными данными, полученными при растяжении композитных пластин, а также с данными эксперимента, проведённого на гипсовых плитах при сжатии. Показано, что для некоторых материалов критерий конечной трещины может быть успешно использован для описания влияния размера отверстия на начало разрушения у контура отверстия, и для оценки критического размера дефекта при сжатии, наряду с другими нелокальными критериями (критерий средних напряжений, критерий напряжений в точке, критерий фиктивной трещины). Однако его применение для других материалов позволяет получить лишь качественные оценки разрушающего напряжения.

Ключевые слова: твёрдое тело, трещина, концентрация напряжений, разрушение, нелокальные критерии.

Природные ресурсы Арктики и Субарктики, Том 23, №1, 2018,  с.67. УДК 539.4 

Список литературы
  1. Сукнёв С.В. Нелокальные критерии разрушения. Критерий средних напряжений // Наука и образование. – 2007. – № 1. – С. 28–33.
  2. Сукнёв С.В. Нелокальные критерии разрушения. Критерий напряжений в точке // Наука и образование. – 2008. – № 1. – С. 27–32.
  3. Сукнёв С.В. Нелокальные критерии разрушения. Критерий фиктивной трещины // Наука и образование. – 2009. – № 1. – С. 29–36.
  4. Leguillon D. Strength or toughness? A criterion for crack onset at a notch // Eur. J. Mech. A/Solids. – 2002. – Vol. 21, No. 1. – P. 61–72.
  5. Pugno N.M., Ruoff R.S. Quantized fracture mechanics // Philos. Mag. – 2004. – Vol. 84, No. 27. – P. 2829–2845.
  6. Taylor D., Cornetti P., Pugno N. The fracture mechanics of finite crack extension // Eng. Fract. Mech. – 2005. – Vol. 72, No. 7. – P. 1021–1038.
  7. Yavari A., Wnuk M.P. Finite Fracture Mechanics for fractal cracks // IUTAM Symposium on Scaling in Solid Mechanics. Iutam Bookseries, vol. – Dordrecht: Springer, 2009. – P. 223–231.
  8. Carpinteri A., Cornetti P., Sapora A. Brittle failures at rounded V-notches: a finite fracture mechanics approach // Int. J. Fract. – 2011. – Vol. 172, No. 1. – P. 1–8.
  9. Sapora A., Mantič V. Finite Fracture Mechanics: a deeper investigation on negative T-stress effects // Int. J. Fract. – 2016. – Vol. 197, No. 1. – P. 111–118.
  10. Weißgraeber P., Leguillon D., Becker W. A review of Finite Fracture Mechanics: crack initiation at singular and non-singular stress raisers // Arch. Appl. Mech. – 2016. – Vol. 86, No. 1–2. – P. 375–401.
  11. Strobl M., Dowgiałło P., Seelig T. Analysis of Hertzian indentation fracture in the framework of finite fracture mechanics // Int. J. Fract. – 2017. – Vol. 206, No. 1. – P. 67–79.
  12. Martin E., Leguillon D., Carrère N. Finite Fracture Mechanics: a useful tool to analyze cracking mechanisms in composite materials // The structural integrity of carbon fiber composites. – Cham: Springer, 2017. – P. 529–548.
  13. Седов Л.И. Механика сплошной среды. – М.: Наука, 1984. – Т. 2. – 560 с.
  14. Shaw M.C. A critical review of mechanical failure criteria // Trans. ASME. J. Eng. Mater. and Technol. – 1984. – Vol. 106, No. 3. – P. 219–226.
  15. Daniel I.M. The behavior of uniaxially loaded graphite/epoxy plates with holes // 2nd Int. Conf. on Compos. Mater. – Toronto, 1978. – P. 1019– 1034.
  16. Hyakutake H., Hagio T., Nisitani H. Fracture of FRP plates containing notches or a circular hole under tension // Int. J. Pressure Vessels and Piping. – 1990. – Vol. 44, No. 3. – P. 277–290.
  17. Сукнев С.В., Елшин В.К., Новопашин М.Д. Экспериментальное моделирование процессов трещинообразования в образцах горных пород с отверстием // ФТПРПИ. – 2003. – № 5. С. 47–54.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.