1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Проблемы машиностроения и надежности машин
  4. № 4, 2023

Проблемы машиностроения и надежности машин, 2023, № 4, стр. 34-44

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

А. М. Покровский 1, *, Ю. Г. Матвиенко 2

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Москва, Россия

2 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
Москва, Россия

* E-mail: pokrovsky@bmstu.ru

Поступила в редакцию 21.11.2022
После доработки 11.04.2023
Принята к публикации 20.04.2023

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.

Ключевые слова: механика разрушения, коэффициент интенсивности напряжений, Т-напряжения, критерий разрушения, трещина нормального отрыва

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 материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Проблемы машиностроения и надежности машин

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал