Разрушение нелинейная механика

Пластическое течение у вершины трещины и критерии нелинейной механики разрушения Распределение напряжений в упругопластической зоне у вершины трещины [c.178]

Давая общую характеристику критериев разрушения, отметим, что, если в качестве критериальной величины взять локальный параметр у вершины трещины (упругое раскрытие на малом расстоянии от вершины трещины, радиус кривизны или деформацию у вершины трещины, угол раскрытия и т.п.), то все они дадут один и тот же конечный результат. Подобные критерии составляют предмет линейной механики разрушения. Линейная механика разрушения относится к задачам о трещинах, поставленных в рамках линейной теории упругости, и оперирует, как правило, с коэффициентами интенсивности напряжений. Нелинейная механика разрушения привлекает в анализ свойства пластичности материала. Это вытекает из необходимости учета пластического течения в окрестности вершины трещины. Критерии нелинейной механики разрушения отличаются большим разнообразием в связи с различием моделей предельного состояния. Критерии, построенные на этой основе, отвечают критериальным величинам, необратимо накапливающимся в ближней и дальней окрестности трещины. В сравнении с критериями линейной механики разрушения, критерии нелинейной [c.157]

Методы определения Кс строго регламентированы [3]. Критерий Кс дает удовлетворительные результаты, когда средние напряжения в ослабленном сечении не превышают предела текучести (ст<0,6ат). При этом размеры пластической зоны должны быть заметно меньше толщины модели (гпл<0,15) и длины трещины (Гпл<0,025 ). В противном случае неустойчивость трещины исследуется в рамках нелинейной механики разрушения, предполагающей наличие в кон- [c.122]

Основные положения. В основе известных расчета на прочность используется линейная механика разрушения. При небольших сравнительно с пределом текучести, разрушающих напряжениях деталь находится в хрупком состоянии. Тогда справедливы асимптотические оценки напряженного состояния в окрестности вершины трещины и расчет на прочность можно вести по известному критерию Ирвина (К < Кс) линейной механики разрушения. С повышением уровня разрушающих напряжений зона пластических деформаций, окружающая вершину трещины, увеличивается в размерах. Если номинальное разрушающее напряжение больше предела текучести, то разрушение можно назвать квазихрупким. При этом асимптотические оценки напряжений у вершины трещины перестают быть справедливыми, понятие коэффициента интенсивности отсутствует и для расчета детали на квазихрупкое состояние требуются другие методы (даваемые нелинейной механики разрушения). На температурной зависимости разрушающего напряжения области хрупкого и квазихрупкого состояний отделяются так называемой второй критической температурой [10], т. е. той температурой, при которой номинальное разрушающее напряжение образца с трещиной равно пределу текучести при данной температуре. Поскольку разрушающее напряжение зависит от длины трещины, то при изменении длины трещины можем получать области хрупких и квазихрупких состояний при одной и той же температуре детали. Следовательно, желателен единый метод расчета для хрупкого и квазихрупкого состояния, поскольку расчет должен предусматривать варьирование длины трещины путем введения соответ- [c.229]

В нелинейной механике разрушения тоже рассматривается пластическая зона шириной у вершины трещины. Предполагается, что внутри этой зоны действует напряжение 5т, а вне трещины и пластической зоны материал пластичен. Расширение пластически деформирующейся области вблизи вершины трещины по мере увеличения приложенного извне напряжения связано с рас- [c.49]

В работе отмечается, что в случае использования в расчетах критериев нелинейной механики разрушения необходимо проводить эксперименты на образцах из тонкого металла (0,05—0,1 толщины элементов), близких к реальным размерам дефектов. В линейной механике разрушения для определения значений кхд применяют образцы больших размеров (0,3— [c.154]

Необходимые для расчета параметры задачи и критериальные условия нелинейной механики разрушения основаны на наличии пластической зоны и учитывают пластические свойства материала. [c.184]

Рассматривая данные задачи, следует помнить, что систематизированный статистический анализ случаев хрупких разрушений деталей машин и элементов конструкций при низких температурах, осуществляемый с единых позиций, дает богатый материал для практического решения многих вопросов. Для принятия действенных мер по повышению хладостойкости конструкций важное значение имеют результаты фундаментальных исследований, направленных на установление физической картины протекающих процессов, а также на поиски различных критериев оценки склонности конструкций к хрупкости с позиций линейной и нелинейной механики разрушения. [c.183]

Аналогично, пластическое деформирование в ближайшей окрестности вершины трещины, а также и вдалеке, приводит к критериям, опирающимся на это пластическое течение, что позволяет на разрушение (в континуальном аспекте) смотреть как на процесс, внешне отражающийся в развитии трещины. В связи с этим мы наблюдаем замещение точечных критериев нелинейной механики разрушения (типа = = и т.п.) на процессуальные , яркое выражение которых мы видим в понятии К-кривых [3]. [c.161]

Уменьшение температуры, увеличение скорости деформирования приводит к расширению области I. Если отображающая точка состояния конструкции с координатами окажется в области I, то расчет следует вести методами линейной механики разрушения, если в области П, то предельное состояние определяется пластическим течением, если в областях III или IV, то приходится привлекать нелинейную механику разрушения. [c.210]

Механика катастроф базируется на следующих традиционных и новых развиваемых методах сопротивления материалов, теории упругости, теории пластичности, теории ползучести, теории усталости, строительной механики, теории пластик и оболочек, теорий прочности, конструкционного материаловедения, физики прочности, динамики машин, вычислительной механики сплошных и дискретных систем, механики жидкостей и газов, теории надежности, линейной и нелинейной механики разрушения, трибологии. [c.76]

Практические успехи в использовании концепции ТПР были бы невозможны без фундаментальных исследований в области нелинейной механики разрушения, проведенных в 70—80-е годы, как в нашей стране, так и за рубежом. Особенно это важно для трубопроводов АЭС, которые в подавляющем числе случаев находятся во время эксплуатации в вязком или квазихрупком состоянии. [c.5]

Критические размеры дефектов в магистральных трубопроводах при штатных режимах эксплуатации оцениваются по уравнениям линейной или нелинейной механики разрушения [11-13, 70, 85, 117, 160, 276]. [c.408]

В линейной механике разрушения, по сути, только один критерий разрушения (3.17) в нелинейной механике разрушения подобных критериев несколько выбор между ними в значительной мере субъективен и опирается главным образом на имеющиеся расчетные и экспериментальные возможности. [c.184]

Остановим здесь свое внимание на некоторых вопросах расчетов на прочность и соотношениях нелинейной механики разрушения. [c.209]

В соответствии с изложенным запасы по критическим температурам хрупкости, разрушающим нагрузкам, напряжениям и деформациям определяют на основе уравнений (5.25)-(5.32) с использованием следующих характеристик разрушения в хрупких состояниях критическим значениям коэффициентов интенсивности напряжений К] (линейная механика разрушения), в квазихрупких (t .2 < I и вязких (I > ) состояниях — по критическим значениям коэффициентов интенсивности деформаций (нелинейная механика разрушения). Разрушающие нагрузки, номи-нальнью и местные напряжения и деформации определяют по величинам К 1с я на основе уравнений линейной и нелинейной механики разрушения. [c.180]

В квазихрупкой области для описания условий разрушения используют методы нелинейной механики разрушения. При этом анализируют деформационные или энергетические критерии разрушения. [c.95]

Естественный переход от линейной к нелинейной механике разрушения осушествляется на основе коэффициента интенсивности деформаций вводимого по аналогии с Ку Условие перехода трещины в нестабильное состояние при этом имеет вид [c.95]

Таким образом, знание статического и динамического напряженно-деформированного состояния, основных повреждающих факторов, кинетики повреждений и определяющих уравнений позволяет перейти к формулировке структуры предельных состояний элементов технических систем в поврежденных состояниях для указанной выше области частот нагружения. При этом предельные состояния элементов характеризуются следующими определяющими несущую способность критериями деформативности и жесткости однократного кратковременного, динамического и длительного статического разрущения, линейной и нелинейной механики разрушения и механики катастроф. [c.122]

В соответствии с этим диаграммы статического, длительного статического и циклического разрушения для нормальных и аварийных ситуаций оказываются непрерывными, а уравнения линейной механики разрушения приобретают частную форму уравнений нелинейной механики разрущения. [c.85]

Изучение процессов циклического разрушения оказалось наиболее эффективным с позиций нелинейной механики разрушения. В ряде случаев полученные закономерности роста трещин использовались для оценки повреждений и прочности несущих элементов высокорисковых объектов, имеющих начальные дефекты. [c.150]

Наряду с анализом существующих и традиционно используемых приемов испытаний и расчетов сварных соединений и конструкций систематизированно изложены современные подходы к постановке расчета сварных соединений с учетом наличия в них несплошностей на основе использования ЭВМ и метода конечных элементов, а также идей линейной и нелинейной механики разрушения, в том числе применительно к случаю страгивания и роста несквозной трещины по толщине элемента. [c.4]

Существенная роль в развитии исследований по статике, динамике, нелинейной механике деформирования и разрушения, для обоснования прочности, ресурса и безопасности принадлежит постоянно взаимодействующим научным центрам и школам нашей страны. [c.109]

В конце 1960-х — начале 1970-х годов большое внимание уделялось развитию линейной и нелинейной механики статического, циклического и динамического разрушения. При этом расчеты трещиностойкости базировались на местных напряжениях и деформациях е , на учете размеров дефектов Р, коэффициентов интенсивности напряжений К] и деформаций температурных условий нагружения 1 [c.113]

Если поврежденные трубопроводы будут оставаться в вязких состояниях, то вместо критерия можно использовать критерии нелинейной механики разрушения 5, J ., при этом значения / р и возрастут. [c.409]

ЭТОМ имеют разработка математических основ и экспериментальные исследования в области линейной и нелинейной механики разрушения, а также распространение механики однократного разрушения на анализ процессов циклического разрушения при упругих и неупругих деформациях. Необходимость совместного рассмотрения вопросов накопления повреждений на базе деформационных критериев при циклическом нагружении и хрупких состояниях основывается на тех наблюдениях за разрушениями конструкций в эксплуатации, когда предварительное циклическое повреждение на определенной стадии приводило к хрупкому разрушению, вызывая наиболее тяжелые аварии на объектах. В публикациях отечественных и иностранных авторов, а также в трудах ряда совещаний, симпозиумов и конгрессов [117, 211, 215] нашли отражение результаты экспериментальных и теоретических исследований закономерностей накопления повреждений в условиях циклического упруго пластического деформирования и критериев разрушения, а также расчетной и опытной проверки прочности и ресурса несущих элементов конструкций при штатных и аварийных режимах нагружения. Развитие работ в этом направлении позволило в нашей стране и за рубежом сформулировать нормативные требования к расчетам прочности по критериям накопления повреждений. [c.150]

Если величина приложенного напряжения близка к пределу текучести материала (5 > 0,6 то пластическая деформация будет идти в большом объеме у верпшны трешины и линейная механика разрушения, в частности, уравнения (2.1.20) и (2.1.21), оказывается неприменимой. Тогда используют нелинейную механику разрушения, учитывающую обшую пластическую деформацию разрушающегося тела. Разрушение в таких условиях типично для многих металлических конструкционных материалов. [c.49]

Существуют несколько критериев разрушения, относящихся к так называемой нелинейной механике разрушения. Можно перечислить наиболее известные - раскрытие в вершине трещины, инвариантный J-интeгpaл, двухкритериальный подход Кб. Однако все они исходят из определенной модели явления разрушения, неизбежно сопряженной с теми или иными ограничениями. И этим ограничениям подвержены также и механические характеристики трещиностойкости, с которыми производятся сравнения расчетных величин для установления факта разрушения. [c.213]

Аналогично критическому коэффшщенту интенсивности напряжений величину 5, в момент перехода к закритическому развитию трепщны, принимают за критическое рас1фытие трещины дс, которое используется в нелинейной механике разрушения как основной параметр вязкости разрушения. Величина 5с связана с следующим выражением [c.50]

На практике [38, 70] для определения количества циклов на стадии стабильного развития трещины производят интегрирование уравнения (4.2). Как это было указано выше, использование только критической длины трещины, найденной через критический коэффициент интенсивности напряжения, в качестве верхнего предела интегрирования, без учета деформационного упрочнения и реальной геометрии трубы, некорректно. Так, прямое использование классических методов линейной механики разрушения для тонкостенных сосудов давления, изготовленных из высоковязких сталей, какими являются современные магистральные трубопроводы, приводит к результатам, не имеющим физического смысла. Так, в работе [74] рассчитанная критическая глубина трещины составляет около 1 км (толщина стенки большинства эксплуатирующихся трубопроводов не превышает 20 мм). Для нахождения верхнего предела интегрирования уравнения Пэриса используем силовой и деформационный критерии линейной и нелинейной механик разрушения [55, 89]. [c.101]

Важной особенностью деформационных характеристик кхд и куес. нелинейной механики разрушения является возможность выполнения расчетов прочности и ресурса на стадии проектирования с использованием фундаментальных характеристик свойств т и / , по которым накоплен значительный экспериментальный материал, отражающий влияние на них основных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Следует принять во внимание, что на базе критериев куд и кхес можно проводить также уточненные проверочные расчеты прочности и ресурса. [c.154]

Анапогично механике разрушения упругих тел метод сечений позволяет получить приближенные решения и в задачах нелинейной механики трещин. Запишем уравнение равновесия в задаче о [c.189]

Распространение усталостной трещины продолжается до тех пор, пока она не достигнет длины, достаточной для начала заюхючительной стадии нестабильного разрушения. Критерии начала этой завершающей стадии различны для хрупкого и пластического состояний. В одном случае они определяются либо на основании критериев линейной и нелинейной механики разрушения, с учетом изменения свойств материала в процессе действия переменных нагрузок, в другом - на основании предельного состояния теории пластичности. [c.406]

Проведение испьгганий образцов с трещиноподобными дефектами в сварных конструкциях в большинстве связано с нелинейной механикой разрушения. Оъясняется это тем, что практически встречающиеся сочетания размеров дефектов и толщин в сварных конструкциях находятся в таком диапазоне, что разрушения наступают, как правило, при уровнях напряжений выше предела текучести. Тем не менее рассмотрение приемов испьгганий сварных соединений в рамках линейной механики разрушения является необходимым. [c.165]

Учитывая, что в нелинейной механике разрушения для области упругопластических деформаций распределения напряжений и деформаций существенно отличаются от упругого случая, по аналогии с (4.28) можно использовать коэффициенты интенсивности напряжений (К ) и деформаций (К/) в упрзтопластической области (или какие-либо другие параметры нелинейной механики разрушения). Тогда для деталей машин и элементов конструкций с исходными трещинами /о можно записать обобщенное уравнение [c.144]

Для ответственных конструкций, подвергаемых соответствующему дефектоскопическому контролю, расчеты прочности имеют целью исютючить возможность образования и развития макротрещин. Вместе с тем в ряде аварийных и катастрофических ситуаций возникает необходимость расчета живучести конструкций на стадии развития трещин. С учетом того, что начальные трещины циклического нагружения возникают в зонах повышенных местных упругих и упругопластических деформаций, такой расчет должен основываться на предварительном исследовании закономерностей развития трещин в заведомо нелинейной постановке. Несмотря на значительные достижения механики разрушения, в настоящее время практически отсутствуют точные решения задач нелинейной механики циклического разрушения для случая, когда размеры зон циклических пластических деформаций превышают размеры трещин. [c.152]

Рассмотренные в этом разделе результаты получены методами линейной механики разрушения. Более точная постановка задачи, даваемая нелинейной механикой разрушения, рас-сматрршается в последующих разделах. [c.78]