Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.
Инженерный журнал: наука и инновации

Инженерный журнал: наука и инновации №7 2022 (200,00 руб.)

0   0
Страниц128
ID744728
Аннотация«Инженерный журнал: наука и инновации» – научно-практическое издание, в котором публикуются оригинальные (т. е. не опубликованные в других изданиях) статьи, содержащие результаты научных исследований по всем разделам, заявленным в рубрикаторе. Выбор электронной формы издания был обусловлен необходимостью оперативного введения в научный оборот результатов научных исследований, что соответствует тенденции сделать оплаченные государством результаты научного труда общественным достоянием. Это же предполагает выбор редакцией журнала свободного доступа к его контенту.
Кому рекомендованоЖурнал предназначен для научных работников всех рангов, инженеров, практических работников, молодых ученых и аспирантов.
Инженерный журнал: наука и инновации .— Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012 .— 2022 .— №7 .— 128 с. : ил. — URL: https://rucont.ru/efd/744728 (дата обращения: 25.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Инженерный_журнал_наука_и_инновации_№7_2022.pdf
УДК 539.3:539.42 DOI: 10.18698/2308-6033-2022-7-2191 Двухпараметрический критерий разрушения для трещины нормального отрыва © А.М. Покровский, М.П. Егранов МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия Предложен адаптированный для трещины нормального отрыва двухпараметрический критерий максимальных тангенциальных напряжений, учитывающий Т-напряжения. Данный критерий отличается тем, что размеры зоны предразрушения записываются с учетом Т-напряжений, а тангенциальные напряжения в этой зоне приравниваются локальной прочности материала, а не пределу прочности, как это обычно делается. Представлены двухпараметрические критерии разрушения для случая плоского напряженного и деформированного состояний, позволяющие учесть стеснение деформации по фронту трещины. Получены выражения для эффективного коэффициента интенсивности напряжений, в которые кроме коэффициента интенсивности напряжений входит отношение Т-напряжений к пределу прочности. С помощью этих уравнений можно определить наиболее опасную точку фронта трещины и, зная вязкость разрушения материала, оценить трещиностойкость детали с трещиной. В качестве примера использования критерия разрушения рассмотрена полуэллиптическая краевая трещина в растянутой в двух направлениях пластине. Ключевые слова: механика разрушения, Т-напряжения, трещина нормального отрыва, двухпараметрический критерий разрушения, эффективный коэффициент интенсивности напряжений Введение. В последнее время все чаще оценка трещиностойкости и живучести упругих тел с трещинами проводится с использованием не только коэффициента интенсивности напряжений (КИН), но и Т-напряжений. Впервые эти напряжения были предложены М. Вильямсом [1], который получил разложение для описания их поля у вершины трещины. В данное разложение наряду со слагаемыми, зависящими от расстояния до вершины трещины, входит постоянный член, названный Т-напряжение. Такие напряжения лежат в плоскости трещины и не зависят от расстояния до ее вершины. В литературе описаны различные подходы к оценке трещиностойкости и живучести деталей и конструкций с учетом Т-напряжений. В первую очередь нужно отметить исследования M. Вильямса и П. Эвинга, впервые предложивших критерий максимальных тангенциальных напряжений с учетом Т-напряжений для трещины обобщенного нормального отрыва [2]. Взяв за основу подходы Вильямса и Эвинга, Д. Смит с соавторами получил двухпараметрический критерий максимальных тангенциальных напряжений [3]. В работе [4] Ю.Г. Матвиенко предложил критерий осредненных тангенциальных напряжений, в который также входят Т-напряжения. Аятоллахи с соавторами представил энергетическую трактовку Инженерный журнал: наука и инновации # 7·2022 1
Стр.1
А.М. Покровский, М.П. Егранов критерия разрушения с учетом Т-напряжений [5]. Следует отметить, что все рассмотренные критерии введены для трещины обобщенного нормального отрыва, а не для трещины нормального отрыва, хотя трещина такого типа достаточно часто встречается на практике. Поэтому в работе [6] А.С. Чернятин с соавторами предложил методику расчета на живучесть с учетом Т-напряжений сварной трубы с трещиной нормального отрыва. В качестве недостатка указанной работы следует отметить наличие в расчетной модели принятого по работе [7] эмпирического параметра, для определения которого требуется проводить специальное экспериментальное исследование. Таким образом, несмотря на многочисленные публикации, касающиеся Т-напряжений, так и не удалось найти в литературе критерий разрушения, позволяющий оценивать трещиностойкость произвольных деталей со сквозными и несквозными трещинами нормального отрыва на основе общепринятых механических характеристик материала. В связи с этим цель настоящего исследования заключается в том, чтобы на основе известных в литературе подходов сформулировать двухпараметрический критерий разрушения, в который в качестве расчетных параметров входят коэффициент интенсивности напряжений и Т-напряжения по фронту трещины, а в качестве экспериментальных данных — предел прочности в и вязкость разрушения IсK . Критерий разрушения для плоского деформированного состояния. Рассмотрим сначала плоское деформированное состояние (ПДС). В случае сохранения только одного несингулярного члена в разложении Вильямса выражения для напряжений в плоскости трещины на расстоянии от ее вершины, равном размеру зоны предразрушения, будут иметь вид [8]     с где ,,х yxy — осевые и касательное напряжения; K I — КИН   типа I; T — Т-напряжения;  — коэффициент Пуассона; rc — размер зоны предразрушения. Очевидно, что ,,   х yz будут главными напряжениями. Введем для упрощения выкладок обозначение I            Т ).   T  K 2rс . (1) Тогда выражения для главных напряжений можно записать в виде ,, (2 2 Инженерный журнал: наука и инновации # 7·2022 (2)    х  yz xy KK  II    22 TTK rr сс ;; 2 I 2 r ; 0 ,
Стр.2
Двухпараметрический критерий разрушения для трещины нормального отрыва В результате эквивалентное напряжение по теории прочности Хубера — Мизеса [9] с учетом (2) приобретает вид 22 2 экв           2 1 () (    (1 2 ) 2 (1 2 )(1 )ТТ   1 22 2   2  (1 )  (1 2 ) 2 (1 2 ) 2 ТТ Т 22 2 22 2   2 (1   )     2         ТТ(1 2 ) ному уравнению относительно : 22 2 (1 2 )         ТТ(1 2 ) 2 в 2 (1       22 (1 2 )      2 2 22 2 в ) . 2 Пригодный корень данного уравнения имеет вид ТТ Т (1       1 2 (1 2 ) . 2 Приравняв это выражение пределу прочности, придем к квадрат) 0. (3) Определим размер зоны предразрушения аналогично тому, как это делается при вычислении поправки Ирвина на пластическую зону. Также воспользуемся теорией прочности Треска — Сен-Венана [9], учитывая Т-напряжения. Предположим, что T < 0. В этом случае главные напряжения можно записать так:    12 3 сс с KK K Т II I 22 2     Тогда условие прочности будет иметь вид Iс    экв 13  KK Trr 22  сс 2 Iс     ,, 2 rr r     в , где IcK — вязкость разрушения, т. е. критическое значение КИН, полученное при наиболее жестком стеснении деформации, которое реализуется в условиях ПДС. Отсюда следует rс   (1 2 ) 2 2   K  . Т Iс в Инженерный журнал: наука и инновации # 7·2022 3 2 (4)  T .  ) (  )
Стр.3

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.