Главная > Численный анализ в плоских задачах теории трещин
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

2. Дисковый образец с центральной трещиной на осевое растяжение

Среди известных схем нагружения диска со сквозной центральной трещиной, используемого в качестве образца для экспериментального определения трещиностойкости материалов,

часто встречается схема растяжения его двумя сосредоточенными силами, приложенными в симметричных относительно центра диска точках и действующими перпендикулярно к трещине. Для исследования циклической трещиностойкости листовых материалов применяются [89] дисковые образцы с центральной трещиной, когда нагружение образца осуществляется с помощью сухариков [130]. При расчетах такой способ нагружения образца принято моделировать действием растягивающих сил, приложенных к жестким включениям, причем их радиус равен радиусу внешнего выступа сухарика.

Рис. 50.

Коэффициенты интенсивности напряжений в диске с центральной трещиной и двумя круговыми жесткими включениями при растяжении [131]. Рассматривается упругий изотропный диск радиуса в котором имеются центральная трещина длины 21 и два круговых жестких включения радиуса расстояние между центрами), размещенных на диаметре, перпендикулярном к линии трещины, симметрично относительно центра диска (рис. 50). Введем центральную и связанные с контурами контур трещины; границы верхнего и нижнего включений) локальные системы координат, причем системы совпадают.

На свободных от нагрузки внешней границе диска и контуре граничные условия имеют вид

В силу симметрии жесткие включения не поворачиваются, поэтому

компоненты смещений в локальной системе координат Нагрузка, приложенная к жестким включениям, задана проекциями главных векторов на оси центральной системы координат.

Для составления интегральных уравнений задачи используются комплексные потенциалы напряжений, определяющие напряженно-деформированное состояние плоскости, ослабленной отверстиями и разрезами [95]. В рассматриваемом случае плоскости с трещиной и двумя включениями при граничных условиях (5.22), (5.23) комплексные потенциалы с учетом

симметрии задачи относительно точки О, совпадающей с серединой трещины, имеют вид

Здесь неизвестные функции, определяемые на контурах

Напряжения в плоскости на окружности, соответствующей границе

Если к сплошному диску приложить усилия, обратные по знаку усилиям (5.25), то его напряженное состояние определится функциями [95]

(см. скан)

Складывая их с функциями (5.24)

получаем комплексные потенциалы для диска со свободным от напряжений контуром Необходимо отметить, что интегральные представления (5.26) комплексных потенциалов и не содержат контура интегрирования следовательно, граничное условие на нем удовлетворяется тождественно.

Рис. 51.

Выражая через потенциалы (5.26) по известным формулам [49] соответствующие величины, входящие в условия (5.22) и (5.23) при (условие (5.23) будет выполняться тождественно вследствие симметрии задачи), составляем для определения неизвестных функций систему сингулярных интегральных уравнений, которую в компактной форме можно записать так:

где прямые значения потенциалов при

В левой части второго уравнения системы (5.27) имеется равный нулю оператор

который в совокупности с условием однозначности перемещений (5.1) обеспечивает (см. первую главу) единственность решения системы (5.27) при любой правой части.

В результате численного решения системы интегральных уравнений (5.27) методом механических квадратур определяются

коэффициенты интенсивности напряжений рис. 51 изображено изменение коэффициента интенсивности напряжений толщина образца) при 1,78 и различных расстояниях центра включения радиуса (сплошные линии) до трещины в зависимости от относительной длины трещины Штриховые линии относятся к случаю, когда сосредоточенные силы приложены во внутренних точках диска На рис. 51, а кривые I соответствуют значению кривые

Установлено, что точность численных значений зависит не только от количества узлов коллокации на трещине и на границе жесткого включения но и от геометрических параметров она падает с уменьшением и увеличением Для суждения о точности вычисления проводили при различном количестве узлов коллокации и для таких крайних реальных случаев: первый случай — ; второй случай — ; третий случай — Для первого случая при при при ; для второго случая при при - при при ; для третьего случая при при при

Приведенные данные показывают, что, задаваясь точностью вполне достаточно, чтобы в первом случае, во втором, в третьем.

Анализ результатов [131]. Характер изменения коэффициента интенсивности напряжений с увеличением длины трещины в растягиваемом сосредоточенными силами диске существенно зависит от расстояния точек приложения сил [124] (см. рис. 51). Если то вначале возрастает от нуля при до максимума (тем больше, чем больше а), затем падает до минимума и вновь монотонно возрастает. Разность между экстремальными значениями убывает с увеличением а, так что начиная с относительное отклонение максимального или минимального его значения от среднего

не превышает Таким образом, при можно с достаточным основанием говорить о независимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины в интервале от до (см. рис. 51,б), называемом рабочим интервалом длин трещин. При коэффициент интенсивности напряжений монотонно возрастает с увеличением длины трещины.

Описанная картина в общих чертах не изменится и при наличии жестких включений, влияние которых тем сильнее, чем ближе расположены они к трещине, и приводит, за исключением участка

малых длин трещины, к понижению коэффициента интенсивности напряжений (см. рис. 51). Такое понижение, максимальное при затухает с ростом трещины тем интенсивней, чем короче расстояние а, так что при достаточно больших К влияние близких к трещине включений слабее, чем дальних.

В экспериментальных исследованиях используются два типа образцов [89]: образец с монотонно увеличивающимся по мере роста трещины коэффициентом интенсивности напряжений (см. рис. 51, а, кривая в котором (тип I), и образец с расстоянием (см. рис. 51, а, кривая для которого относительное отклонение в рабочем интервале длин трещин составляет в среднем (тип II). В последнем случае при необходимости допускается также выбирать значение а в пределах

После обработки методом наименьших квадратов результатов вычислений получены следующие аппроксимационные формулы для определения коэффициентов интенсивности напряжений в образце типа I:

в образце типа II

где к — упругая постоянная. Формулы (5.29) и (5.30) определяют значения при принятой расчетной схеме с точностью до в диапазонах изменения 1,56 2,2 и 0,05 0,1.

Следует отметить, что наличие в рассмотренном здесь дисковом образце (тип II) участка стабилизации коэффициента интенсивности (см. первую формулу (5.30), где в котором функция практически не зависит от относительной длины трещины выгодно отличает указанный образец, так как на рабочем интервале (при влияние на процесс разрушения силового фактора исключено и тем самым появляется возможность более эффективно исследовать трещиностойкость материала при действии других факторов, в частности рабочих сред. Это особенно удобно при циклическом нагружении" когда скорость распространения трещины на участке стабилизации постоянна.

1
Оглавление
email@scask.ru