Физико-механическое моделирование процессов разрушения

Карзов Г. П., Марголин Б. 3., Швецова В. А. Физико-механическое моделирование процессов разрушения— СПб.: Политехника, 1993. — 391 с.

Рассмотрены процессы повреждения и разрушения материалов и элементов конструкций и формулировки критериев разрушения на основе подхода, включающего механику деформируемого твердого тела, механику разрушения и физику прочности и пластичности. Приведены подходы к описанию кинетики трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружениях элементов конструкций. Рассмотрены методы и алгоритмы численного решения упруговязкопластических задач при квазистатическом (длительном и циклическом) и динамическом нагружениях. Основу книги составили результаты, полученные авторами.

Книга предназначена для специалистов, занимающихся вопросами разрушения, прочности и долговечности материалов и конструкций, а также для преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей вузов.

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ. АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ КАК ОСНОВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
Глава 1. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ
1.1. МЕТОД РАСЧЕТА НДС ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ (МОНОТОННОМ И ЦИКЛИЧЕСКОМ) НАГРУЖЕНИИ В СЛУЧАЕ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО, вязкоупругого И УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА
1.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
1.1.2. УЧЕТ ИСТОРИИ НАГРУЖЕНИЯ
1.1.3. МАТРИЧНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯ СВЯЗИ МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ
1.1.4. РАСКРЫТИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
1.1.5. УЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
1.1.6. ФОРМУЛИРОВКА ЛИНЕАРИЗОВАННОМ ЗАДАЧИ МКЭ
1.1.7. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ
1.2. МЕТОД РАСЧЕТА НДС ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ В СЛУЧАЕ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА
1.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЯ ПЛОСКИХ СЕЧЕНИЙ В МКЭ
1.4. РЕШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ МОДЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ
1.4.1. ДЕФОРМИРОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА С КРУГОВЫМ НАДРЕЗОМ ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ
1.4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ НАГРУЖЕНИИ
1.4.3. КОЛЕБАНИЕ СТЕРЖНЯ И БАЛКИ
1.4.4. ДЕФОРМИРОВАНИЕ ДИСКА С ОТВЕРСТИЕМ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
1.4.5. ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРУЖЕНИИ
1.5. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Глава 2. РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ СТАТИЧЕСКОМ И ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИЯХ
2.1. ХРУПКОЕ РАЗРУШЕНИЕ
2.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.1.2. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОМУ ОПИСАНИЮ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ОЦК МЕТАЛЛОВ
2.1.2.1. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.2.2. ФОРМУЛИРОВКА КРИТЕРИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.3. АНАЛИЗ КРИТИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.3.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ, ПРИВОДЯЩЕГО К ОБРАЗОВАНИЮ СУБСТРУКТУРЫ В МАТЕРИАЛЕ, НА Sc
2.1.3.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ НА Sc В СЛУЧАЕ ОТСУТСТВИЯ ДЕФОРМАЦИОННОЙ СУБСТРУКТУРЫ В МАТЕРИАЛЕ
2.1.4. АНАЛИЗ УСЛОВИЯ ЗАРОЖДЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.1.4.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1.5. НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
2.2. ВЯЗКОЕ РАЗРУШЕНИЕ
2.2.1. ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ВЯЗКОГО ВНУТРИЗЕРЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ПО МЕХАНИЗМУ ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ПОР
2.2.1.1. ЗАРОЖДЕНИЕ ПОР
2.2.1.2. РОСТ ПОР И МОДЕЛИ ВЯЗКОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.2.2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЯЗКОГО ВНУТРИЗЕРЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.2.2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КРИТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ОТ ЖЕСТКОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЛОТНОСТИ ВКЛЮЧЕНИЙ
2.2.2.3. РАСЧЕТ ... ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
2.3. УСТАЛОСТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ
2.3.1. НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ УСТАЛОСТНОМ РАЗРУШЕНИИ
2.3.2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.3.2.1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ФОРМУЛИРОВКЕ КРИТЕРИЯ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.3.2.2. ДЕФОРМАЦИОННО-СИЛОВОЕ УРАВНЕНИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ
2.3.2.3. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПРИ ДВУБЛОЧНОМ НАГРУЖЕНИИ
2.4. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Глава 3. РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ (СТАЦИОНАРНОМ И НЕСТАЦИОНАРНОМ) НАГРУЖЕНИЯХ
3.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
3.2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕЖЗЕРЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ
3.2.1. ЗАРОЖДЕНИЕ ПОР
3.2.2. РОСТ ПОР
3.2.3. АНАЛИЗ МИКРОПЛАСТИЧЕСКОИ НЕУСТОЙЧИВОСТИ
3.2.4. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ
3.3. С РЕШЕНИЕ УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА
3.4. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ЖЕСТКОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.4.2. ЦИКЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ
3.5. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Глава 4. РАЗРУШЕНИЕ ТЕЛ С ТРЕЩИНАМИ: МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАГРУЖЕНИЯ
4.1. РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
4.1.1. ОСНОВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РОСТА УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
4.1.2. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА КИНЕТИКИ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
4.1.2.2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИН
4.1.2.3. ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИИ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ УЗЛАХ
4.1.2.4. ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН
4.1.3. МЕТОД РАСЧЕТА ТРАЕКТОРИИ ТРЕЩИНЫ И ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ
4.1.4. МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ
4.1.4.2. АНАЛИЗ УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ВЫСОКОГРАДИЕНТНЫХ ПОЛЯХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
4.1.4.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ ПРИ НАГРУЖЕНИИ ПО I МОДЕ
4.1.4.4. АНАЛИЗ НЕСТАБИЛЬНОГО РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ
4.1.4.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ СОВМЕСТНОМ НАГРУЖЕНИИ ПО I И II МОДАМ
4.2. СТАТИЧЕСКАЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ
4.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ СТАТИЧЕСКОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
4.2.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
4.3. СУБКРИТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИНЫ
4.3.1. МЕТОД АНАЛИЗА РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ ХРУПКОМ РАЗРУШЕНИИ
4.3.1.2. СТРАГИВАНИЕ ТРЕЩИНЫ
4.3.1.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ
4.3.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРТ
4.3.1.5. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ
4.3.1.6. ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ
4.3.2. МЕТОД АНАЛИЗА СУБКРИТИЧЕСКОГО И ЗАКРИТИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ ВЯЗКОМ РАЗРУШЕНИИ
4.3.2.1. СУБКРИТИЧЕСКИЙ РОСТ ТРЕЩИНЫ
4.3.2.2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ...
4.3.2.3. РАСЧЁТ ПРЕДЕЛЬНОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТЕЛА С ТРЕЩИНОЙ (НАГРУЗКИ)
4.3.2.4. ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИНЫ
4.4. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Глава 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
5.1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
5.1.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОН
5.1.3. РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСН
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В ТОЛСТОЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
5.2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ ОСН
5.2.1.1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИДЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ СВАРКЕ
5.2.1.2. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ ОСН В ТИПОВЫХ СВАРНЫХ УЗЛАХ
5.2.1.3. СОПОСТАВЛЕНИЕ ОСН, ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ И РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ
5.2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКТИВНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
5.2.2.1. РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ СВАРКОЙ ШТУЦЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
5.2.2.2. РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ВЫЗВАННЫХ СВАРКОЙ ЗАДЕЛОК
5.2.2.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКТИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ; СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И РАСЧЕТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.3. АНАЛИЗ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СВАРНЫХ УЗЛОВ ТОЛ СТОЛ ИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
5.4. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Глава 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ТЕРМОСИЛОВОМ ДЛИТЕЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ
6.1. методика РАСЧЕТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЫ
6.1.1. МЕТОД РАСЧЕТА СОБСТВЕННЫХ ОН И ДЕФОРМАЦИЙ
6.1.2. МЕТОД РАСЧЕТА ОБЩИХ ОН
6.1.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСТАТОЧНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
6.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВЫХ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ
6.1.5. ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ НА ПЛАСТИЧНОСТЬ СТАЛИ ПРИ МЕДЛЕННОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ
6.2. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ
6.2.2. РАСЧЕТ ОБЩИХ ОН
6.2.3. РАСЧЕТ КИНЕТИКИ НДС ПРИ ВЗАИМОДЕИСТВИИ ОСТАТОЧНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
6.2.4. РАСЧЕТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ
6.3. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КОЛЛЕКТОРОВ
6.3.2. ВЛИЯНИЕ НТО НА ОБЩИЕ ОН
6.3.3. КИНЕТИКА НДС ПРИ ВЗАИМОДЕИСТВИИ ОСТАТОЧНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ НТО
6.3.4. РАСЧЕТ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ НТО
6.4. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Физико-механическое моделирование процессов разрушения

Оглавление