Диаграммы квазихрупкого разрушения трехслойного композита
Распространение трещины, расположенной в прямолинейной узкой прослойке толщины h, окруженной с обеих сторон структурированной средой. Применение модифицированной модели Леонова-Панасюка-Дегдейла для описания процесса разрушения трехслойного композита.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2018 |
| Размер файла | 105,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
ДИАГРАММЫ КВАЗИХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНОГО КОМПОЗИТА
Н.С. Астапов, В.М. Корнев
В последнее время наблюдается повышенный интерес к уточненным расчетам разрушения композиционных материалов с различными неоднородностями. Наиболее часто встречающиеся трещиноподобные дефекты располагаются в композитах по границе раздела сред. Подобный композит может реализоваться, например, в результате сочленения металла с керамикой или в результате сварки трубопровода.
В данной работе исследуется распространение трещины, расположенной в прямолинейной узкой прослойке (материал 1) толщины , окруженной с обеих сторон структурированной средой (материал 2). На бесконечности задано нормальное растягивающее напряжение , действующее по нормали к плоскости трещины. Параметр -- характерный линейный размер структуры -ого материала. Пусть материалы прослойки и окружающей среды отличаются только разными пределами упругости .
Предполагается, что трещина при продвижении не меняет свое первоначально прямолинейное направление. Для упрощения рассматривается плоское напряженное состояние.
Процесс разрушения трехслойного композита описан с помощью модифицированной модели Леонова--Панасюка--Дагдейла, использующей дополнительный параметр -- поперечник зоны пластичности (ширину зоны предразрушения) наиболее слабого материала.
С привлечением необходимого и достаточного критериев разрушения
, (1)
, (2)
(подход Нейбера--Новожилова) построены диаграммы разрушения трехслойного структурированного композита. Здесь - нормальное напряжение на продолжении трещины, и - натуральные числа, - интервал осреднения, - коэффициент поврежденности исходного материала на интервале осреднения, функция - полураскрытие трещины. Через обозначено критическое раскрытие фиктивной трещины для материала 1; при этом раскрытии разрушается структура (волокно) материала 1 в вершине реальной трещины (граничной точке зоны предразрушения).
Поперечник зоны предразрушения отождествляется с поперечником зоны пластичности [1] материала 1 при плоском напряженном состоянии в вершине реальной трещины
. (3)
Неравенство (2) для критического значения параметра превращается в равенство , которое с помощью простейшей аппроксимации полураскрытия фиктивной трещины и коэффициентов интенсивности напряжений приводит к приближенному выражению
(4)
критической длины зоны предразрушения в материале 1.
Неравенство (1) для критических значений и с помощью соотношения (4) и специально сконструированного представления нормальных напряжений на продолжении трещины, порождаемых напряжениями , обращается в равенство
. (5)
Структурные формулы (4)_(5) описывают критическую длину зоны предразрушения и критическое напряжение . Критическое напряжение по необходимому критерию прочности при хрупком разрушении () подсчитывается так
. (6)
Критическое напряжение для трехслойного композита рассчитывается по формуле
, (7)
где параметр характеризует влияние толщины прослойки на разрушение композита. На следующей диаграмме по формулам (5) и (6) построены две крайние сплошные кривые разрушения однородного материала. Средняя сплошная кривая описывают поведение биматериала. Пунктирные кривые построены по формуле (7) и описывают разрушение трехслойного композита в зависимости от толщины прослойки и расположения трещины в прослойке. Все построения проведены при , в двойных логарифмических координатах.
Такие диаграммы выделяют в плоскости параметров нагрузка--относительная длина трещины область устойчивого роста трещины [2]. Аналитически исследовано влияние ширины прослойки в трехслойном композите и расположение трещины в прослойке на устойчивость роста трещины. С помощью диаграмм разрушения проведено сравнение поведения трещины в трехслойном композите с поведением трещины в биматериале и однородном материале.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (коды проектов 10-08-00220, 11-08-00191) и в рамках проекта № 23.16, входящего в программу Президиума РАН.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
трещина трехслойный композит модифицированный
1. Керштейн И. М., Клюшников В.Д., Ломакин Е.В., Шестериков С.А. Основы экспериментальной механики разрушения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989, 140 с.
2. Корнев В.М., Астапов Н.С. Модель разрушения кусочно-однородной среды при расслоении упругопластических структурированных материалов // Механика композиционных материалов и конструкций. 2010. Т. 16. № 3. С. 347-360.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
- Вариант определения напряженно-деформированного состояния упругого тела конечных размеров с трещиной
Изучение процесса разрушения твердых тел при распространении трещины. Возникновение метода конечных элементов. Введение локальной и глобальной нумерации узлов. Рассмотрение модели трещины в виде физического разреза и материального слоя на его продолжении.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.12.2014 Изучение масс-зарядовых спектров многозарядных ионов и морфологии разрушения оптических материалов, при многократном облучении их лучом лазера. Рассмотрение и оценка влияния эффекта “накопления” на морфологию разрушения и на ионизационный состав плазмы.
статья [12,8 K], добавлен 22.06.2015Переменное электромагнитное поле в однородной среде или вакууме. Формулы Френеля. Угол Брюстера. Уравнения, описывающие распространение электромагнитных волн в плоском оптическом волноводе. Дисперсионные уравнения трехслойного диэлектрического волновода.
курсовая работа [282,5 K], добавлен 21.05.2008Энергетическая теория прочности Гриффитса. Растяжение и сжатие как одноосные воздействия нагрузки. Деформированное состояние в стержне. Зависимость компонентов тензора напряжения от ориентации осей. Теория Ирвина и Орована для квазехрупкого разрушения.
курс лекций [949,8 K], добавлен 12.12.2011Статистически неопределимые системы, работающие на растяжение и сжатие. Статистически неопределимые задачи на кручение и изгиб. Метод сил, использование свойств симметрии при раскрытии статистической неопределимости. Физика усталости разрушения.
контрольная работа [241,0 K], добавлен 11.10.2013Создание физической модели деформации материала. Система кластеров структурированных частиц. Описание механики процесса пластической деформации металла при обработке давлением и разрушения материала при гидрорезке на основе кавитации, резонансных явлений.
статья [794,6 K], добавлен 07.02.2014Адгезия и методы ее измерения. Основные свойства силицидов молибдена и защитных покрытий на их основе. Метод акустической эмиссии и его применение для изучения разрушения покрытий и материалов. Получение образцов молибдена с силицидными покрытиями.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.06.2012Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Закон сохранения импульса и сохранения момента импульса. Физический смысл соударения упругих и неупругих тел. Практическое применение физического явления соударения тел. Механический метод разрушения пород.
контрольная работа [240,4 K], добавлен 16.09.2013Понятие фазового перехода и твердой растворимости. Типы фазовых диаграмм. Системы, их значение в микроэлектронике. Фазовые диаграммы, в которых в качестве одной из компонент фигурирует именно кремний. Двухфазная диаграмма и процесс отвердевания.
реферат [1,1 M], добавлен 23.06.2010Историческая справка. Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Распространение в природе. Получение, физические свойства, применение. Метод электролитического осаждения. Построение физико-математической модели. Определение характеристик.
курсовая работа [125,4 K], добавлен 24.12.2005Подготовка нефти к переработке. Вредные примеси в нефтях из промысловых скважин. Методы разрушения эмульсий. Обессоливание и обезвоживание. Нефти, поставляемые на нефтеперерабатывающий завод, в соответствии с нормативами ГОСТ 9965-76. Растворенные газы.
презентация [420,2 K], добавлен 26.06.2014Характеристика процессов структурообразования новой фазы и разрушения связи между частицами, элементами однородных и разнородных систем, как одной из важных проблем физики твердого тела и физико-химической механики. Электроактивационные нанотехнологии.
научная работа [1,7 M], добавлен 17.03.2011Решение проблемы увеличения разрешающей способности микроскопов без разрушения или изменения исследуемого образца. История появления зондовой микроскопии. Атомно-силовой микроскоп и его конструктивные составляющие, обработка полученной информации.
реферат [692,6 K], добавлен 19.12.2015Разработка бронежилетов, с которыми взаимодействуют поражающие элементы с различными скоростями. Оценка стойкости экипировки. Определение кинематических параметров поражающего элемента и характера механизмов поведения и разрушения элементов бронежилетов.
статья [385,0 K], добавлен 29.03.2015Механизмы лазерного разрушения. Высокотемпературные механизмы с участием испарения. Объемное парообразование и кинетика испарения металла. Стационарное движение границы фаз и "оптимальный" режим испарения. Гидродинамика разлета поглощающей плазмы.
контрольная работа [225,5 K], добавлен 24.08.2015Понятие аэрозолей, классификация по агрегатному состоянию, дисперсности и происхождению. Оптические, электрические и молекулярно-кинетические свойства аэрозолей. Микрогетерогенность пены, образование плёнки. Свойства, способы образования, разрушения пен.
презентация [329,5 K], добавлен 17.08.2015Экспериментальное исследование влияния механической нагрузки и акустической эмиссии на скорость коррозионно-механического разрушения стальной проволоки в водном растворе серной кислоты. Строение установки для исследования процессов растворения метала.
статья [150,9 K], добавлен 14.02.2010- Проект защиты металлического трубопровода от электромагнитного влияния тяговой сети постоянного тока
Влияние магистральной электрифицированной железной дороги постоянного тока на металлический трубопровод. Проект электродренажной защиты от коррозионного разрушения сооружения блуждающими токами: распределение токов и потенциалов; выбор варианта защиты.
курсовая работа [237,1 K], добавлен 28.11.2012 Перспективы методов контроля оптической толщины покрытий различного функционального назначения. Контроль толщины оптических покрытий на основе тугоплавких оксидов формируемых методом электронно-лучевого синтеза. Расчёт интерференционных покрытий.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 18.03.2015Особая точность электродинамических приборов, их разновидности и применение для определения тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. Принцип действия ваттметра, устройство магнитоэлектрического логометра, их распространение и применение.
реферат [511,9 K], добавлен 25.11.2010
