Механіка - руйнування - велика енциклопедія нафти і газу, стаття, сторінка 1
Механіка - руйнування
Механіка руйнування виходить з того, що в конструкційному матеріалі, присутній тріщина, існування якої має бути враховано шляхом встановлення допустимих напружень або максимально допустимого розміру тріщини при заданих умовах нагий-ружения і робочих напругах. [1]
Механіка руйнування виходить з того, що в конструкційному матеріалі (наприклад, в стали) присутній тріщина, існування якої має бути враховано шляхом установлений допустимих напружень або максимально допустимого розміру тріщини при заданих робочих напругах. В обох випадках необхідно знати геометрію тріщини і коефіцієнт інтенсивності напружень. [2]
Механіка руйнування вивчає деформування тіл з тріщинами, закономірності розвитку тріщин і ті умови (критерії), які призводять до їх розповсюдження. Останні два десятиліття дослідження з механіки руйнування знаходяться в центрі уваги багатьох вчених - механіків, фізиків, фізико-хіміків, матеріалознавців і інших дослідників, що вивчають проблеми міцності твердих тіл. Використання різноманітних конструкційних матеріалів в авіаційній і космічній техніці, в потужних енергетичних установках і суднобудуванні при екстремальних умовах їх роботи - високих рівнях навантаження і температури, пошуки шляхів підвищення міцності та експлуатаційної надійності багатьох сучасних конструкцій надають цій проблемі особливої актуальності. [3]
Механіка руйнування. що є одним з нових напрямків в механіці суцільного середовища, зародилася на стику з такими фундаментальними науками, як фізика, хімія, матеріалознавство. Використовуючи в своєму розвитку методи і підходи, властиві цим наукам, механіка руйнування вводить також нові підходи і критерії, властиві їй одній. [4]
Механіка руйнування дає лише оціночні критерії для вибору матеріалів; агруженіе при випробуваннях (і на практиці) завжди має бути нижче межі текучості. [5]
Механіка руйнування є феноменологічної теорією; вона ще повинна розвиватися з тим, щоб з її допомогою можна було з великою надійністю вибирати матеріали з високим опором розвитку крихкої тріщини. У зв'язку з цим важливо відзначити, що повинна бути знайдена зв'язок між параметрами механіки руйнування і мікроструктурою металів і сплавів. [6]
Механіка руйнування і теорія міцності композиційних матеріалів на основі полімерів перебуває в стадії становлення. Складність розрахунку міцності пов'язана з більш високою чутливістю полімерних матеріалів в порівнянні з металами до навколишніх умов, масштабного фактору та особливостями будови. [7]
Механіка руйнування вивчає стійкість макротріщин при різних зовнішніх умовах. Але процес руйнування починається з розвитку малих тріщин, який може охоплювати великі періоди часу, що визначається зовнішніми факторами. Зародженням та розвитком субмікротріщини займається фізика, а стійкістю великих тріщин - механіка руйнування. [8]
Механіка руйнування охоплює всі перераховані типи руйнування і дозволяє кількісно визначити опір конструкції швидкому (катастрофічного) руйнування. [9]
Механіка руйнування виходить з того, що опір поширенню тріщини визначається величиною втрати енергії на пластичну деформацію в зоні переднього краю тріщини. Джерелом енергії служить поле пружних напружень у цього краю. На основі теорії пружності лінійна механіка руйнування описує напружений стан у фронту розвивається тріщини. [10]
Механіка руйнування описує умови, необхідні для поширення тріщини. Тріщина або надріз, її імітує, впливає на розподіл напружень поблизу вершини тріщини двояким чином. На рис. 2.1 схематично зображено вершина тріщини і локальні напруги поблизу неї при навантаженні тіла перпендикулярно площині тріщини. Наявність тріщини викликає збільшення локального растягивающего напруги в напрямку 2, причому ступінь цього збільшення зменшується з віддаленням від вершини тріщини у напрямку. Розтягування матеріалу в напрямку 2 супроводжується його стисненням в напрямках 1 і 3 внаслідок ефекту Пуассона, а оскільки напруга в напрямку 2 змінюється уздовж осі 1, то деформації, а, отже, і напруги вздовж осей 3 і 1 непостійні. Сумарний ефект призводить до двох граничних випадків. У першому випадку в поверхневому шарі зразка з тріщиною матеріал знаходиться в плоско-напруженому стані і може вільно деформуватися в бічному напрямку, тоді як в його центрі матеріал знаходиться в плоско-деформованому стані внаслідок обмежень, що накладаються поверхневими шарами. Плосконапряженний матеріал зазвичай руйнується при зсуві під 45 до напряму розтягуючого напруги, тоді як в плоско-деформованої області зсув обмежений і руйнування відбувається в площині, перпендикулярній до чинного напрузі. Тому в поверхневому шарі значно більша ймовірність пластичної течії і отже, більше енергії поглинається при зростанні тріщини, ніж в центрі зразка. В результаті цього при вимірюванні енергії руйнування пластичного матеріалу на однакових зразках різної товщини енергія руйнування з підвищенням товщини зменшується до тих пір, поки ефект плоско-напружених областей не стане мізерно малим, як схематично показано на рис. 2.2. Другий граничний випадок проявляється, коли відношення довжини тріщини до довжини неушкодженого ділянки досить велике, щоб забезпечити руйнування обоазца за рахунок нестабільного поширення тріщини без пластичного деформування всього обсягу неушкодженого зразка. Мінімальні значення поверхневої енергії руйнування виходять, якщо матеріал знаходиться в плоско-деформованому стані і його загальна пластичність пригнічена. [12]
Механіка руйнування в якості критеріальних величин оперує величинами, в які входить довжина тріщини, що дозволяє визначати граничні критичні стани тіл з даними тріщинами, а потім знаходити допустимі розміри тріщин. [13]
Механіка руйнування в широкому сенсі цього поняття включає в себе ту частину науки про міцність матеріалів п конструкцій, яка пов'язана з вивченням несучої здатності тіла як з урахуванням початкових тріщин, так і без нього, а також з вивченням різних закономірностей розвитку тріщин. [14]
Механіка руйнування дозволяє отримати універсальну характеристику міцності конструкцій і споруд, що не залежить від початкової довжини тріщини, яку бажано вводити при розрахунках на міцність. [15]
Сторінки: 1 2 3 4