Введение к работе
Актуальность проблемы определяется необходимостью более детального изучения прочностных свойств материалов в зонах концентрации напряжений, т.к. именно эти зоны в большинстве случаев являются очагами зарождения макротрещин, приводящих к разрушению конструкций.
Вопрос о локальной прочности материала при неравномерном напряженном состоянии уже более полувека находится в поле зрения специалистов по прочности конструкций. За это время в работах Н.Н.Давиденкова, С.В.Серенсена, Н.Н.Афанасьева, В.П.Когаева, В.С.Стреляева, М.Д.Новопашина и других исследователей сформировался и получил экспериментальное обоснование, а также теоретическое развитие градиентный подход к вопросу о прочности материала в зоне концентрации напряжений. В то ке время для оценки прочности элементов конструкций с концентраторами напряжений в виде трещин развивались другие методы, которые затем составили основу линейной механики разрушения. В настоящее время назрел вопрос о взаимосвязи градиентного подхода к оценке локальной прочности с линейной механикой разрушения, т.к. в том и другом случае имеет место неоднородное напряженное состояние вблизи вершины концентратора или трещины.
Применительно к современным керамическим материалам во многих работах экспериментально показано, что чем больше размер дефектов в виде пор, тем меньше прочность материала. Следовательно, особую актуальность имеет разработка методики использования градиентных критериев прочности для оценки предельно допустимых размеров дефектов в виде пор.
Наконец, в диссертации подробно исследован вопрос о границах применимости градиентных критериев прочности и текучести, который до настоящего времени' практически не обсуждался.
Основные цели работы заключаются в следующем:
- провести всесторонний анализ градиентных критериев прочности и текучести, выявить их возможности и недостатки;
установить взаимосвязь градиентных критериев хрупкого разрушения в зоне концентрации напряжений, с линейной механикой разрушения;
определить границы применимости градиентных критериев прочности и текучести в случае малых размеров концентраторов напряжений;
получить оценки критических размеров дефектов в материале с учетом их геометрической формы, а также заданных прочностных характеристик материала;
с помощью экспериментально обоснованного градиентного критерия текучести попытаться выяснить энергетические закономерности начала пластического течения в зоне концентрации напряжений.
Научная новизна полученных результатов состоит:
в установлении взаимосвязи градиентных критериев прочности с линейной механикой разрушения;
в разработке методики оценки критических размеров дефектов в виде пор без привлечения дополнительных гипотез о наличии вокруг пор кольцеобразных трещин;
- в выяснении энергетической закономерности начала пласти-
, ческого течения в зоне концентрации напряжений;
- в формулировке комбинированного варианта градиентного
критерия прочности.
Практическая ценность работы заключается:
в нахождении конкретного вида связи параметра, используемого в градиентных критериях прочности в качестве характерного размера, с известной характеристикой материала -трещиностойкостью К1о ;
в определении границ применимости градиентных критериев прочности и текучести в случае малых размеров концентраторов напряжений, при нарушении которых получаются явно завышенные значения расчетных предельных нагрузок;
- в разработке методики оценки критических размеров дефектов
в виде пор, т.к. для многих материалов, в т.ч. керамичес
ких, дефекты такого типа определяют их реальную прочность.
Часть результатов, представленных в диссертации, была получена при выполнении хоздоговорной работы, что нашло отражение в отчете по хоздоговору Я 57/91 "Методика оценки критических размеров дефектов с учетом их геометрической формы".
Достоверность полученных результатов подтверждена сопоставлением с уравнениями, известными из линейной механики разрушения, сравнением с экспериментальными данными других авторов, а также рассмотрением целого ряда тестовых задач о концентрации напряжений.
' Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались:
на 23 Всесоюзном научном совещании по проблемам прочности двигателей ( Москва, 1990 г.);
на 2 Сибирской школе по современным проблемам механики деформируемого твердого тела ( Якутск, 1990 г.);
на 9 Зимней школе по' механике сплошных сред ( Пермь, 1991 г.);
на 3 Всесоюзной конференции " Прочность материалов и конструкций при низких температурах " ( Винница, 1991 г.);
на семинарах отдела механики деформируемого твердого тела Института гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН;
в Институте физико-технических проблем Севера СО РАН.
По результатам работы опубликованы две статьи (Л,2J и тезисы четырех докладов [3-6].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 143 страницы, в т.ч. 30 рисунков и I таблица. Список литературы содержит 119 цитируемых работ.
