Физическая модель роста хрупкой трещины при динамическом воздействии на статически нагруженный образец с надрезом
https://doi.org/10.31242/2618-9712-2019-24-1-116-122
Аннотация
Предложена модифицированная модель роста динамической трещины в вязкоупругом материале на основе структурного подхода, включающего термокинетическую концепцию С.Н. Журкова и критерий хрупкого разрушения Нейбера–Новожилова. Подход учитывает неоднородную микроструктуру материала и позволяет моделировать стадийность развития трещины, выявляемую фрактографическими исследованиями. Дан анализ основных параметров физически обоснованной модели, апробированной на данных эксперимента по импульсному расклиниванию образцов из полиметилметакрилата с острым боковым надрезом, нагружаемых статическим растяжением в широком диапазоне климатических температур.
Ключевые слова
хрупкое разрушение,
вязкоупругость,
ударное нагружение,
растяжение,
бегущая трещина,
полиметилметакрилат,
модель роста,
трещиностойкость,
высокоскоростная фоторегистрация
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследо- ваний (проект 18-48-140015) и Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук (проект III.28.1.1.) с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Станция натурных испытаний» ИФТПС СО РАН
Об авторах
В. Н. Петров
Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН
Россия
Россия
ПЕТРОВ Виктор Николаевич, научный сотрудник, Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, Россия, 677980, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1, https://orcid.org/0000-0002-2779-4088, v_n_petrov@iptpn.ysn.ru;
В. В. Лепов
Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН
Россия
Россия
ЛЕПОВ Валерий Валерьевич, доктор технических наук, главный научный сотрудник, Институт физико- технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, Россия, 677980, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1, https://orcid.org/0000-0003-2360-7983, wisecold@mail.ru.
Список литературы
1. Братов В.А. Численные модели динами- ки разрушения // Вычислительная механика сплошных сред. 2009. 3(2). С. 5–16. https://doi. org/10.7242/1999-6691/2009.2.3.18.
2. Ha Y.D., Bobaru F. Studies of dynamic crack propagation and crack branching with peridynam- ics // International Journal of Fracture. 2010. 162. P. 229–244. https://doi.org/10.1007/s10704-010- 9442-4.
3. Valeriy Lepov, Albert Grigoriev, Mbelle Samuel Bisong, Kyunna Lepova. Brittle Fracture Modeling for Steel Structures operated in the Extreme // Proce- dia Structural Integrity. 2017. V. 5. Р. 777–784.
4. Лепов В.В., Григорьев А.В., Мбелле С.Б., Сив- цев П.В., Голиков Н.И., Махарова С.Н., Ачикасова В.С., Лепова К.Я. Повреждения и ресурс сталь- ных конструкций, эксплуатирующихся в экстре- мальных условиях // Горный информационно- аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. С. 50–58.
5. Md Raziun Bin Mamtaz. Measurement of Fracture Toughness of Polymethyl Methacrylate (PMMA). Technical Report. Department of Mechan- ical Engineering, Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong, 2016. 20 р.
6. Стухляк П.Д., Букетов А.В., Панин С.В., Ма- рущак П.О., Мороз К.М., Полтаранин М.А., Вухерер Т., Корниенко Л.А., Люкшин Б.А. Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении // Физиче- ская мезомеханика. 2014. Т. 17(2). С.65–83. doi: 10.24411/1683-805X-2014-00057.
7. Головин Ю.И., Тюрин А.И., Бойцов Э.А., Хлебников В.В. Кинетика формирования отпечат- ка и микромеханизмы пластической деформации при динамическом микро- и наноиндентирова- нии ступенчатонарастающей нагрузкой // XV Петербургские чтения по проблемам прочности. Санкт-Петербург, 12–14 апреля 2005 г.: Сборник тезисов. СПб., 2005. С.54.
8. Петров В.Н., Лепов В.В. Критерии оценки трещиностойкости конструкционных материалов // Металлургия машиностроения. 2011. 6. С.12–14.
9. Петров В.Н., Лепов В.В., Семенов Х.Н., Ла- рионов В.П. Энергетический критерий разрушения полимерных материалов для случая комби- нированного статико-динамического нагружения // Физическая мезомеханика. 2002. 4(5). С.67–72.
10. Бартенев Г.М. Прочность и механизм раз- рушения полимеров. М.: Химия, 1984. 280 c.
11. Киреенко О.Ф., Лексовский А.М., Регель В.Р. Фрактографический метод определения условий перехода к хрупкому разрушению в полимерах // Проблемы прочности. 1972. 7. С.60–63.
12. Гольдштейн Р.В., Осипенко Н.М. Разру- шение и формирование структуры // Докл. АН СССР. 1978. 4(240). С.829–832.
13. Гольдштейн Р.В., Осипенко Н.М. Структуры и процессы разрушения горных пород // Построение моделей развития сейсмического процесса и предвестников землетрясений. Вып. 1. М., 1993. С. 21–37.
14. Лепов В.В., Ачикасова В.С., Иванова А.А., Лепова К.Я. Структурный подход к многомасштабному моделированию эволюционных процессов в материалах с внутренней микрострукту- рой // Наука и образование. 2015. №4. С. 82–87.
15. Ayatollahi M.R., Razavi S.M.J., Moghaddam M. Rashidi, Berto F. Mode I fracture analysis of polymethylmetacrylate using modified energy-based models // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18, № 5. С. 53–62. doi: 10.24411/1683-805X-2015-00053.
Рецензия
Для цитирования:
Петров В.Н., Лепов В.В. Физическая модель роста хрупкой трещины при динамическом воздействии на статически нагруженный образец с надрезом. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019;24(1):116-122. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2019-24-1-116-122
For citation:
Petrov V.N., Lepov V.V. Physical Modeling of Brittle Crack Growth for dynamic impact on one-edge tension specimen. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2019;24(1):116-122. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2019-24-1-116-122
Просмотров:
7
Послать статью по эл. почте 