Введение
1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования 7
1.1. Критерии разрушения твердых тел 8
1.2. Экспериментальное определение характеристик трещиностойкости 13
1.3. Упрощенные методы оценки трещиностойкости 25
1.4. Численные методы оценки параметров механики разрушения 32
1.5. Расчет НДС за пределом упругости 44
Выводы по главе 1 49
Основные задачи исследования 51
2. Разработка имитационной системы для оценки параметров трещиностойкости 53
2.1. Разработка структурной схемы имитационной системы для оценки параметров трещиностойкости 53
2.2. Верификация метода конечных элементов применительно к задачам механики разрушения 60
2.2.1. Экспериментальные данные и КЭ-модели используемые для верификации метода 62
2.2.2. Анализ результатов 66
2.3. Выбор модели материала 71
2.4. Моделирование продвижения трещины в численном эксперименте 75 Выводы по главе 2 77
3. Выбор и оценка критериев функционирования имитационной системы 80
3.1. Выбор критерия достоверности оценки характеристики трещиностойкости 80
3.2. Выбор критерия старта трещины - формальный подход 86
3.2.1. Критерий разрушающей нагрузки 86
3.2.2. Критерий предельной величины пластической зоны в вершине трещины 89
3.3. Моделирование зоны предразрушения - неформальный подход 92
3.3.1. Анализ существующих моделей зоны предразрушения 93
3.3.2. Оценка размеров зоны пластичности для различных моделей 97
3.3.3. Обобщенная модель зоны предразрушения 101
Выводы по главе 3 105
4. Моделирование натурного эксперимента по оценке параметров трещиностойкости на стандартных образцах 108
4.1. Выбор геометрических параметров модели 108
4.2. Численная оценка характеристик трещиностойкости путем моделирования образца с трещиной 114
4.2.1. Метод податливости 115
4.2.2. Метод секущей 116
4.2.3. По интенсивности напряжений в вершине трещины 126
4.3. Анализ результатов моделирования 127
Выводы по главе 4 132
5. Примеры использования разработанной системы для решения научных и инженерных задач 134
5.1. Моделирование натурного эксперимента по оценке параметров трещиностойкости на компактных образцах 134
5.1.1. Использование образцов типа Шарпи для оценки параметров трещиностойкости 13 5
5.1.2. Натурный эксперимент по оценке параметров трещиностойкости на компактном образце 136
5.1.3. Численное моделирование натурного эксперимента 139
5.1.4. Анализ результатов 143
5.2. Использование предлагаемого подхода для выбора оптимального материала при проектировании 149
5.2.1. Постановка задачи 149
5.2.2. Построение целевой функции для оптимизации 151
5.2.3. Решение задачи и анализ результатов 153 Выводы по главе 5 156
Основные выводы и результаты исследования 158
Литература 160
Приложения 175
Приложение 1. Механические характеристики рассматриваемых материалов и параметры диаграммы деформирования 176
Приложение 2. Оценка вариации экспериментально-определенной вязкости разрушения материалов (К1С) 182
Приложение 3. Результаты оценки К1С на различных режимах работы имитационной систем 86
