Применение нелокальных критериев разрушения к образцам с регулярным концентратором напряжения
Авторы: Мосиенко Д.С., Леган М.А.
Опубликовано в выпуске: #9(177)/2026
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Проведена экспериментальная программа по исследованию механических характеристик хрупкого материала гипс Г5. По результатам серий испытаний получены пределы прочности на растяжение и сжатие, модуль упругости и критическое значение коэффициента интенсивности напряжения. Исследовано влияние регулярного концентратора напряжений на прочность образцов, испытанных по схеме модифицированный бразильский тест. Все образцы разрушены в результате образования трещины нормального отрыва, распространяющейся вдоль диаметральной линии, по которой приложена нагрузка, от отверстия к внешней поверхности диска. Увеличение размера отверстия приводит к снижению нагрузки, требуемой для разрушения образцов, демонстрируется масштабный эффект. Выполнены расчеты критической нагрузки с использованием нелокальных критериев разрушения. Результаты расчетов качественно и количественно соотносятся с экспериментальными данными, среднее отклонение между ними составило 4,25 %. Продемонстрирована перспектива развития трехпараметрических критериев разрушения применительно к схемам с регулярными концентраторами напряжения, учитывающим масштабный эффект.
EDN BXSTBF
Литература
[1] Чеврычкина А.А., Груздков А.А., Петров Ю.В. Применение нелокальных критериев разрушения в задачах с неоднородным полем напряжений. Физика твердого тела, 2017, т. 59, вып. 8, с. 1570–1575.
[2] Kurguzov V., Kuznetsov D. Fracture analysis of Brazilian circular hole disk under mixed mode loading. Engineering Fracture Mechanics, 2024, vol. 297, no. 109875, pp. 1–15. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2024.109875
[3] Vullo V. Circular Cylinders and Pressure Vessels. Springer Series in Solid and Structural Mechanics, 2014, vol. 3, 388 p.
[4] Сукнев С.В. Применение методов теории критических расстояний для оценки разрушения квазихрупких материалов с вырезами. Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, 2023, № 1, с. 129–141.
[5] Quinn G.D. Fractography of Ceramics and Glasses. National Institute of Standards and Technology, 2020, 681 p. DOI: 10.6028/NIST.SP.960-16e3
[6] Супрун В.И., Левченко Я.В., Колотовкин А.С., Ворошилин К.С. Влияние масштабного фактора на прочность горных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2023, № 10, с. 5–19.
[7] Shutov A.V., Klyuchantsev V.S. Integral-based non-local approach to ductile damage and mixed-mode fracture. Engineering Fracture Mechanics, 2023, vol. 292, no. 109656, pp. 1–22. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2023.109656
[8] Li J., Leguillon D., Martin E., Zhang X. Numerical implementation of the coupled criterion for damaged materials. International Journal of Solids and Structures, 2019, vol. 165, pp. 93–103. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2019.01.025
[9] Han G., Cai L., Bao C., Liang B., Lyu Y., Huang M., Liu X. Novel Ring Compression Test Method to Determine the Stress‑Strain Relations and Mechanical Properties of Metallic Materials. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2021, vol. 34, no. 109, pp. 1–12. DOI: 10.1186/s10033-021-00622-y
[10] Леган М.А. О взаимосвязи градиентных критериев локальной прочности в зоне концентрации напряжений с линейной механикой разрушения. ПМТФ, 1993, т. 34, № 4, с. 146–154.
[11] Леган М.А. Определение разрушающей нагрузки, места и направления разрыва с помощью градиентного подхода. ПМТФ, 1994, т. 35, № 5, с. 117–124.
[12] Нейбер Г. Концентрация напряжений. Пер. с нем. Москва, Ленинград, Гос. изд-во техн. лит-ры, 1947, 204 с.
[13] Новожилов В.В. К основам теории равновесных трещин. ПММ, 1969, т. 33, вып. 5, с. 797–812.
[14] Whitney J.M., Nuismer R.J. Stress fracture criteria for laminated composites containing stress concentrations. J. Compos. Mater, 1974, vol. 8, no. 3, pp. 253–265.
[15] Leguillon D. Strength or toughness? A criterion for crack onset at a notch. European Journal of Mechanics – A/Solids, 2002, vol. 21, no. 1, p. 61–72. DOI: 10.1016/S0997-7538(01)01184-6
[16] Yarema S.Ya. Stress state of disks with crack, recommended as specimens for investigating the resistance of materials to crack development. Soviet materials science, 1977, vol. 12, pp. 361–374. DOI: 10.1007/BF00716287
[17] Тимошенко С.П., Гудьер Д. Теория упругости. Пер. с англ. 2-е изд. Москва, Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1979, 560 с.