Geum.ru

Селіванов Михайло Федорович

Вид материалаДокументы

Содержание


Актуальність теми
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Наукова новизна
Практичне значення одержаних результатів.
Апробація результатів дисертації.
Подобный материал:
Селіванов Михайло Федорович. Докритичний розвиток тріщин у в'язкопружних анізотропних тілах при повільній зміні навантаження: дис. канд. фіз.-мат. наук: 01.02.04 / Інститут механіки НАН України ім. С.П.Тимошенка. - К., 2002. - 117 арк., табл. - Бібліогр.: арк. 105-113.


Анотація до роботи:

Дисертаційну роботу присвячено дослідженню напружено-деформованого стану анізотропних в'язкопружних тіл та процесів довготривалого їх руйнування внаслідок розповсюдження тріщини нормального відриву при повільній зміні з часом інтенсивності зовнішнього навантаження. Розглядаються в'язкопружні тіла, реологічні властивості яких є незмінними з часом. В роботі досліджуються ті матеріали, деформування яких можна описати в рамках теорії лінійної в'язкопружності анізотропних тіл. Розв'язання граничних задач в'язкопружності проведено за допомогою принципу Вольтерра та методу операторних ланцюгових дробів.

Питанням розповсюдження тріщин у в’язкопружних середовищах присвячено праці Л.М. Вильямса, М.П. Внука, А.О. Камінського, В.Г. Кнауса, В.В. Кострова, Л.Н. Маккартні, Л.В. Нікітіна, Р.А. Шепері. Причому більшість робіт було виконано для випадку навантаження сталої інтенсивності, а питанням повільного розвитку тріщин в анізотропних тілах при змінному з часом навантаженні була присвячена незначна кількість публікацій. Більшістю дослідників була використана умова малості кінцевої зони біля фронту тріщини (концепція коефіцієнтів інтенсивності напружень).

Актуальність теми. Використання в'язкопружних анізотропних матеріалів для виробництва багатьох промислових виробів призвело до потреби глибшого вивчення процесів їх деформування та руйнування, виникла потреба у прогнозуванні ефективності та термінів їх експлуатації. Практика використання виробів з в'язкопружних анізотропних матеріалів при сталому, монотонному та циклічному навантаженнях показала, що можливі випадки як швидкого руйнування цих конструкцій при робочих навантаженнях так і тривале їх руйнування. Велику роль при використанні в'язкопружних композитів грає можливість керування їх міцністними властивостями шляхом підбору компонентів, зміни мікроструктури, концентрації та анізотропії властивостей. В'язкопружні властивості компонентів, анізотропія та вид зовнішнього навантаження суттєво впливають на довговічність виробів з в'язкопружних композитів. У деяких випадках зона передруйнування не є малою і неможна при розрахунках використовувати концепцію коефіцієнтів інтенсивності напружень. Тому дисертаційна робота присвячена вивченню довготривалого деформування в'язкопружних анізотропних тіл та розповсюдження в них тріщин з розвинутими зонами передруйнування при повільній зміні у часі зовнішніх навантажень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації увійшли у науково-дослідні роботи Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України: тема № д.р. 0197U008131 “Дослідження квазістатичних процесів руйнування та концентрації напружень в анізотропних та неоднорідних матеріалах”, шифр 1.3.1.293; проект державного фонду фундаментальних досліджень № 1.4/116 “Механіка деформування та руйнування в'язкопружних тіл з тріщинами, отворами та включеннями” (1997-1998 роки).

Метою роботи є постановка і розв'язання нових задач теорії лінійної в'язкопружності та механіки руйнування анізотропних тіл у випадку коли тіло містить тріщину нормального відриву з розвинутою зоною передруйнування і знаходиться під дією розтягу змінними з часом зовнішніми навантаженнями; визначення в'язкопружних характеристик армованого матеріалу як однорідного анізотропного середовища виходячи з в'язкопружних властивостей його компонентів; встановлення закономірностей кінетики повільного росту тріщин у в'язкопружних анізотропних тілах і визначення особливостей довготривалого руйнування в залежності від параметрів тріщиностійкості та виду навантаження; оцінка області застосування для задач розглянутого класу теорії визначення напружено-деформованого стану поблизу краю тріщини, яка базується на концепції коефіцієнтів інтенсивності напружень.

Для досягнення мети роботи розвинуто метод операторних ланцюгових дробів, що застосовується при розв'язанні квазістатичних задач теорії лінійної в'язкопружності для анізотропних композитних матеріалів з пружним армуючим компонентом та ізотропним наповнювачем, що виявляє в'язкопружні властивості. Опис в'язкопружного деформування анізотропних матеріалів здійснюється на основі принципу Больцмана-Вольтерра за допомогою інтегральних операторів Вольтерра з дробово-експоненційним ядром Работнова. У якості матеріалів розглядаються анізотропні матеріали з експериментально визначеними в'язкопружними характеристиками а також однонапрямлено армовані та шаруваті композити, що моделюються в'язкопружним анізотропним середовищем з ефективними механічними характеристиками. Дослідження процесу довготривалого руйнування проведено в рамках теорії докритичного розвитку тріщини, запропонованій в роботах А.О. Камінського. Ця теорія базується на модифікованій с-моделі із сталим розміром зони передруйнування та критерії критичного розкриття тріщини. Кінетика зростання тріщини описується нелінійними інтегральними рівняннями.

Наукова новизна. Розв’язані нові плоскі та просторові задачі теорії лінійної в’язкопружності та механіки руйнування в’язкопружних анізотропних тіл у випадку докритичного розвитку тріщини при повільній зміні інтенсивності зовнішнього розтягуючого навантаження. Для розв’язання цієї проблеми в роботі розвинуто ефективний метод операторних ланцюгових дробів. Отримано нові закономірності довготривалого руйнування в'язкопружних анізотропних матеріалів (композитів) внаслідок розвитку в них наскрізних і внутрішніх тріщин з розвинутими зонами передруйнування при повільній зміні у часі монотонно зростаючих та циклічних навантажень.

Достовірність основних результатів та висновків роботи забезпечується: коректністю постановки задач теорії в’язкопружності та механіки руйнування; обґрунтованим аналітичним методом апроксимації в'язкопружних характеристик анізотропного матеріалу; використанням рівнянь докритичного розвитку тріщини, отриманих аналітичними методами, та контролем точності їх розв'язання; погодженням отриманих результатів для ряду частинних випадків (ізотропії механічних властивостей, сталих зовнішніх навантажень) з відомими в літературі даними, що отримано за іншими методиками.

Практичне значення одержаних результатів. Використання в'язкопружних анізотропних матеріалів в промисловості суттєво підвищує технічні та економічні показники виробів з них, безпеку експлуатації конструкцій. Результати дисертаційної роботи дозволяють досліджувати, прогнозувати та оптимізувати механічну поведінку в'язкопружних анізотропних матеріалів при наявності в них дефектів типу макротріщин нормального відриву з немалими зонами передруйнування. Створено алгоритми та програмні комплекси для виконання чисельних розрахунків у широкому діапазоні параметрів тріщиностійкості та навантаження. Отримані в дисертації результати мають прикладне значення для інженерів, що займаються розрахунками міцності і довговічності конструкцій з полімерних композитів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на X науковій школі “Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках” (Крим, Алушта, 2000), на міжнародній конференції “Dynamical systems modelling and stability investigation” (Київ, 2001). В повному обсязі доповідь дисертаційної роботи зроблено на семінарі кафедри теоретичної та прикладної механіки Донецького національного університету, на науковому семінарі відділу механіки руйнування матеріалів та об'єднаному семінарі з наукового напрямку “Механіка руйнування та втоми” Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових робіт [1-9], у тому числі [2-8] у фахових виданнях.