Применение двухпараметрического критерия разрушения для случая нормального сжатия

Автор: Андрей Игоревич Лутхов

Соавторы: Глаголев Вадим Вадимович

Организация: Тульский государственный университет

Рис. Схема нагружения SLJ соединения

Анализ критического состояния трещин, возникающих при сжатии в однородных материалах, демонстрирует существенные различия в механизмах их образования по сравнению с трещинами, образующимися при растяжении.

Композиты с адгезионными слоями (АС) демонстрируют значительное превышение критического значения J-интеграла трещиноподобного дефекта при поперечном сдвиге (J_IIC), по сравнению с нормальным растяжением (J_IC). Исследование [1] связывает эту особенность с влиянием гидростатического давления, которое оказывает существенное воздействие на АС при нормальном растяжении, в то время как при поперечном сдвиге оно отсутствует. Исходя из установленной зависимости между напряженно-деформированным состоянием вершины трещины, ее относительно малой толщины и величины инвариантного интеграла, как показано в [1], предложен подход декомпозиции инвариантного интеграла на компоненты, каждая из которых отвечает за удельную (к единице поверхности) энергию типа удельной энергии объема и формы. В результате этого подхода был разработан критерий разрушения для материалов, подвергающихся смешанному нагружению I+II. Поскольку гидростатическое сжатие повышает прочность материала, компоненты, отвечающие за удельную энергию типа объема инвариантного интеграла, умножаются на величину сигнатуры гидростатического давления . При нагружении нормальным растяжением и поперечным сдвигом, при условии неотрицательного гидростатического давления, достижение инвариантным интегралом предельных величин J_IC и J_IIC, необходимых для выполнения критерия, выполняется тождественно. В данной работе проанализирована величина инвариантного интеграла при нормальном сжатии J^compr_{_IC}, учитывая предельные величины J_IC и J_IIC, для трещины, представленной математическим разрезом в адгезионном слое композита, обладающего линейно-упругими свойствами.

Для нахождения параметров «разрыхления» критерия разрушения использовались экспериментальные данные, где критическое состояние смешанной моды нагружения реализовано в рамках SLJ соединения, показанного на Рис.

Показано, что разница в критических значениях J-интеграла при нормальном разрыве и поперечном сдвиге окрестности трещиноподобного дефекта АС и влияние гидростатического сжатия приводит к существенной разнице между нормальным разрывом и сжатием.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 26-11-20001, https://rscf.ru/project/26-11-20001/ и Правительства Тульской области в Тульском государственном университете.

1.Глаголев В.В., Лутхов А.И. О критерии прочности соединения пластин внахлест // Известия РАН. МТТ. 2024. № 3. P. 101–111.