Прочность листовых материалов с трещинами при двуосном растяжении тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

РГ6 од

АКАДЕМИЯ НАУК УКТУИЗД

2 О ШОП ШШЬпуг проблем ирочноста

На правах рукописи

ЗАГОГНЯК Слог Васильевич

ПРОЧНОСТЬ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ТШОТШИ ПРИ ДВУХОСНОМ РАСТЯПСНЩ1

01.02,05 - Дшамтса, прочность игезш, приборов и аппаратур?

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1993

Работа выполнена в Институте проблем прочности АН Украины

академии АН Украины А.А.ЛЕБВДЕВ

доктор технических наук А.В.БОЙКО

доктор технических наук А.Л.ШЙСТРЕНКО кандидат технических наук В.М.ЧУПКО

Киевский институт инженеров гравданской авиации

Защита состоится ^а^о ^-«-5-._1993г. в __часов

на заседании специализированного совета Д OI6.33.OT при Институте проблем прочности АН Украины в помещении конференц-зала Института /252014, Ниев, ул.Тимирязевская, 2/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем прочности АН Украины.

Автореферат разослан "¿Д" 1993 года.

Научный руководитель: Научный консультант: Официальные оппонент:

Ведущая организация:

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ специализированного совета

доктор технических наук £>77/' Ф.Ф.ГИ1ШЖ

ОЩЛЯ ХАРАШШСТШ РАБОТЫ

Актуальность работы. Возрастающие требования к надекности и долговечности современных машин предопределяет актуальность исследований, направленных на развитие достоверных методов прогнозирования несущей способности наиболее ответственных элементов конструкций, в том числе при наличии в них дефектов типа трещин. Во шогих машинах и сооружениях такие элементы выполнены тонкостенными в виде пластин и оболочек, работающих, как правило, в условиях двухосного растяжения. Методы расчета этих "ломзнтов на етвучзсть базируются в основном на использовании концепций Гри^итса и Ирвина-ОровЕна, полностьп игнорируя гл и пни о второй кошоненты тензора напряжений /в плоскости трецинц/. Результаты экспериментальных работ по этоЯ проблеме ограничении противоречивы и нэ позволяют сделать физически обоснованных обобщений. Задача усложняется еще и тем, что больпзнство листовых конструкций изготовлены из высокошгастичных гатериатов, а традиционнее аналитические и численные изтодц реаенип упруготастичзскнх задач нз-ханики трещин дане в простейших постановках весьма трудоемки и, как правило, не доступны для ннкенерния расчетов, постановка пе соответствующих экспериментов требует пршгзнзния специального /не стандартного/ оборудования.

Цель диссертации - развитие 1?зтода и средств испытаний листовых материалов в условиях, иытируящнх работу тонкостенных элементов конструкций, изучение и описание особенностей развития дефектов типа трещин в листовых материалах в связи с влиянием вида напряженного состояния. Средствам достиквния указанной цели явились оптимизация выбора катодов решзвдя краевых задач для упруго-пластических тел с тресданаш, совершенствование экспериментальной техники для испытаний тонкостенных элешнтов н ия гаделей при* максимальном прийти гении условий экспэримэнта к эксплуатационным, в первую очередь, по виду напрякеннопо состояния.

Научная новизна диссертеиич. Получены новые данныэ о трзед-ностойкости листовых материалов при двухосном растяжении с использованием достоверных способов испытаний и расчетных катодов юта-ники улругопластического разрушения. Было нено теоретическое обобщение полученных экспериментальных результатов. Получил дальнейшее развитие метод для изучения упругопластического разрушения чистовых материалов гри двухосном нагружении. Численные методы

механики трещин /сингулярных интегральных уравнений и коночных элементов/ адаптированы к решению соответствующих краевых задач применительно к используемо^ при испытаниях "юнкшшстовоц/ образцу. Выполненный цикл расчетных и экспериментальных исследований позволил уточнить деформационную модель разрушения.

Практическая ценность диссертации. Исследовано предельное состояние тонких пластин с трещинами из алюминиевых сплавов и установлена связь кзвду параметрам! напряженно-деформированного состояния на удалении от "трещины и в окрестности ее вершины. На основании результатов испытаний показано, что существует характерная для кавдого материала практически линейная зависимость критического раскрытия трещины от вида напряженного состояния в локальной зоне у ее вершины трещины. Указанные зависимости могут быть использованы в качестве представительных характеристик тре-[диностойкости материала данной толщины. Обоснованы рекомендации по прогнозированию несущей способности тошшстенных элементов конструкций. Развиваемый метод представляется весьма перспективным' с точки зрения максимального приближения /по ви/ту напряженного состояния/ условий лабораторных испытаний к реальным режимам эксплуатации конструкционного элемента.

Апробация работы. Основные материалы диссертации опубликованы в работах /!/.../Ъ/. По методическим разработкам получено положительное решение Госкошзобретений о вцааче патента /6/. Результаты работы докладывались на 1П Всесоюзном симпозиума "Трещиностойцосгь материалов и элементов конструкций" Дитошр, 1990/; Мевдународной конференции "Заровдение и рост трацин в ызтштяах к керамика" /Варна, 1991/; ХУТТ Научной конференции молодых ученых Института механики АН Украины /Кийлов, 199?/; 1У Симпозиума "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряненном состоянии" /Севастополь, 1992/; семинарах отдела статической прочности и пластичности конструкционных материалов Института проблем прочности АН Украины /1989.,ЛЭ93/.

Структура и обьви работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из наименований и содержит 125 страниц машинописного текста, 47 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАЮТЫ

В первой главе сделан обзор литературы по основным вопросам, затронутым в диссертации. Приведен подробный анализ гиспе-

«ментального оборудования, использующегося для испытания тонко-¡тонных элементов в условиях двухосного нагрукения. Рассмотрены ¡опросы, связанные с развитием основных методов решения плоской ¡адачи механики трещин, а также опубликованный данные о влиянии ¡вухосности напряженного состояния на параметры разрушения. Опи-:аны наиболее широко применяемые критерии разрушения тал с тре-¡инами.

Во второй главе представлен используемый в настолщой работе засчетно-экспериментальный метод для изучения различных аспектов зазрушешя листовых конструкционных материалов при двухосном статическом и циклическом нагружениях. Идея этого метода заключает-:я в установлении связи напряженно-деформированного состояния з зершне трещины с. перемощениями на границе окрудащеЧ ее области. ?акой подход отличается от традиционных, когда параметры разрупе-1ия связывают с напряжениями на периферии рабочей части образца, ¡ибо напряжения?«! на бесконечности. Преимущество развиваемого в 1астоящей работе подхода состоит в том, что дл« реальных конст-эукций из-за существенной неоднородности поля напряжений модель зесионечной шастаны является грубым приближением, а сами напряжения определяются, как правило, недостаточно точно. В то лее врз-дл практически всегда представляется возможность изморить перемещения на границе небольшой по размерам области, окружающей трещц-)у. Тогда при наличии данных о трещиностошости материала в усло-зиях, адекватных имеющим место в конструкции, легко прогнознро-зать поведение трещины.

Реализация .указанного метода предполагает использование специального устройства, прообразующего одноосное усилие, развиваемое простейшчш испытатеяьными машинами ил» прессом, в двухосное растяжение плоского образца с контролируемыми перемещениям! границы его рабочей части. Устройство /рис.1/, позволяющее реализовать данный вид испыаний, содержи1"1 соосно установленные пуансон 9, опору 4 и захват 5, выполненный в виде шарннрно соединенных мелщу собо« посредством центрирующего устройства Ю, размз-ценного со стороны пуансона, отдельных секторов. Пуансон изготав-швается с торцевым цилиндрическим выступом, который контактирует с радиально расположенными секторами, взаимодейс^вувшими с опорой по внешней поверхности комической Лормы. По периметру захвата п калдом секторе установлены на резьбе параллельно оси пуансона пальцы 13 для крашения образца б. В качестве .упорных

а230

Рис.1. Устройство для испытания тсских образцов при двухосном р2стякении»

Ркс»2. Распределение переш-щвшй не граница круговой пластины с трещиной.

• 0,Ю 0,й

осе

№

• .

г 0 .О-- —

& у

V о

О О^г 0,03 (3 {6

Рис.3. Зависимость предельных перемещений %Лот и!?/» - = -0,2; * -£/Ц = 0,3; о -

¿'Л/РХ*?.1'*-0*'

6г

ад

—г --

X' 'А Л

у у. ✓ / X

У а /О

Кб

Рис.4. Зависимость прадельно-' >амет-

Зозна-5.3/.

го значения ру <5 от параиет-■ра дв^хосности /обозн

чения те га, что и на рис.

мзитов используются призмы I, зафиксированные на сменных вклоды-зах 2 в опоре. Положение призм по отношению к захвату и опоре выбиралось на основании кинематического анализа системы образец-захват-опора так, чтобы реализовать заданное распределение перемещений на границе рабочей части плоского образна.

Описанное приспособление работает следующим образом. Образец из листового материала /3/ прикрепляют к секторам захвата с по-ьотцыэ пальцев, которые устанавливают в соответствующие отверстия образца, и с помощьо центрирующего устройства гайками фиксируют строго симметричное положение секторов относительно оси пуансона. Палее захват с образцом устанавливают конической поверхностью на круговую опору со сменными вкяадыяами, позволяющими варьировать геометрическими параметрами опоры, а, следовательно, обеспечивать двухосное растяжение образца при заданном отношении перемещений по главным осям дефоргарования. Захват равномерно нагружается по внутреннему контуру при помощи пуансона. Поворачиваясь, захват упирается своей внутренней поверхностью в круговую заточку пуансона» при этом образоц подвергается двухосному растяжению с контролируемыми перемещениями на границе рабочей части образца.

Используемый 1.этод испытаний получил в настоящей работе достаточно широкое развитие. Кроме экспериментального подтверж -пения работоспособности и высокой производительности уже созданного устройства, разработана серия устройств, позволяющих расширить диапазон проводимых экспзришнтов на область усталостного разрушения, повысить инфэрг-атнвноегь испытаний. Следует особо выделить вариант устройства /о/, использование которого позволяет в испытываемом образце циклически осуществлять поворот плавных осей при неизмзачше соотноаении напряжений и и:' уровне. Кроме этого, усовершенствован образец для испытаний. Мост о отметить ого последний вариант, где са счет выполненных прорезей б захватной части образца, удалось существенно уменьшите ,/ровонь изгибных деформаций и исключать дещанацип его рабочей части. Отлажена работа средств для измерения дефорьаций плоских образцов и перемещений границы контура их рабочей части.

Из практических соображений в качестве обьокта исследования шбраяы широко грлтадошэ в тохкто /авиационной, трлогенной и др./ алюктиевыэ сплавы. Иэханичзские свойства исследуемых материалов, определению по стаэдартной изтодике, представлены в таблице .

Таблица

1'дтеривл Свойства ! Е { ! Ша 1 So, г Ша I 6i ! Ша 1 >1 i

Д16АТ 71500 3% 490 0,32

АМцС ■ 697D0 153 260 0,29

Д16Т 92100 . .зво Б60 0,34

Данныв материалы обладают некоторой анизотропией» Ьйксим&ть-ная анизотропия /до 7 % по проделу текучести/ наблюдалась у сата-ва АЩС. В настоящей работе расчетная часть исследования выполнялась в предположении об изотропии материалов. Разрази, моделирующие трещины, наносились вдоль направления прокатки.

В качества параметров, характеризующих нагруггение образца, принимались измеряемые специальными тензометрам! радиальные смз-щения границы его рабочей части. Поэтому расчетная схема определения несущей способности образца с центральной треэдгной была сведена к задаче теории пластичности для трещины длиной 2Í в круглом диене радиусом R /рис.2/ с заданный радиальными смещениям! точек круговой границы. Закон их распределения выбран приближенно оллкптическнм:

w (&) = W i cos2 LO) W2 Sin [9) /I/

Здесь Wi и We - перемещения по главным осям деформирования образца, соответственно вдоль и поперек линии трещины. В работа рассмотрены решения задачи двумя метод ara: методом сингулярных интегральных уравнений, реализованном в рамках концепции Дагдей-ла с использованием модели идеально упругопластического тела,и критерия пластичности Треска-Сен-Венана, а тонко катодом конечных элементов, базирующемся на теории малых упруготастических деформаций с использованием обобщенных диаграмм деформирования и критерия пластичности Шшеса. Подученные таким образом расчетные результаты, дополняя друг друга, позволили более широко трактовать экспериментальную информацию.

Поставленная задача с использованием метода сингулярных интегральных уравнений сводится к уравнению:

ще

F (x) - <

5 =

<i te),

Ш $ 5,

Ti'

/з/

GU*)-

iÉá J^Lt^l _£?___íL

fí a ¿es

(a>+3-fZ??xz)

£6

\J±

1.Э5-/

/4/

/В/

Л - ?t/f? , y ¿i) - неизвестная функция, /V и - упругие юстоянныа материала, G"r - предел текучести. Уравнение /2/ ро~ латось методом Гаусса, основанном на квадратурных формулах для зингулярних интегралов. Для раскрытия в верпшне трещины и отноглэ-1,'Ш локальных напряжений полуодни тгргдатш:

t^élrí"

з$кЧ

ff~x

1,3

65ÍT

atecos

■6\Г)

г ¿(hMifzE -нШт^Г™0*3^ üf^ñ^j

г)? f (fot-¿Kl-DuV^. г г'хШ db

/6/

/7/

-t<i<t. -дН.

Здесь X - некоторая определенная функция, '

Расчет катодом конечных олотитов с использованием разработанного в Институте проблем прочности /Л Украины пакета прикладных программ основан на узловой схомэ, базирующейся на теории скягченно-смзпанних аппроксимаций. Это позволяет по сравнению с традиционной схемой Г.КЭ существенно уменьшить погреаность вьгше-лений напряжений у концентраторов и на поверхностях с естественным! граничныщ условиям».

В третьей главе с использованием данного расчатно-экспери-шнтального метода исследованы различные аспекты разрушения ала-щниевых сплавов ДТ6АТ, АМдС и ДТ6Т. Базовые испытания проводили на дисковых образцах из-листового алюминиевого сплава ДТбАТ толщиной Т ,5 ш. Диаметр рабочей части образца составлял 2Б = БОьы, Центральные линейные разрезы длиной & = ТО, 15, 20, 2й, 30 мм, ориентированные по одной из главны* осей деформирования образца, выполняли электроискровым способом, при этом радиус кривизны в вершинах разрезов составлял 0,03 ш. Указанные геометрические параметры разрезов практически не вносят погрешности при рассмотрении их в качества трещин.

С целью обоснования выбора модели трещины, изучена форма и размеры пластической зоны у ее вершины. Эксперименты показали, что характер пластического дафорвдрорэния материала-в окрестности вершины трещины качественно меняется в зависимости от условий нагрукени<? и уровня нагрузки. В малой окрестности конца короткой трещины, когда она составляет 0,2...0,3 от длины рабочей части ■ образца, зона пластического деформирования распространяемся в направлении, нормальном к плоскости трещины, т.е. реализуется напряженное .состояние, близкое к плоской деформации. С увеличением относительной длины трещины услокгя в области концентрации приближаются к плоскоцу напряженно^ состоянию. Для подтверждения этих выводов о'ши проведены соответствующие расчеты с помощью ШЭ, которые показали хорошее совпадение с экспериментальны»! данными. Это позволило сделать заключение, что моделирование пластической области, принятое в подходе Дагдейла, может вносить погрешность при анализе реального НДС пластины с треаданой.

Для' оценки прочности тонкостенных элементов 'конструкций, содержащих дефекты типа трещин, и работающих, как правило, в условиях двухосного растяжения, предсташгяет интерес установление связи парамэтров,- характ-ериэувщих двухосность нагрукения на удалении от трещины /внешних параметров/ и в окрестности ее вершины /локальных параметров/, а такке их влияния на предельное состояние конструкционного элемента. Эксперименты проводили при различных значениях отношения >ЛЛ| / \\/г , задавая распределение перемещений на границе рабочей части образца в соответствии с Формулой /I/. Предельные значения перемещений и , соответствующе моменту страгивания трещины, измеряли на базе 2К = 50 т. На рис.3 представлены зависимости предельных значений /па-

звющения в направлении, перпендикулярном трещине/ от \л/1 /пе-зеиещения вдоль трещины/ для различных длин трещин. Как ввдно, ; ростом относительной длины трещины наблюдается постепенное 13!язнение характера этой зависимости.

Для анализа удобно использовать параштр Р / 6> а 2/и * х[«+6|)\л/г]/[^М)£т/?7 • характеризующий при постоянном зна-юнин = V/, / \л/г уровень дефорвдровшшостн /иагрукения/ "пастини. На рис.4 приведены зависимости предельного значения

Р^'У бт , соответствующего коцйнту старта трещины от внешнего пара!.:отра двухосност, в качество которого вкбрано отношение Щ / \л/г . Результаты свидетельствуют о тон, что с увеличением перемещений , направлению: вдаль трещшш, зтсьчается тенденция к увеличению предельных значений Р'(/<5\ , зоотоетствувщих началу распространения трещины. При этом, чей Польша длина трещини, тем сильнее влияние параметра ^Л^а • Зредставляет интерес построений предельных поЕЗрхностзП в про-зтраютЕО , 1 ) , определяющих безопасное ^опасное/ состояние дефекта в елошате конструкции в устовнях хвухосного растяжения. Такие поверхности /5/ г.ягут бить непосредственно испольэованц для оцзнки запаса прочности реальна изде-щй.

На основа решения ефорцулировенной вгае краевой задачи негодом сингулярных интегралышх уравнений били получены зависимости Д и 6*1/¿г от параиетров и Р/б"т Гспользуя эти результата п деншз, привзденнкз на ряс.4,- наГще-■ш значения б^/ 6|' , соотвзчстаугащпе моменту начала ргзруша-иигг.,На рис.б представлена зависимость -отношения лее алышх напряжений ^"^/б*^ в точке, леггг.он па пересечении линии, являющейся продолжением трещины, и граница упругой п гпастичзской областей, от парагатра /у^ для различных длин трещин. Данные' зависимости деганстрируят связь 'параметров, караптеризупдих "внешнюю"/двухоснос.т'ь нагруженпя /на удалении от трещшш/ и двухосность в логсально/! зона у верпцны. Е1о:гно ответить, что с ^ увеличением длины исходно!! трсзцпш завлкиюсть параметра от параштра унсньпавтея. Анализ аавдепюотой продельно-гч значения р^/бт ог параизтра /си.рис.6/ показал, что с увеличением продольной /вдоль линия трещину/ составляющей локального поля напряжений предельный уровень нагружения пластины .резко снижается. На основании этих данныг получены соотватст-

- Ю -

5. £

0,8 0.4 У 0.1

о— -сг*

К /

/ У У

Г У

У4 р

о 0{1 ^ (¡6 0,8 И

!

Рис.б. Зависимость предельного значения отношения локальных напряжений ог пара-

метра Щ/Щ /обозначения те гее, что и на рис.3/.

Г

бг

0,9 0,6 0,4

о

" *'' ♦ • % 1« -

• • • • •

1* • • • • .

•

22 о^ ^а й

б/

Рис.6. Зависимость предельного значения р / от параметра &Г/6. .

о,г о^ о,в о,в

Рис.7. Зависимость предельного раскрытия в вершине трещины д*от параметра двухоснос-ти Щ/Ч -

, *

Л ш

в,го

0,1

С.05

•ч

ч А

V • т * Гч *

V » V

*

€ 0,2 0,6 03 «Г

Рис.8, Зависимость предельного раскрытия в вершине трещины от параметра б(*/б* > полученная с использованием Щ1У.

вупздв предельные поверхности и пространства

позволяющие оценить предельное состояние эломэнта тонкостенной конструкции при наличии в нем и других дефектов, отличных от трещин, в случае, если в наиболео опасной зоне около дефекта реализуется аналогичное локальное напряженное состояние.

Из приведенной на рис.7 зависимости продольного раскрытия в вершине трещины Д.^ от \//ч /\л/г видно, что с изменением геометрических параметров испытуемого образца, характер указанной зависимости качественно изменяется. Эти данные позволяют объяснить противоречивость полученных до настоящего времени результатов о влиянии двухосносП! на харсктэристики рапрупенпя материалов. Очевидно, что такие зашгамосги атедуо? трактовать не как ггерскгорпстлкп трещпносгойкостп материалов, а как характеристики сопротивления образца /конструктивного олемзнта/ распространению в нем тресни при определенна Ене^пих условиях.

Из Ешесказанного следует, что для лстучпия объективных характеристик трещгшо стойкости материала, а не предельного состойся образца с трещиной, необходим найти такую форъу интерпретации экспериментальных литых, которая исключала бы влияние раз-моров образца и длины трещины. Та::иг:1 хсрасгерисмкамя могут слу-К1ть зависимости критического раскрытия в верпцне трещины от вида напряженного состояния о придегшещей я ней локальной области. 3 данной работа показено, что тз качество параметра вида локального напряженного состояния гяшо использовать отношение плавных напряжений в точке, лезащей на пересечении ¿шиит, являющейся про-аолкениеи тревденн» и граница упругой п пластической областей.

На рис.8 представлена зависимость критического раскрытия в зорпине трещины А* от соотношения главных напряжений <5<с/» полученная методом сингулярных интегральных уравнений. Как видно из рисунка, наблюдается существенный разброс результатов расчета, причина которого, по-видншиу, является ррлкенекиз концепции Даг-аейла с использованием ¡.одели идеально- упругопластического тела. Поэтому полученные донные были интерпретироваш на основании двух вариантов соответствующих расчетов мзтедом конечных элементов: аля идеально упруготастичесгого тела /11СЭ1/ и по'реальной диаграмме дефоркгровшпш /ШЭ2/ при лгшзйной. аппроксимации участка упрочнепия. Было отмечено удовлетворительное соответствие результатов, полученных методом сингулярных интегральных уравнений и

ДИГ!

0,10 V*

О/О Ц05

ч

V

0 У

V

Рис.9. Заолспмость предельного раскрытия в вершине трездшш Д от парс.'.ятра <2,*/. полу-чонная с использованием ШЭ2.

А, «л 0,22 0,24

щ о

н

?г »1 о,с о,1

Рис.10. Характеристики трещи-нестойкости исследуемых материалов / * - Д16Т, лист тот-щиной 0,95 мм; о - АМ /1,5)

• - Д1бАг /1,5 ад/Д

СОР ШЛ кр

щ

о,г 0,1

О (/г. 0(15

1 а „ А - ИМ Ц6

О 0,5- 1 1,5 I &

.Л

Рис.II. Зависимость предельного раскрытия в вершне трещины

от соотношения прикладываемых к образцу нагрузок для сплава 7Э75-Т73 / £ - длина трещины, ширина рабочей части образца/.

А*"

А )■!!

ф2

Щ

Щ

ч \

* \ 1 *

\

0,2 ^ 0,6 ЦВ

£

6Г

Рис.12. Зависимость предельного раскрытия в вершине тр| щины Л* от параметра С, /с* для алвминиевого сплава 7075-Т73, полученная с иcпoJ эованием ШЭ2.

этодом конечных элементов для идеально упругогаастического га-вряала, что указывает на возможность сопоставления получаемых вукя методами результатов. Однако, учет в расчете упрочнения реальной диаграммы деформирования/ существенно уменьшил разброс слученных величин /рис.9/. Такой результат позволил уточнить еформацконнуп модель разрушения и сформировать следующие зкс-вримзнтально обоснованна и вагшз для ее развития положения:

- соотношение мзвду кошоцентаьш тензора напряжений в ло-альной области у верияны трещины зависит от размеров трещины и ида дефоредрованного состояния материала на достаточном удале-ии от дефекта;

- поло напряжений в направлении развития трещины неоднорсд-о, при этом уровень растягивающих напряжений в направлении, зрпецдикулярнои указанному, в предельном состоянии /момент стара трещины/ изменяется о? предела прочности штериала у вершины ренины до предела текучести на граница упругой и пластической бластей. В первом приб.та~-!:;ц[ закон изцененкт напряжений ногат едъ принят линейным;

- существует конкретная для каждого материала зависимость ритического раскрытия трещины от вода напряженного состояния в опальной зоне у верхний трещпны.

В рамс ал: настоящей Диссертационной работы, следуя выщаопи-анн'ой методике, исследована трединостойкость при двухосном рас-теении алюминиевых сгаавоа А?АзС и ДТбТ. Полученныэ хорактернс-ики трещиностойкости исследуемыт гатерталов представлены на не.ТО. Данные результаты свидетальствупт о насбходхиюсти учета вда напряженного состояния при оценке парамэтров разрушения, протопластичныг материалов. Как видно из рисунка, с изменением цда напрятанного состояния в локальной зона перед вершиной траты критическое раскрытие трещины уменьшается практически на оргаок.

С цолыэ сравнения нага* результатов с данными других авто-ов методом конечные элементов бкти обработаны результаты Броо-а, получешщэ на ггрягтаугольних образцах по елеганиезого сплава 375-Т73 /близкого по характеристикам к ДТ6А.Т/. На рис.ТТ показа-а опубликованного в работе указанного автора зависимости раскрыли в вершина трещины в моызнт начала разрушения от соотношения рикладываедах а образцу нагрузок для раатнчнык значений отностельной длины трепаны / ё/а. ш 0,15; 0,37; 0,6. Здесь а - ши-

рина образца/. А на рис Л? - интерпретация этих, данных в соответствии с развиваемой в настоящей работе методикой. Как видно, эти результаты качественно соответствуют нашим данным и свидетельствуют о возможности сопоставления результатов, подученных с использованием подходов, ,сформированных в настоящей работе, с результатам!, когда в качестве параметров вдаа напряженного состояния выбраны напряжения на периферии рабочей части образца.

ЗАКЛЮЧИ ИЕ

Полученные в диссертационной работе результаты представляют собой решение актуальной научной задачи о прочности в условиях двухосного растяжения листовых материалов с трещинами. Решение указанной задачи осуществлялось по пути развития метода испытаний, максимально приближающего условия эксперимента к эксплуатационным, рационального накопления и анализа полученных экспериментальных данных с привлеченном расчетных методов механики упругогаастического разрушения.

Н основным результатам выполненного исследования относятся следующие:

1. Получил дальнейшее развитие метод изучения уяруголласти-ческого разрупания листовых конструкционных материалов при двухосном статическом и циклическом нагрукении, основанный на установлении связи напряззенно-дефорьарованного состояния в вершине трещины с перемещениями на границе окрунащвй ее области.

2. Численные мат оды шханшт трещин /сингулярных интегральных уравнений и конечных элементов/ адаптированы к решениям, используемым для интерпретации экспериментальной информации, палу-чаемой на тонколистовых образцах в случае упруголластического разрушения.

3. Выполненный цикл расчетных и экспериментальных исследований позволил сйорцулировагь рдц физически обоснованных положений, распирающих возможности деформационной модели разрушения. В частности, показано, что соотношение ыззду компонентам;! тензора напряжений в локальной области у вершины трещины зависит от размеров ■трещины и вода деформированного состояния материала на достаточном удалении от дефекта; при этом уровень растягивающих напряжений в направлении, перпендикулярном направлению развития трещины, в предельном состоянии /ыомонт старта трещины/ изменяется от предала прочности материал а у вершины трещины до преде-

яа текучести на границе упругой и пластической областей. В первой приближении закон изменения напряжений шкет быть принят линейным.

4. Исследовано предельное состояние тонких пластин с трещинами из аьювдниеього сплаьа и установлена связь мевду параметрами напряженно-дефортарованного состояния на удалении от трещины и в окрестности ез вершины. В качестве таких параметров приняты соотношение соответствующих перемещений границы рабочей части испытуемого образца и соотношение нормальных напряжений на границе упругой и пластической областей в направлении развития трещины.

5. На основании результатов испытаний алюминиевых сплавов Л16AT, А!!цС и ДТ6Т/ установлено, что существует характерная для каждого материала практически линейная зависимость критического раскрытия трещины от вида напряженного состояния в локальной зоне у вершины трещины. Показано, что с увеличением нормальных напря-нений, действующих вдоль трещины, критическое раскрытие умзньша-ется. Указанные зависимости могут бить использованы в качестве представительных характеристик трещиностойкосвд материала данной толщины.

6. Развиваемый катод представляется весьма перспективным с точки зрения максимального приблинения /по виду напряженного состояния/ условий лабораторных испытаний к реальным режимам экепяу-атации конструкционного элемента.

Основные результаты выполненной работы наши отражение в следующих публикациях:

1. Бойко A.B., Загорняк О.В., Лебедев A.A. Методика и результаты исследований упругошастического разрушения пластин с трещинами при двухосном растяжении Jt Трещиностойкость материалов и элементов конструкций: III Всесоюз. сит. / Житомир, 1990 / Тез.докл. - Киев, Т990. - Ч.Т. - С. 7Т-72.

2. Лебедев A.A., Бойко A.B., Загорняк О.В. Упругопластпчес-кое разрушение пластин с трещинами при двухосном растяжении // Физ.-хим. механика материалов, 1991. - Ii 6. - С. 54-57.

3. Загорняк О.В. Влияние вида напряженного состояния на сопротивление разрушению тонкой пластины, содержащей трешины, при двухосном растяжении // Тр. ХУГ1 на"чи.конф. молодых ученых Ин-тг. механики All Украины, Киев, 19 мая - ?2 мая, 199Г1. Ч.Т / Институт механики АН Украины. - Киви, 1992. - С. 72-76.

-16 -

4. Загорняк О.В., Бойко A.B., Лебедев A.A. Исследование грещиностойкосги алюминиевых сплавов в условиях двухосного рас-* гяяения // 1У симп. "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии" / Севастополь, 18-20 июня 1992г. J Тез.до(сл.: Киев, Ин-т проблем прочности АН Украины, 1992. - С. 33.

5. Загорняк О.В., Бойко A.B., Лебедев A.A. Предельное состояний тонкой пластины с трещиной при двухосном растяжении // Пробд.прочности. - 1992. - & 12. - С. 2Т-26.

6. Лебедев A.A., Бойко A.D., Загорняк О.В., Цуэыка Н.Р. Способ испытания образцов материала на двухосное растяаениэ и устройство для его осуществления У/Пол osa?, решение о в удача патента Л? 4854619/28/093870/ от 28.11.91г.

О.