ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЙ У ВЕРШИНЫ ТРЕЩИНЫ: МЕТОД ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ И МЕТОД КОРРЕЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Сведения об авторах
  • Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Российская Федерация
  • Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Российская Федерация

Аннотация

Рассматриваются вопросы реконструкции поля напряжений у вершин системы горизон- тальных и наклонных трещин в линейно упругой среде с помощью результатов экспериментальных исследований, проведенных интерференционно-оптическими методами: методом голографиче- ской интерферометрии и методом корреляции цифровых изображений. Эксперимент нацелен на построение многокомпонентного асимптотического разложения М. Уильямса с удержанием регу- лярных (неособых) слагаемых ряда для пластин, ослабленных двумя взаимодействующими трещинами. Для восстановления коэффициентов ряда М. Уильямса были использованы картины абсолютной разности хода (изодромы), позволяющие с помощью закона Фавра определить главные напряжения в окрестности вершины трещины. С помощью метода корреляции цифро- вых изображений для ряда конфигураций образцов с трещинами определены поля деформаций. Экспериментальная информация, полученная двумя интерференционно-оптическими методами, использована для вычисления коэффициентов многопараметрического асимптотического раз- ложения М. Уильямса. Предложена новая вариация переопределенного метода, ориентированная на линеаризованный закон Фавра, и позволяющая отыскать посредством итерационной процедуры коэффициенты асимптотического ряда М. Уильямса (обобщенные коэффициенты интенсивности напряжений), опираясь на результаты поляризационно-оптических измерений. Для верификации результатов обработки всей совокупности экспериментальных данных дополнительно проведен вычислительный эксперимент с помощью метода конечных элементов, что позволило вычислить обобщенные коэффициенты интенсивности напряжений, опираясь на поля напряжений, найденные методом конечных элементов. Предложена модификация переопределенного метода, основанная на применении исключительно полей напряжений, ассоциированных с вершиной трещины, определяемых из конечно-элементного решения. Показано, что коэффициенты ряда М. Уильямса, определенные с помощью натурного и вычислительного эксперимента, хорошо согласуются меж- ду собой.

Ключевые слова

метод голографической интерферометриизакон Фавраметод корреляции цифровых изображениймногопараметрическое асимптотическое разложение М. Уильямсапереопределенный методцифровая обработка изображений

Литература

  1. 1.Матвиенко, Ю.Г. Основы физики и механики разру- шения / Ю.Г. Матвиенко. – М.: Физматлит, 2022. – 144 с. Scholar
  2. 2.Матвиенко, Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения / Ю.Г. Матвиенко. – М.: Физматлит, 2021. – 208 с. Scholar
  3. 3.Ritchie, R.O. Introduction to fracture mechanics / R.O. Ritchie, D. Liu. – Amsterdam: Elsevier, 2021. – 168 p. Scholar
  4. 4.Saxena, A. Basic fracture mechanics and its applica- tions / A. Saxena. – Boca Raton: CRC Press, 2022. – 342 p. Scholar
  5. 5.Hello, G. Derivation of complete crack-tip stress expansions from Westergaard-Sanford solutions / G. Hello // International Journal of Solids and Structures. – 2018. – Vol. 144–145. – P. 265–275. Scholar
  6. 6.Hello, G. Analytical determination of coefficients in crack-tip stress expansions for a finite crack in an infinite plane medium / G. Hello, M.B. Tahar, J.-M. Roeland // International Journal of Solids and Structures. – 2012. – Vol. 49. – P. 556–566. Scholar
  7. 7.Dugnani, R. Stress intensity factor by combined pertur- bation method and universal weight functions / R. Dugnani, L. Ma // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. – 2023. – Vol. 126. – 103994. Scholar
  8. 8.A data-driven model for predicting the mixed-mode stress intensity factors of a crack in composite / X. Zhang, T. Zhao, Y. Liu, Q. Chen, Z. Wang, Z. Wang // Engineering Frac- ture Mechanics. – 2023. – Vol. 288. – 109385. Scholar
  9. 9.Ru, M. On enrichment strategies and methods to extract stress intensity factors using extended finite element method for biomaterials / M. Ru, C. Liu, Y. Wei // Engineering Fracture Me- chanics. – 2023. – Vol. 281. – 109060. Scholar
  10. 10.Stress intensity factor calculation of the cracks interacted by the oval-holes in anisotropic elastic solids under remote and non-uniform surface stresses / Q-h. Rao, C-c. Zhao, W. Yi, D. Sun, Z. Liu // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. – 2022. – Vol. 121. – 103475. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 3, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
05.09.2024
В выпуске
05.09.2024
Выпуск
№ 3 (2024)
Поделиться