ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН РАСКРЫТИЯ БЕРЕГОВ ИСКУССТВЕННОГО НАДРЕЗА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ КОМПОЗИТНОЙ ПЛАСТИНЫ С ОТВЕРСТИЕМ

Сведения об авторах

Аннотация

Представлены результаты определения величин раскрытия искусственного надреза, моделирующего трещину в реальном композиционном материале, с помощью метода электронной спекл-интерферометрии (ESPI). Главная особенность представленного подхода заключается в том, что прецизионные оптико-интерференционные измерения величин раскрытия проводятся непосредственно на берегах надреза. Визуализированы картины интерференционных полос высокого качества, вызванные локальным удалением материала между двумя экспозициями. Полученные данные обеспечивают количественное описание полей чисто деформационных перемещений, как в «ближнем поле», так и в дальней окрестности вершины надреза. На этой основе построены распределения раскрытия надреза по его длине при растяжении прямоугольной композитной пластины с отверстием. Надрез состоит из двух ветвей, которые направлены в противоположных направлениях от точек пересечения контура отверстия и короткой оси симметрии прямоугольной пластины. Растягивающая нагрузка действует перпендикулярно линии надреза. Показано, что последовательность нанесения двустороннего надреза практически не влияет на результаты измерений компонент перемещений. Экспериментальные данные получены для надрезов различной длины при различных уровнях внешней нагрузки. Построены зависимости средних значений раскрытия надреза в его начальных точках от усредненной длины надреза и величин внешних растягивающих напряжений. Полученные зависимости, демонстрируют явную нелинейность процесса деформирования в нерегулярной зоне образцов как при изменении длины надреза, так и внешней нагрузки. Приведенные данные представляют значительный интерес с точки зрения верификации расчетных методов, используемых при определении параметров механики разрушения для трещин в композитных конструкциях.

Ключевые слова

композиционные материалыэкспериментальная механика разрушенияискусственный надрезраскрытие надрезаэлектронная спекл-интерферометрия

Литература

  1. 1.Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. – 256 с. Scholar
  2. 2.Партон, В.З. Механика упругопластического разрушения / В.З. Партон, Е.М. Морозов. – 2-е изд. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. – 504 с. Scholar
  3. 3.Матвиенко, Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения / Ю.Г. Матвиенко. – М.: Физматлит, 2021. – 208 с. Scholar
  4. 4.Матвиенко, Ю.Г. Основы физики и механики разрушения / Ю.Г. Матвиенко. – М.: Физматлит, 2022. – 144 с. Scholar
  5. 5.Murakami, Y. editor. Stress intensity factors handbook / Y. Murakami. – Oxford: Pergamon, 1987. – 1456 p. Scholar
  6. 6.Ritchie, R.O. Introduction to fracture mechanics / R.O. Ritchie, D. Liu. – Amsterdam: Elsevier, 2021. – 168 p. Scholar
  7. 7.Saxena, A. Basic fracture mechanics and its applications / A. Saxena. – Boca Raton: CRC Press, 2022. – 342 p. Scholar
  8. 8.Dugnani, R. Stress intensity factor by combined perturbation method and universal weight functions / R. Dugnani, L. Ma // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. – 2023. – Vol. 126. – 103994. DOI: 10.1016/j.tafmec.2023.103994 Scholar
  9. 9.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 Fracture Mechanics. – 2023. – Vol. 288. – 109385. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2023.109385 Scholar
  10. 10.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 Mechanics. – 2023. – Vol. 281. – 109060. DOI: 10.1007/978-3-319-70365-7_41 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
08.12.2025
В выпуске
08.12.2025
Выпуск
№ 4 (2025)
Поделиться