О МЕТОДЕ ОЦЕНКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ОБЛАСТИ ВЕРШИНЫ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ

Сведения об авторах
  • Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Российская Федерация
  • Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Российская Федерация
  • Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Российская Федерация
  • Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование полей деформации в вершине усталостных трещин. Измерение полей деформации проводилось при помощи оптической камеры с использованием метода корреляции цифровых изображений. Запись изображений производилась оптической камерой Basler acA2440-75uc с объективом TC23007 OptoEngineering для достижения пространственного разрешения не менее 3 мкм. Частота записи данных составляла 100 Гц. Показана возможность использования решения линейной сингулярной задачи теории упругости для оценки распределения пластической деформации в вершине усталостной трещины. Механические испытания по одноосному циклическому деформированию с одновременной регистрацией поля деформации у вершины трещины различной длины проводились на плоских образцах из технического титана ВТ1-0 и титановых сплавов ОТ4-0 и ПТ-3В. Для локализации трещины образцы были ослаблены боковым полукруглым вырезом. Решение задачи об образце с боковой трещиной в упругой постановке осуществлялось численно в пакете конечно-элементного моделирования Comsol Multiphysics. Особенностью работы является использование гипотезы о функциональной связи реальных деформаций с упругим решением и величиной секущего модуля материала для оценки пластической деформации в вершине трещины. Экспериментально и численно определён размер зоны интенсивных пластических деформаций в области вершины усталостной трещины при различной длине трещины. В результате сопоставления расчётных и экспериментальных данных была показана возможность использования предложенной зависимости для оценки распределения поля пластической деформации в вершине трещины. Полученные результаты позволят анализировать поля необратимой деформации в вершине трещины для смешанных форм нагружения.

Ключевые слова

поле деформациивершина усталостной трещиныгипотеза Диксонаметод корреляции цифровых изображений

Литература

  1. 1.Shlyannikov V., Tumanov A. Characterization of crack tip stress fields in test specimens using mode mixity parameters // International Journal of Fracture. – 2014. – Vol. 185, no. 1–2. – P. 49–76. DOI: 10.1007/s10704-013-9898-0 Scholar
  2. 2.Степанова Л.В., Росляков П.С. Полное асимптотическое разложение М. Уильямса у вершин двух коллинеарных трещин конечной длины в бесконечной пластине // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2015. – № 4. – С. 188–225. Scholar
  3. 3.Irwin G.R. Fracture, elasticity and plasticity. – Springer, Berlin, 1958. – P. 551–590. Scholar
  4. 4.Левин В.А., Морозов Е.М., Матвиенко Ю.Г. Избранные нелинейные задачи механики разрушения. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 408 с. EDN UGLGQP Scholar
  5. 5.Dixon J.R. Effect of plastic deformation on the strain distribution around cracks in sheet materials // Journal mechanical engineering science. – 1964. – Vol. 6, no. 2. – P. 132–136. DOI: 10.1243/JMES_JOUR_1964_006_022 Scholar
  6. 6.Dixon J.R. Stress and strain distributions around cracks in sheet materials having various work-hardening characteristics // International Journal of Fracture Mechanics. – 1965. – Vol. 1, no. 3. – P. 224–244. DOI: 10.1007/BF00186858 Scholar
  7. 7.Raju K.N. On the calculation of plastic energy dissipation rate duringstable crack growth // International Journal of Fracture Mechanics. – 1969. – Vol. 5, no. 2. – P. 101–112. Scholar
  8. 8.Raju K.N. An energy balance criterion for crack growth under fatigue loading from considerations of energy of plastic deformation // International Journal of Fracture Mechanics. – 1972. – Vol. 8, no. 1. – P. 1–14. Scholar
  9. 9.Iziunova A., Pleknov O. Calculation of the energy J-integral in plastic zone ahead of a crack tip by infrared scanning // FFEMS. – 2014. – Vol. 37. – P. 1330–1337. DOI: 10.1111/fie.12202 Scholar
  10. 10.Ranganathan N., Chalon F., Meo S. Some aspects of the energy based approach to fatigue crack propagation Original research article // International Journal of Fatigue. – 2008. – Vol. 30, no. 10–11. – P. 1921–1929. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2008.01.010 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 6, 2023)

Показаны 12 из 13

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
21.12.2023
В выпуске
21.12.2023
Выпуск
№ 6 (2023)
Поделиться