ПРИМЕНЕНИЕ НЕЛОКАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ ДЛЯ ОПИСАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ КВАЗИХРУПКОГО МАТЕРИАЛА С ОТВЕРСТИЕМ ПРИ СЖАТИИ

Цель исследования — разработка новых критериев разрушения квазихрупких материалов в условиях концентрации напряжений. Выполнен анализ возможности применения нелокальных критериев разрушения для описания хрупкого, квазихрупкого и вязкого разрушения материалов с вырезами. Общее свойство этих критериев — введение внутреннего размера материала, характеризующего его структуру, что позволяет описать масштабный эффект в условиях концентрации напряжений и тем самым расширить область их применения по сравнению с традиционными критериями. Вместе с тем показано, что эта область ограничена случаями хрупкого либо квазихрупкого разрушения с малой зоной предразрушения. Для расширения области применения критериев на случаи квазихрупкого разрушения с развитой зоной предразрушения предложено отказаться от гипотезы о размере зоны предразрушения как о константе материала, связанной только с его структурой. Разработаны, физически обоснованы и экспериментально подтверждены новые нелокальные критерии, являющиеся развитием критериев средних напряжений и фиктивной трещины. Эти критерии содержат комплексный параметр, характеризующий размер зоны предразрушения и учитывающий не только структуру материала, но также его пластические свойства, геометрию образца и условия нагружения. Получены выражения для критического давления в задаче об образовании трещин отрыва при сжатии в образцах геоматериалов с круговым отверстием. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными о разрушении гипсовых плит с отверстием.

1. С у к н е в С. В. Критерий средних напряжений: преимущества и ограничения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 2. С. 52 - 56.

2. С у к н е в С. В. Критерий фиктивной трещины: преимущества и ограничения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. Т. 75. № 10. С. 45 - 51.

3. Л е в и н В. А., Морозов Е. М. Нелокальные критерии для определения зоны предразрушения при описании роста дефекта при конечных деформациях / ДАН. 2007. Т. 415. № 1. С. 52 - 54.

4. М а т в и е н к о Ю. Г. Диаграммы трещиностойкости в связи со стеснением деформаций у вершины трещины и выреза / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 10. С. 55 - 60.

5. М а т в и е н к о Ю. Г. Несингулярные Т-напряжения в проблемах двухпараметрической механики разрушения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 2. С. 5 1 - 5 8 .

6. М а т в и е н к о Ю. Г. Моделирование кинетики развития трещин в поверхностных слоях материала / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1. Ч. I. С. 6 5 - 7 1 .

7. К о р н е в В. М., З и н о в ь е в А. А. Модель квазихрупкого разрушения горных пород / ФТПРПИ. 2013. № 4. С. 74 - 82.

8. П а н а с ю к В. В. Механика квазихрупкого разрушения материалов. — Киев: Наукова думка, 1991. — 416 с.

9. Elices М., Guinea G. V, Gomez J., Planas J. The cohesive zone model: advantages, limitations and challenges / Eng. Fract. Mech. 2002. Vol. 69. N 2. E 137 - 163.

10. Gomez F. J., Elices M. A fracture criterion for blunted Vnotched samples / Int. J. Fract. 2004. Vol. 127. N 3. E 239 - 264.

11. Wnuk M. P. New mathematical models pertinent to material fracture at meso- and nanoscales / Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 4. С. 71 - 77.

12. К о р н е в В. М. Критические кривые разрушения и эффективный диаметр структуры хрупких и квазихрупких материалов / Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. № 5. С. 25 - 34.

13. А с т а п о в Н. С. Модифицированная модель зоны предразрушения квазихрупких структурированных материалов / Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17. № 1. С. 89 - 96.

14. П о л и л о в А . Н. Схема предразрушения композитов около отверстий / Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1982. №3. С. 110-117.

15. Berto F., Lazzarin P., Radaj D. Fictitious notch rounding concept applied to V-notches with root hole subjected to in-plane mixed mode loading / Eng. Fract. Mech. 2014. Vol. 128. E 171-188.

16. Tan S. C. A progressive failure model for composite laminates containing openings / J. Compos. Mater. 1991. Vol. 25. N 5. E 556-577.

17. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 2. — М.: Наука, 1984. — 560 с.

18. С у к н е в С. В., Е л ш и н В. К., Н о в о п а ш и н М. Д. Экспериментальное моделирование процессов трещинообразования в образцах горных пород с отверстием / ФТПРПИ. 2003. № 5. С. 47 - 54.