Архив номеров

Результаты экспериментов по разрушению материалов в образцах и в конструкциях свидетельствуют о том, что в зонах локальной концентрации напряжений материалы могут сопротивляться более высоким напряжениям, чем в областях с напряженным состоянием, близким к однородному. Учет этого факта при расчетной оценке прочности позволяет выявить дополнительные резервы по уровню нагружения и/или по длительности эксплуатации конструкции. Один из подходов к учету повышенной прочности в зонах локальной концентрации напряжений состоит в использовании усредненных предельных характеристик, параметрически зависящих от характерного размера зоны усреднения L. Одним из вариантов указанного подхода является концепция "элементарного блока" материала [1, 2]. Усредненные предельные характеристики определяются расчетно-экспериментальным методом, включающим расчет напряженно-деформированного состояния образца материала с концентратором напряжений в момент достижения образцом предельного состояния, предшествующего макроразрушению.

В работе [3] зависимость усредненных предельных отрывных напряжений от размера зоны усреднения определялась на основе численного анализа сингулярного напряженного состояния образца, используемого при определении стандартных характеристик адгезионной прочности наполненного полимерного материала. В настоящей работе указанный выше подход обобщается на случай вязкоупругого материала. В качестве предельных характеристик материала в зоне локальной концентрации напряжений рассматриваются усредненные по объему составляющие удельной работы внутренних сил [4, 5] (усредненная удельная поглощенная энергия и усредненная удельная мгновенно-обратимая энергия). Введение двух предельных энергетических характеристик отражает тот факт, что для инициации процесса макроразрушения необходимо одновременное выполнение двух условий: материал должен быть достаточно сильно "поврежден" в результате предшествующего нагружения и "поврежденный" материал должен быть достаточно интенсивно нагружен.

В качестве примера определения усредненных предельных энергетических характеристик материала в зоне локальной концентрации напряжений рассматривается задача о деформировании вязкоупругого образца, используемого при определении стандартных характеристик адгезионной прочности. Задача решалась численным методом при следующих допущениях: материал образца предполагался линейно-вязкоупругим и в зоне концентрации напряжений удельная поглощенная энергия предполагалась совпадающей по величине с удельной рассеянной энергией. Для оценки точности численного метода использовалось решение модельной задачи о действии плоского кругового штампа на полупространство из линейно-вязкоупругого несжимаемого материала.