1 Визуализация процесса распространения трещин в хрупких анизотропных материалах при компьютерном моделировании Юшин В.Д., Воронин С.В., Гречников Ф.В., Бунова Г.З.

2 Задачи исследования Показать возможность визуализации процесса распространения трещины; Установить критерии, по которым оценивается раздваиваемый узел и траектория распространения трещины; Показать влияние структуры материала на траекторию распространения трещины.

3 Основные принципы предложенной методики: Разрушение материала при достижении предела прочности под действием приложенных внешних сил в отдельных точках конечно-элементных моделей; совершение минимальной работы при продвижении трещины на расстояние, определяемое величиной конечного элемента.

4 Конечно-элементные модели, используемые при исследовании Рис. 1. Общий вид конечно-элементной модели изотропного образца Геометрические дефекты

5 Е=5000 кг/мм 2 ; σ в =20 кг/мм 2 Рис. 2. Общий вид конечно-элементной модели анизотропного образца Е=7100 кг/мм 2 ; σ в =30 кг/мм 2 Е=8000 кг/мм 2 ; σ в =45 кг/мм 2 Структурные составляющие:

6 Приложение внешней нагрузки Определение направления движения трещины по уравнению Раздвоение выбранного узла в определенном направлении Определение узлов, разрушающихся в первую очередь, путем снижения приложенной нагрузки Анализ полученной модели Отсутствие предполагаемых узлов раздвоения Увеличение нагрузки Нахождение предполагаемых узлов раздвоения Порядок проведения пошагового расчета траектории движения трещины

7 Расчет работы, требуемой для продвижения трещины Рис. 4. Параметры, необходимые для расчета работы при продвижении трещины А – затрачиваемая работа на перемещение трещины, кг·мм; σ г – напряжение в вершине трещины, кг/мм 2 ; σ i – напряжение в предполагаемом узле последующего раздвоения, кг/мм 2 ; l – расстояние между узлом вершины трещины и предполагаемого узла раздвоения, мм; t – толщина образца, мм; α – угол между осью Y и направлением предполагаемого движения трещины, градусы.

8 Траектория продвижения трещины В модели изотропного образца В модели анизотропного образца Структура материала

9 Выводы Показана возможность визуализации процесса распространения трещины в моделях изотропного и анизотропного образцов; Предложено эмпирическое уравнение, описывающее работу при перемещении трещины; Показано влияние структуры материала на траекторию продвижения трещины.

10 Спасибо за внимание!