Дослідження траєкторії тріщини змішаного режиму руйнування за допомогою неявної схеми
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.06.062Ключові слова:
похила тріщина, змішаний режим руйнування, кут повороту тріщини, метод скінченних елементів, коефіцієнт інтенсивності напруженьАнотація
Досліджується траєкторія похилої тріщини в плоскому елементі конструкції з використанням неявної схеми, оптимізованої для досягнення точності в аналізі змішаного режиму руйнування. Розроблена схема забезпечує точне виконання умови рівності нулю коефіцієнта інтенсивності зсувних напружень (КІН) на кожному кроці алгоритму, що дозволяє точно відслідковувати напрямок розвитку тріщини. Розроблено адаптивний алгоритм для генерації регулярної сітки в межах кругової зони, що оточує вершину тріщини, змодельованої кусково-лінійною кривою. Такий підхід до створення сітки дозволяє покращити точність обчислення КІН, що підтверджується шляхом порівняння з відомими з літератури розв’язками для руйнування нормальним відривом. Крім того, проаналізовано залежність зсувного КІН від кута повороту другого сегмента тріщини в умовах критичного стану. Результат аналізу дозволив спростити алгоритм неявної схеми. Для подальшої перевірки було проведено паралельне дослідження з використанням нерегулярної сітки, згенерованої вбудованими функціями MATLAB, що продемонструвало порівнянну точність у визначенні КІН для різних типів сітки. Проілюстровано розраховану траєкторію тріщини та розподіл поля напружень фон Мізеса навколо її вершини, що надає змогу скласти повне уявлення про поведінку напружень та вплив уточнення сітки на прогнозування траєкторії.
Завантаження
Посилання
Kuna, M. (2013). Finite Elements in Fracture Mechanics: Theory-Numerics-Applications. Berlin: Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6680-8
Greco, F., Ammendolea, D., Lonetti, P. & Pascuzzo, A. (2021). Crack propagation under thermo-mechanical loadings based on moving mesh strategy. Theor. Appl. Fract. Mech., 114, 103033. https://doi.org/10.1016/j. tafmec.2021.103033
Erdogan, F. & Sih, G. C. (1963). On the crack extension in plates under plane loading and transverse shear. J. Basic Eng., 85, No. 4, pp. 519-525. https://doi.org/10.1115/1.3656897
Ishikawa, H., Kitagawa, H. & Okamura, H. (1980). J-integral of mixed mode crack and its application. In: Proceedings of 3rd international conference on mechanical behaviour of materials (vol. 3). Pergamon Press, pp. 447-455. https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-8414-9.50137-1
Feng, Y. & Li, J. (2022). Phase-field method with additional dissipation force for mixed-mode cohesive fracture. J. Mech. Phys. Solids, 159, 104693. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2021.104693
Parsania, A., Kakavand, E., Hosseini, S. A. & Parsania, A. (2024). Estimation of multiple cracks interaction and its effect on stress intensity factors under mixed load by artificial neural networks. Theor. Appl. Fract. Mech., 131, 104340. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2024.104340
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
