В последние десятилетия механика разрушения выделилась в самостоятельный раздел механики деформируемого твердого тела, предметом изучения которого стала несущая способность тел и конструкций с учетом начального распределения трещин и их возможного развития. Выводы механики разрушения используются для обеспечения прочности, надежности и долговечности конструкций, разработки эффективных неразрушающих средств контроля, недопущения аварий, которые могут иметь значительные экономические и социальные последствия. В то же время ясно, что исследования по механике разрушения важны и для тех технологий, где необходимо управляемое разрушение -при разработке горных месторождений, бурении скважин, резании металлов.
Для решения этих задач в механике разрушения строятся модели разрушения, разрабатываются аналитические и численные методы решения задач для тел со стационарными и распространяющимися дефектами в рамках теорий упругости, пластичности, вязкоупругости, а также теорий, описывающих поведение нелинейных сред.
Успехи в практическом применении механики разрушения относятся прежде всего к теории квазистатических трещин. Для этого случая разработаны и доведены до стандартизации методы, позволяющие дать ответ на вопрос об устойчивости существующей магистральной трещины при квазистационарных нагрузках.
Что же касается динамической механики разрушения, которая исследует стабильность стационарных трещин под действием динамических нагрузок и процессы распространения трещин, то здесь теоретические достижения пока недостаточно подкрепляются практическими рекомендациями. Это объясняется, прежде всего, чрезвычайной сложностью описания динамики разрушения, а также сложившейся диспропорцией между развитием теоретических и экспериментальных методов исследования распространения трещин динамической механики разрушения. Длительное время прогресс в динамической механике разрушения связывался с решением модельных задач в идеализированных постановках методами математической теории упругости и численными методами (эти методы с достаточной полнотой представлены в монографии [ 28 ]). При этом вопросы соответствия идеализированных постановок реальным условиям динамического разрушения
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................................... 3
Введение ........................................... 4
Основные обозначения................................... g
Глава 1. Основы динамической механики разрушения............... Ю
1.1. Структура полей напряжений и перемещений в вершине трещины. Коэффициенты интенсивности напряжений.................. JQ
1.2. Энергетические соотношения в вершине движущейся трещины.
; Критерий разрушения.............................. 20
I 1.3. Интегралы, независящие от пути интегрирования........... 26
Глава 2. Некоторые аналитические результаты в динамической механике разрушения.......................................... 36
i 2.1. Стационарные трещины под действием гармонического и ударного нагружения................................... 36
2.2. Распространение трещин........................... 45
\ Глава 3. Численные и смешанные численно-экспериментальные методы
динамической механики разрушения.......................... SO
J 3.1. Метод конечных элементов в задачах определения динамичен-
/ ких коэффициентов интенсивности напряжений.....:......... 50
3.2. Построение весовых функций на основе конечноэлементных
\ решений........................................ 62
) 3.3. Применение метода граничных элементов................ 71
! 3.4. Моделирование распространения трещины................ 75
I 3.5. Определение динамической вязкости разрушения и скорости
I распространения трещины............................. 84
' Глава 4, Экспериментальные методы динамической механики разрушения . . 86
4.1. Метод фотоупругости............................. 86
4.2. Метод каустик................................. 91
4.3. Метод проецирования на фокальную плоскость. ............ И5
Глава 5. Некоторые экспериментальные результаты исследования распространения трещин...................................... 122
5.1. Распространение трещин в полимерах................... 1 ^
5.2. Распространение трещин в кристаллических телах........... /&
5.3. Исследование скорости распространения трещин............ 1
1 ^8 Глава 6. Сравнение теоретических и экспериментальных данных.........
6.1. Идеализированная модель хрупкого динамического разрушения
и ее противоречия.................................. : ..
6.2. Микроструктурный аспект динамического разрушения........ JrjJ
6.3. О критериях старта, распространения и остановки трещин...... : ^
6.4. Ветвление и отклонение трещин......................
г 7 Новые постановки и решения задач динамической механики разрушения. •г);рещина в ортотропной среде под действием ударного нагружения •..........................•............. 177
7 2 Внезапное отклонение трещины от прямолинейной траектории
под действием волны напряжений........................ 134
7 3. Распространение трещины в нелинейно упругом и упруго-идеаль-
ногшастическом материале............................ j
7.5. Тепловой удар в области с трещиной................... 209
Заключение.......................................... 229
Список литературы..................................... 230
Предметный указатель................................... 235
