Аннотації
30.06.2016
На основі напіваналітичного методу скінченних елементів проведена розробка і апробація методики обчислення коефіцієнта інтенсивності напружень прямим методом при силовому навантаженні. Розв’язані тестові задачі. Отримані результати підтверджують ефективність методики.
На основе полуаналитического метода конечных элементов проведена разработка и апробация методики вычисления коэффициента интенсивности напряжений прямым методом при силовой нагрузке. Решены тестовые задачи. Полученные результаты подтверждают эффективность методики.
The technique for determining of the stress intensity factors (CIF) by a direct method in discrete models of the semi-analytical finite element method (SFEM) for bodies with transverse and longitudinal cracks is considered in this paper. The calculation of the CIF is performed within some area which is around of the crack-tip. Asymptotic formulas which established the relationship between displacements, stresses and the corresponding CIF values are used for CIF determination. CIF values are calculated using of the nodes displacements in the one part of the area, and in the other part of the area – using the stress values. Obtained values are averaged then. The studies carried out on two-dimensional problems showed the advantage of this approach in comparison with the localized (at individual points) calculation of CIF. In contrast to two-dimensional problems, CIF definition in spatial bodies is carried out at a number of points along the crack front. To calculate CIF value at an arbitrary point of the crack front a section which is perpendicular to the crack surface is considered. The implementation of CIF determining technique in SFEM has some special features. For bodies with longitudinal cracks, such points of the crack front are integration which are located along the finite element. CIF definition within crack-tip area occurs in the body cross section similarly to two-dimensional problems in this case. For bodies with transverse cracks points of CIF determination are nodes of a discrete model located along the crack front. The problem of the tension of square plate with a central crack of different lengths was solved in order to study the effectiveness of the developed technique within the SFEM for prismatic bodies. The problem of CIF determining in a disk with two cracks under internal pressure was solved to prove technique effectiveness for spatial non closed circular bodies. The obtained results showed that the developed technique allows determining CIF values with high efficiency by a direct method both in prismatic and spatial non closed circular bodies using SFEM.
1. Баженов В.А., Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С. Напіваналітичний метод скінченних елементів в задачах руйнування просторових тіл: Монографія – К.: КНУБА, 2005. – 298с.2. Баженов В.А., Гуляр А.И., Сахаров А.С., Топор А.Г. Полуаналитический метод конечных элементов в механике деформируемых тел. – К.:НИИСМ, 1993. – 376 с.3. Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Шкриль О.О. Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень в призматичних тілах з тріщинами // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2003. – Вип. 74. – С. 73–82.4. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. – М.: “Наука”, 2007. – 256 с.5. Саврук М.П. Коэфициенты интенсивности напряжения в телах с трещинами – Т.2 - 1998.-620с.6. Банько С.М., Кобельський С.В., Харченко В.В. Чисельне моделювання напруженого стану полого циліндра з дефектом у вигляді каверни з тріщиною //Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2014. – Вип. 92. – С. 157–169.7. Харченко В.В., Банько С.М., Кобельський С.В.Кравченко В.І. Чисельний розвязок задачі про опір руйнуванню полого циліндра з дефектом у вигляді каверни з тріщиною в пружно-пластичній постановці // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2014. – Вип. 93. – С. 134–145.
1. Bazhenov V.A., Gulyar A.I., Piskunov S.O., Saharov A.S. Napivanalitichniy metod skinchennih elementiv v zadachah ruynuvannya prostorovih til (Semianalitic finite element method in problems of fracture spatial bodies): Мonografiya – К.: КNUBА, 2005. – 298 p.2. Bazhenov V.A., Gulyar A.I., Sakharov A.S., Topor A.G. Poluanaliticheskiy metod konechnykh elementov v mekhanike deformiruyemykh tel(Semianalitic finite element method in the mechanics of deformable bodies). - K.: NIISM, 1993. - 376 s.3. Gulyar O.Í., Piskunov S.O., Sakharov O.S., Shkril' O.O. Viznachennya koyefítsíêntív íntensivností napruzhen' v prizmatichnikh tílakh z tríshchinami (Determination of stress intensity factors in prismatic bodies with cracks) // Opír materíalív í teoríya sporud : Nauk. - tekhn. zbírnik. - K .: KNUBA, 2003. - Vip . 74. - Pp. 73-82 .4. Morozov Е.М., Nikishkov G.P. Metod konechnih elementov v mehanike razrusheniya (Finite element method in fracture mechanics). – Мoskow.: “Librocom”, 2010. ‑ 256 p.5. Savruk M.P. Koefitsiyenty intensivnosti napryazheniya v telakh s treshchinami (The coefficients of the stress intensity in cracked bodies) - T.2 - 1998. – 620 p.6. Banko SM, Kobelsky SV, Kharchenko VV Chiselne modelyuvannya napruzhenogo become hollow tsilіndra s defect in viglyadі caverns s trіschinoyu (Numerical simulation of the stress state of hollow cylinder with a defect in a cavern with crack) // Opіr materіalіv i teorіya sporud: Nauk.-tehn. zbіrnik. - K .: KNUBA, 2014 - Vip. 92. - P. 157-169.7. Kharchenko VV, Banko SM, Kobelsky S.V.Kravchenko V.І. Chiselny rozvyazok zadachі about opіr ruynuvannyu hollow tsilіndra s defect in viglyadі caverns s trіschinoyu in pruzhno-plastichnіy postanovtsі (Numerical solution problem of fracture resistance hollow cylinder with a defect in a cavity of a crack in elastic-plastic)// Opіr materіalіv i teorіya sporud: Nauk.-tehn. zbіrnik. - K .: KNUBA, 2014 - Vip. 93. - P. 134-145.