Иерархия механики разрушения

РЕФЕРАТ

на тему:

Иерархия механики разрушения

Введение в природу разрушения

2.1. Ирархичность как основной принцип структурообразования

2.2. Самоподобие

• 2.2.1. Самоподобие межфазных границ
• 2.2.2. Преобразование масштаба и температура
• 2.2.3. Перенормировка

2.3. Фрактальные структуры

• 2.3.1. Регулярные фракталы
• 2.3.2. Фрактальные кластеры
• 2.3.3. Перколяция

2.4. Граница, предел роста и фрактальные множества

2.5. Применение теории фракталов при моделировании реальных объектов

• 2.5.1. Моделирование регулярных фрактальных поверхностей
• 2.5.2. Моделирование неоднородных пористых поверхностей

Причина этих внезапных разрушений, приводящих к катастрофам, - хрупкое разрушение металла. Оно происходит когда материал конструкции является хрупким сам по себе или становится хрупким из-за внешних условий (например, низкая температура воздуха). При хрупком разрушении упругая деформация при нагружении достигает такой величины, что разрушаются первичные межатомные связи, и материал разделяется на части. Внутренние дефекты и образующиеся трещины чрезвычайно быстро распространяются до полного разрушения. Поверхность разрушения при этом неровная, зернистая. При хрупком разрушении невозможно визуально заметить какие-либо предварительных внешние признаки разрушения. Поэтому до начала 20 века считали, что разрушение происходит мгновенно. Сейчас же выражение "процесс разрушения " является устойчивым словосочетанием.

Разрушение - это действительно процесс сложной внутренней перестройки металла под действием нагрузок. При этом происходит ослабление и разрыв межатомных связей. Если разрушение хрупкое, все предварительные процессы структурной перестройки скрыты от нас. Получается, что мы узнаем о давно идущем процессе разрушения в последний момент! Чтобы уметь предсказывать и предупреждать такие ситуации необходимо изучать процессы, которые происходят со структурой металла под различными нагрузками и учитывать их при проектировании и эксплуатации конструкций. Появилась новая наука - механика разрушения.

Причина этих внезапных разрушений, приводящих к катастрофам, - хрупкое разрушение металла. Оно происходит когда материал конструкции является хрупким сам по себе или становится хрупким из-за внешних условий (например, низкая температура воздуха). При хрупком разрушении упругая деформация при нагружении достигает такой величины, что разрушаются первичные межатомные связи, и материал разделяется на части. Внутренние дефекты и образующиеся трещины чрезвычайно быстро распространяются до полного разрушения. Поверхность разрушения при этом неровная, зернистая. При хрупком разрушении невозможно визуально заметить какие-либо предварительных внешние признаки разрушения. Поэтому до начала 20 века считали, что разрушение происходит мгновенно. Сейчас же выражение "процесс разрушения " является устойчивым словосочетанием.

На начальном этапе своего развития описание всех процессов зарождения и развития трещин осуществлялось таким образом, как если бы трещины были прямыми отрезками и линиями. Такие трещины можно описывать асимптотическими уравнениями. Это была линейная механика разрушения . В ней рассматривалось исключительно хрупкое разрушение, происходящее при росте трещины без заметных пластических деформаций материала. Это послужило первым приближением к описанию разрушения.

Впоследствии было выяснено, что истинно хрупкое разрушение может происходить лишь в очень немногих случаях. В основном же, при росте трещины перед ее кончиком всегда возникает так называемая пластическая зона. По своей структуре и свойствам пластическая зона напоминает металл в состоянии, близком к расплавленному. Изменение структуры материала в пределах пластической зоны называется пластической деформацией. При наличии пластической деформации происходит вязкое разрушение . Оно наблюдается в пластичных материалах, когда пластическая деформация материала достигает такой величины, что он разделяется на две части. Разрушение происходит в результате процесса зарождения, слияния, и распространения внутренних пор. Подробно механизмы протекания пластической деформации будут описаны в главе 6.

Вязкое разрушение, в отличии от хрупкого, менее опасно, поскольку его начальные стадии бывают хорошо заметны визуально. Например, при вязком разрушении какого-либо сосуда под давлением Р , в нем появляются выпучины. Заметив их, мы можем остановить работу сосуда, не допуская его полного разрушения, которое может провести к катастрофе. Если же разрушение будет хрупким, даже при часто проводимом тщательном внешнем осмотре сосуда мы не сможем визуально обнаружить каких-либо предвестников разрушения. Тогда разрушение может произойти совершенно неожиданно для нас.

Было обнаружено, что зона перед кончиком развивающейся трещины имеет фрактальную разветвленную структуру типа дерева. Фрактальность этой структуры объясняет, почему реальные трещины имеют извилистый разветвляющийся характер. К таким трещинам уже неприменимы описание и формулы линейной механики разрушения.

Так возникла нелинейная механика разрушения - дисциплина, более адекватно описывающая процессы разрушения. Ее возникновение было бы невозможно без новейших исследований по

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать