Механика разрушения

Механика разрушения

раздел механики, в котором изучаются, используемые в летательных аппаратах конструкционные материалы и их способность сопротивляться разрушению под действием внешних сил при наличии усталостных трещин и различных технологических и эксплуатационных дефектов. Основые исследования в области М. р. посвящены разработке методов предотвращения разрушения материалов при эксплуатации. При решении задач в М. р. используется комплексный подход к проблеме разрушения, основанный на сочетании методов механики сплошных сред с методами экспериментальной и теоретической физики и химического металловедения, математической теории упругости и строительной механики. Поведение авиационной конструкции, повреждённой трещиной или имеющей производственный, (эксплуатационный) дефект типа трещины, обычно может быть разделено на две стадии: устойчивое развитие трещины под действием переменных нагрузок; окончательное разрушение (так называемым долом) конструкции при однократном нагружении. При этом задачами М. р. являются оценка скорости роста усталостной трещины и определение остаточной прочности, то есть определение разрушающей нагрузки для конструкции, повреждённой трещиной. В зависимости от свойств материалов и условий нагружения элементов авиационных конструкций различают хрупкое разрушение, характеризуемое относительно малой зоной пластической деформации в окрестности вершины развивающейся трещины, и квазихрупкое разрушение, характеризуемое более значительным размером зоны пластической деформации у вершины трещины. М. р., базирующаяся на результатах строгого математического анализа упругих напряжений и деформаций вблизи вершины трещины в случаях хрупкого и квазихрупкого разрушений, называют линейной М. р. Основной параметр, используемый в линейной М. р., — коэффициент интенсивности напряжений Kc который является параметром аналитических выражений, описывающих напряжённо-деформированное состояние вблизи вершины трещины. Для случаев хрупкого и квазихрупкого разрушений состояние нестабильного роста трещины определяется критическими значениями коэффициента интенсивности напряжений ( )K, которые для элементов конструкций в зависимости от их размеров, свойств материалов и условий нагружения находятся опытным путём.
При устойчивом росте трещин в случае действия переменных нагрузок скорость роста усталостных трещин оказывается достаточно хорошо коррелированной с амплитудой (П)K. Параметры зависимости скорости роста трещин от (а)K являются характеристикой материала.
Для исследования трещиностойкости материала при значительных зонах пластической деформации состояние нестабильного роста трещин определяется на основании оценки размера раскрытия трещины в её вершине с использованием значений интегралов J, пропорциональных плотности высвобождаемой энергии пластической деформации при разрушении конструкции.
Результаты исследований, основанные на методах, предлагаемых М. р., используются на этапах проектирования и эксплуатации летательных аппаратов при решении задач, связанных с обеспечением остаточной прочности авиационных конструкций с учётом длительности роста усталостных трещин (см. также Эксплуатационная живучесть).

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.