Ключевые слова
упругая среда
трещина
коэффициент интенсивности напряжений
метод граничных элементов
метод разрывных смещений
Как цитировать
Аннотация
Прочность летательных аппаратов любых типов — важнейший вопрос безопасности полетов. Наличие скрытых дефектов в материале существенно влияет на прочность при различных нагрузках. Важными характеристиками прочности материалов с дефектами являются скорость и направление роста трещины, а также величина критической нагрузки (коэффициента интенсивности напряжений), при которой начинается рост трещины. В данной работе исследуется трехмерная упругая среда, ослабленная системой плоских трещин и одной трещиной с изгибом. В качестве численного метода был выбран метод граничных элементов, а именно метод разрывных перемещений. Код реализован на C++. Было проведено сравнение с известными аналитическими результатами. Изучено поведение трещин при изгибе при различных нагрузках.
Литература
Smirnov N. N., Kiselev A. B., Smirnova M. N., Nikitin V. F. Space Traffic Hazards from Orbital Debris Mitigation Strategies. Acta Astronautica. 2015;109:144–152.
Xiaogang L., Xiaotian Zh. The Strength Analysis of Steel Sunk Screw Connections in the Rocket. Acta Astronautica. 2017;137:345–352
Pisarenko G. S., Tretyachenko G. N. On Some Problems of Strength of Heat-Shield Materials. Acta Astronautica. 1983;10(7):521–525.
Dearborn D. S. P., Syal M. B., Barbee B. W., Gisler G., Greenaugh K., Howley K. M., Leung R., Lyzhoft J., Miller P. L., Nuth J. A., Plesko C. S., Seery B. D., Wasem J. V., Weaver R. P., Zebenay M. Options and Uncertainties in Planetary Defense: Impulse-Dependent Response and the Physical Properties of Asteroids. Acta Astronautica. 2020;166:290–305.
Kubota Y., Miyamoto O., Aoki T., Ishida Y., Ogasawara T., Umezu Sh. New Thermal Protection System Using High-Temperature Carbon Fibre-Reinforced Plastic Sandwich Panel. Acta Astronautica. 2019;160:519–526.
Qingxi H., Wanyuan L., Haiguang Zh., Dali L., Fujun P., Yongchao D. Research into Topology Optimization and the FDM Method for a Space Cracked Membrane. Acta Astronautica. 2017;136:443–449.
Griffith A. A. The Phenomena of Rupture and Flow in Solids. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character. 1921;221:163–198.
Griffith A. A. The Theory of Rupture. Proceedings of the First International Congress for Applied Mechanics. Delft, 1924. P. 55–63.
Orowan E. Energy Criteria of Fracture. The Welding Journal. 1955;34(3):1576–1606.
Irwing G. R. Fracture Dynamics. Fracturing in Metals. Cleveland: ASM; 1948. P. 147–166.
Rice J. A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentration by Notches and Cracks. J. Appl. Mech. 1968;35:379–386.
Райс Дж. Математические методы в механике разрушения. Разрушение. Т. 2. Математические основы теории разрушения. М.: Мир; 1975. С. 204–335.
Cherepanov G. P. Crack Propagation in Continuous Media. J. Appl. Math. Mech. 1967;31:503–512.
Кит Г. С., Хай М. В. Метод потенциалов в трёхмерных задачах термоупругости тел с трещинами. Киев: Наукова думка; 1989. 288 с.
Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В двух томах. Т. 1 / Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир; 1990. 448 с.
Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В двух томах. Т. 2 / Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир; 1990. 1016 с.
Slepyan L. I. Models and Phenomena in Fracture Mechanics. Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand; Paris; Tokio: Springer. 2002. 577 p.
Шифрин Е. И. Пространственные задачи линейной механики разрушения. М.: Издательство физико-математической литературы; 2002. 368 с.
Уфлянд Я. С. Интегральные преобразования в задачах теории упругости. Л.: Наука, 1967. 402 с.
Гольдштейн Р. В. Плоская трещина произвольного разрыва в упругой среде. Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1979;3:111–126.
Kassir M. K., Sih G. C. External Crack in Elastic Solid. The International Journal of Fracture Mechanics. 1968;4(4):347–356.
Звягин А. В., Панфилов Д. И., Шамина А. А. Взаимное влияние дискообразных трещин в трехмерном упругом пространстве. Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика. 2019;4:34–41.