Введение к работе
. Актуальность темы. В современном.машиностроении (особенно в авиастроении) широкое применение получили.плоские элементы конструкций (паколи), усиленные ребрами жесткости и содержание дефекты (тревдна, отверстие). Часто ребра жесткости, прикрепленные дискретно или непрерывно к обшивке (крыла или фюзеляжа самолета, корпуса судна и г. п.), применится с целью снижения уровня концентрации напряжений, йірактер Еэаимодействия реСер жесткости (стрингеров) и дефектов типа трешин существенным образом определяет напряхенно-деформироЕаннсе состояние пластинчатой конструкции (панели) в целом. Работоспособность плоских элементов конструкций во ' многих случаях предопределяется наличием в пластине дефектов типа трещин. Вблизи дефектов в процессе деформирования пластины возникает высокая концентрация напряжений, что приводит к зарождению и развитию полос пластичности, возникновению начальных и росту уж имеющихся в плоском элементе треакн. Изучение процесса роста тревдны представляет большой научный и практический интерес, особенно в связи с широким применением высокопрочных материалов, повышенными требованиями к удельной прочности многих современных конструкций. Важнейшей задачей при згсм является предупрелденйе превдевременного выхода из строя этих кэделкй, а, следовательно, увеличение срока их слугйы.
Анализ разрутений многих сооруяэний, машив,, конструкций по-_ кззкгавт, что рзэрувэкиэ, как правил), начинается с поверхности ршшп&шх Еыточэк, отверстий, «згой и других концентраторов. Наличие устойчивых тренда в коястругаигях и сооружениях, рабстагщга
; -4 "
в спределекных рехимах изменения їнешних иагруйок, гораздо менее опасно, а искусственное усиление таких конструкций (за'счет постановки заклепок, стрингеров,, высверловки отверстий на пугй развития трещин й т. д. J можеЧ значительно продлить их срои служба
Проблема торможения трешу.и имеет научное и важное практическое значение, так как ее ревэниз дает возможность продлять срок эксплуатации разнообразных конструкций и.изделий практически во всех областях промышленности, а главное, избежать катастроф, связанных с внезапным разрушением.
Добиться тсрмоййния: тревдки молено различными путями:
1. УмЄНЬШЄНИЄ ИНЇЄНСИЕНОЄЇИ НШІрЯ^НИЙ Ь К01ІЧИКЄ ТрЄІЦІ!Ки,
Z. Уме ньае нули юівдаїраіии напряль-ний;.' 3. Ьгедекием остаточных скимаюидах палрилйний. Суцустьует ряд. технолог индских приемов, ПОЗВОЛЯЮЩИХ предотвратить катастрсфичс-с/.оу развитии- трем и и ' и раоруиениз КОНСТРУКЦИИ. ОДНИМ' , Й.У. ТаКИК МйїЗДОи>.ЬЛЯО'ҐОЯ подкропленив конструкции (пластинки) ;рїОр.сши їлстісистИі '.иак.іілпиімй.. . Кроки того, шіоі'й* применении конструкции ш'отйвлисиїдтся из пласті, иодк-РуШі'інкііх йорами *уету.ости;',. .или сдііо&нішх пластин. 11ї.іУіадш><і<:- , иію'.вл«іїшги чаото .'ганструируот'кок ограничители на пуги разші;
КеслоАУванши'йДОіШ^ р«-^ср;. лестс^сі'и на
рщ11>ер/итлэ тріщини, тшшаь Юцушії-дй ц Сандерс, Е.А.Іьро-вова и В.У. І&ріш',' ^ОаііДоііл^;" Ггйй^ и Сапдорс, .Елуи и Сандерс и другий. &to іфг.>СЛц^';:ііслуіші4 дальйейіііей раадитие' л щмтох Г. а ;»І«И>ііаііожі и ашдейляшш».:/вэд«-раЦь. Н. І^йшнюз.' Я Д. Суз- _ йадьііиц'ОГ!j,:;'fby, ': ;^и'Али«і|ой;^ .- :А,;І\':Нс«ігиа,; .''' Д. Гвдмева,'.'
. КДАгаян, И. С. Яблонского, А. А. Мовчак, Stlt-Яцэнко и других.
Приведенный в работе обзор исследований о взаимодействии ребер кеотетсти на развитие трездкы іюкагьшает, что усилиями отечественных и зарубе.чных ученных рагрзботаны определеннее методы расчетной оценки капражекно-деформироланксго состояния, остаточной прочности подкрепленных элементов , конструкций о концентраторами напряжений. Однако оценка несущей способности клепаных пластин лрй наличии трещин нэ получила еще к настоящему времени достаточного развития.. Большинство авторов ограничивалось преетейпей геометрией расчетной зоны, не учитывали влияния пластически;; дьфзрмзциЛ, взаимодействия берегов тресты. Как известно, з малой концевой окрестности трепаки образуется область прс-дразрузюния. Б реалышх твердых телах эта зона, обычно, окру-кена областью пластически деформированного материала. Особенности и детали распределения пластических деіермаций у конца трещины определяет условия ее далькейшго развития. Поэтому исследование пластической деформации в окрестности трещины имеет вахнее зкатекке для описания процесса разрушения.
Следует отметить, что круг задач, реваешх а*алитическими методам;!, крайне узок и не охватывает многие вакнне практический случая. В связи с этим необходиш дальнейшие'исследования о тор-шжэкии роста трещяш ребрами жесткости с учетом влияния пластических деформаций,взаимодействия берегов тренды. ; '
Данная диссертационная работа посвягрца вопросам конструк
ционного тормояэнкя разрувевмя' пластин, усиленных иоперэчтаяг
стрингерами (ребрами жэсткости). ';-'.
:;, Цель работы состоит в иеследосазки: нанрягтешю-дефорыиро-
- б -
ванного состояния упругой и упругоплаятичсстоа пластины; передачи нагрузок от ребер жесткости к дэ^ормнруемсму телу {пластине), влияний .ребра лзсткости на развитие трешины: установления влия-. кия ре5ер жесткости на рост усталостной трещины при циклическом нагрухзнии.
Научная новизна. В работе ресен новий класс плоских 'ьадау теории упругости и пластичности с неизвестной границей. Исследовано Езаимодействиэ подкрепленного ребра ч?сткости на развитие трещины. Для панели, подкрепленной поперечны).: стрингером," найдена зависимость длины тркщииы от приложенной растягиважрЛ нагрузки, ф/зических и геометрических параметров, погволящпя проводить исследование роста трнщлны в докритической стадии нагрулгнпй.
Получены Еависимости коэффициентов интенсивности напрдш-нип, размеров .зоны контакта берегов треэдны, длин полос пластичности и раскрытия греш/.au в эй кончике от приложенной растягивающей нагрувки, взаимного расположения трещшы и ре5ра жесткости. Исследовано влияние взаимного расположения ребра жветксстн, еакленск и трэге-шц.на критерий роста трещины.
Достоверность подученных результатов обеспечивается математической корректностью поставленных задач; получением решений вэдач строгими аналитическими методами; -результатами численных расчетов,, которые били проведены на ЭВМ по арограммам, составленным на алгоритмическом языке ООРГГАН-IV; сравнением, 1ЮКЗЧНЫХ аналитических и числокных результатов в частных, случаях с и&вестными в литератур*».. ,.; . ; Практичаскай .данность. Практическая 'значимость ; работы оп- Д
- 7 - '
ределяется широким кругом отмеченных выше практических приложений, а также тем, что большинство полученных научных результатов в работе представлено в виде аналитических Формул, таблиц, систем алгебраических уравнений и доведены до программ расчета на ЭВМ,, что позволяет их непосредственно нспольгогать в инженерных расчетах прочности и долговечности моментов конструкции, достоверно устанавливать их основные параметры, обосновывать пути .повышения жиЕучести пластинчатых конструкций, прогнозировать скорость роста трещин и несущей способности повреаденных пластинчатых элементов конструкций, на стадии проектирования конструкций обоснованно выбирать конструктивны" параметры.
Диссертационная работа выполнена в рамках темы координационного плана Академии наук комплексных научных исследов:ши'Л-по проблеме: "Физико-химическая механика разрушения конструкционных материалов". .
Апробация работы. Результаты диссертационной работы регулярно докладывались и ебсуддались на научном семинаре "!,;?-хакика деформируемого твердого тела" отдела механики наследственных сред института математики и механики АН Азербайджанской республики (1500-1932гг.); на республиканской научно-технической конференции (Гаку, 199Сг.); на X Республиканской конференции молодых ученых по математике и механике (Баку, 1990г.); на научных сзыилпрах отдела теории упругости и пластичности Института математик.!! и механики АН Лоерб. Респ. (1991 -1992 гг.). Диссертация в целом лолотена и обсудцена в отделе механики наел»- дотаекшгх сгед ИММ /Н Азербайджанской республики.
- ь -
ПуолнкаИии, По материал диссертационной раооты опублко-вано три работы.
шьем "работ Диссертация состоит ио введения, трех глав, бшюдов и списка литературы. Она содержит 119 страниц, включающих в себя 13 рисунков, 4 таблицы, библиографию из 113 наименований.