Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: mesomechanika

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Investigation of macrocrack propagation along a bimaterial interface in adiabatic dynamic processes as a problem of mesomechanics

Dornowski W., Perzyna P.

Engineering Transactions

2006

Vol. 54, iss. 4

289-321

The main objective of the present paper is the investigation of macrocrack propagation along a bimaterial interface in adiabatic dynamic processes. The investigation has been generated by very recent experimental observation (cf. Rosakis, Samudrala and Coker [34], Guduru, Rosakis and Ravichandran [13], Guduru, Zehnder, Rosakis and Ravichandran [14]). A general constitutive model of elastic-viscoplastic damaged polycrystalline solids has been developed within the thermodynamic framework of the rate-type covariance material structure with a finite set of internal state variables. This set of internal state variables will be assumed and interpreted so that the theory developed has been taken into account the effects as follows: (i) plastic non-normality; (ii) softening generated by microdamage mechanisms; (iii) thermomechanical coupling (thermal plastic softening and thermal expansion); (iv) strain-rate sensitivity. It is noteworthy to stress that viscosity introduces implicitly a length-scale parameter into the dynamical initial boundary value problem. In order to describe in a constitutive model all the previously mentioned properties and incorporate their respective effects, it is intended to introduce a particular set of internal state variables, which consists of the equivalent inelastic deformation and volume fraction porosity. The equivalent inelastic deformation can describe the dissipation effects generated by viscoplastic flow phenomena and the volume fraction porosity takes into account the microdamage evolution effects. The kinetics of microdamage plays a very important role in this constitutive model. Fracture criterion based on the evolution of microdamage is assumed. The relaxation time is viewed either as a microstructural parameter to be determined from experimental observations, or as a mathematical regularization parameter. By assuming that the relaxation time tends to zero, the rate-independent elastic-plastic response can be obtained. The identification procedure is developed basing on the experimental observations. We consider isothermal and adiabatic processes in the thin flat specimen made of two identical elements (material A) and the cohesive band (material B). The width of the cohesive band is 1 žm, so it is a mesoscale size range. In this cohesive band the initial notch is localized symmetrically. It is assumed that the boundary conditions are modelled by the speed of the upper edge of the specimen, while the lower edge is clamped. The initial conditions of the problem are homogeneous. Both materials of the specimen are modelled as elastic-viscoplastic. A two-dimensional, plane stress, finite-difference model of the entire specimen is applied. The numerical algorithm satisfies the material objectivity, i.e. is invariant with respect to any diffeomorphism (any motion). Particular attention is focused on the investigation of interaction of stress waves on the propagation of macrocrack within the interface band. The macrocrack-tip speed history and the evolution of the transient macrocrack-tip temperature fields are obtained.

Kwantowa teoria propagacji quasi-statycznych szczelin w ośrodkach niesprężystych

Wnuk M. P.

Eksploatacja i Niezawodność

2003

nr 2

6-14

W ciałach niesprężystych w każdym elementarnym procesie dekohezji, który prowadzi do pęknięcia w skali makroskopowej, zachodzi interesujące "współzawodnictwo " między rozwojem uszkodzeń ("damage") oraz innych procesów nieodwracalnej deformacji uwieńczonych pęknięciem ("fractnre"), spowodowanych plastycznością lub też lepkością materiału. Próbę ilościowego opisania takich zjawisk, poprzedzających katastrofalny rozwój szczeliny, przedstawia tutaj teoria kwantowa, oparta na kryterium Wnuka, tak zwanym kryterium "rozwarcia końcowego", zaproponowanym w 1972 roku, zoh. Wnuk (1972, 1974, 1977). Należy podkreślić, że zjawiska, o których tu mowa, nie mogą być adekwatnie reprezentowane przez kontunualną mechanikę zniszczenia, liniową czy też nieliniową. Nasza teoria zakłada dwu-fazowa strukturę strefy nieliniowej poprzedzającej/ront szczeliny. Model ten dotyczy zarówno szczelin stacjonarnych jak też poruszających się w zakresie poniżę/ progu naprężenia krytycznego (propagacja podkrytyczna). Najważniejszym elementem takiego zmodyfikowanego modelu kohezyjnego szczeliny jest przyjęcie istnienia cząstki Nenhera w bezpośrednim sąsiedztwie wierzchołka szczeliny. Jest to lak zwana "strefa delta", w odróżnieniu od "nieliniowe/ strefy R ". Wewnątrz strefy delta zachodzą intensywne procesy odkształcenia, których nie sposób opisać przy pomocy mechaniki ciał ciągłych. Dla ciał ciągliwych "delta "jest bardzo wala w porównaniu z długością strefy kohezyjnej, natomiast dla ciał kruchych obydwa parametry skali zlewają się w jeden obszar, którego rozmiar zmierza do zera. W literaturze anglosaskiej strefę delta nazywa się "process zone ". Nazwa taka implikuje, że ostateczna faza intensywnej deformacji poprzedzającej zjawisko zniszczenia zachodzi właśnie w tej strefie. Ponieważ cząsteczka Neubera mci skończone wymiary, proces zniszczenia ma charakter kwantowy. Także akumulacja nieodwracalnego odkształcenia, czas niezbędny dla doprowadzenia stanu odkształceń do stanu nasycenia (krytycznego) wewnątrz cząstki Neubera oraz suma propagacja szczeliny mają charakter kwantowy. W granicy, dla ciul idealnie sprężystych, obowiązuje "zasada odpowiedniości", znana w mechanice kwantowej, kiedy to opis kwantowy staje się równoważny opisowi kontynualnemu. Wynikiem takiego przejścia granicznego jest powrót do klasyczne! teorii Griffitha. Teoria Griffitha jest zatem szczególnym przypadkiem opisanego In modelu procesów dekohezji. obserwowanych w dalach niesprężystych.

Higher demands on reliability of high performance structures require a better understanding of damage and failure processes that evolve in the nonelastic material prior to the critical state leading to a catastrophic fracture. To account for these lime-dependent pre-fracture stages of damage and strain evolution, such as a slow stable, or subcritical, crack growth. occurring in dissipative materials, a quantum model is proposed. The essential assumption underlying the theory concerns tile existence of the Neither particle, the so-called "process zone", adjacent to the crack tip. This particle is of size D, and it is embedded within a larger cohesive zone, R. The near-tip stress field is modeled by a cohesive zone concept modified by the structured nature of the cohesive zone. A two-phase zone is assumed to he associated with any crack, whether it is stationary one or a moving one. Both plasticity and viscoelasticity are incorporated in tile material representation. It is shown how the variations in the ratio R/D lead to a transition from ductile to brittle fracture. An equation of motion for a slowly moving crack, winch remains in equilibrium with the applied load, is established through application of the "final stretch" criterion proposed by Wnuk in 1972, of. Wnuk (1972. 1974. 1977). Growth of 'a quasistatic crack is viewed as a sequence of local instability stales, while the transition from stable to unstable crack extension is considered to represent a global instability case. Equations predicting occurrence of' such transition are derived from the quantum model. In the limit ease. when the quantum variables approach zero, one recovers the classic ease of the Griffith theory.