Naslov: Proračunska mehanika loma i zamora

Tip: Univerzitetski udžbenik

Autori: Gordana Jovičić, Miroslav Živković, Snežana Vulović

Rezime:

Mehanika loma ima važnu primenu kako u projektovanju novih konstrukcija, proveri pouzdanosti postojećih, tako i u proveri pouzdanosti i proceni preostalog veka trajanja konstrukcija u kojima su se pojavile inicijalne prsline.

Sredinom XX veka, kao odgovor na neobjašnjive havarije brodova, mostova, železničkih pruga, pojavljuje se veći broj istraživača koji su se bavili problemima loma. Svakako jedan od istaknutijih među njima je Irwin (1952,1954), koji je modifikovao Griffith-ovu teoriju (1921). Prema njemu, važnu ulogu pri širenju prsline igra koncentracija napona ti neposrednoj okolini vrha prsline. Kao kvantitativna mera koncentracije napona u okolini vrha prsline uvode se veličine faktora intenziteta napona: K_I, K_II i K_III.

Šezdesetih godina XX veka pojavljuju se novi, fundamentalni radovi iz mehanike loma. Najznačajniji među njima su radovi Rice-a (1968) zasnovani na definisanju J integrala i analizi njegovih osobina. Teorija zasnovana na korišćenju J integrala razvijena je sa ciljem da se uspostavi kvantitativna mera pojave nestabilnog širenja prsline. Razvija se kriterijum loma zasnovan na primeni J integrala.

Odredivanje osnovnih parametara mehanike loma se zasniva na definisanju koncentracije napona u okolini vrha prsline. Jedno od opšte prihvaćenih pravila za korišćenje analitičkih metoda pri određivanju. osnovnih parametara mehanike loma je teza o autonomnosti prsline ili koncept sličnog ponašanja. Teza o autonomnosti je zasnovana na pretpostavci da polje napona u okolini vrha prsline zavisi od vrednosti srednjih napona, elastičnih svojstava materijala i oblika prsline. Ova teza je prihvatljiva ukoliko je K -zona mala u odnosu na dimenzije prsline (Šumarac 1990), gde se pod K -zonom podrazumeva oblast u okolini vrha prsline u kojoj može da se primenjuje teorija asimptotskog naponskog polja, drugim rečima, K -zona je singularno dominantna oblast.

Teorijsko određivanje parametara mehanike loma predstavlja složen matematički zadatak, posebno kod konstrukcija sa složenom geometrijom i uslovima opterećenja. Analitičko određivanje parametara mehanike loma poput: faktora intenziteta napona K, J -integrala, otvaranja vrha prsline CTOD (Crack Tip Opening Displacement), je moguće samo u malom broju slučajeva. Kod rešavanja problema sa složenom geometrijom i složenim uslovima opterećenja neophodno je koristiti numeričke metode proračuna.

Dakle, analitičke metode su, u prvoj polovini prošlog veka, bile jedini mogući način određivanja parametara mehanike loma i to sve do pojave numeričkih metoda sredinom osamdesetih godina XX veka, koje su pre svega zasnovane na primeni metode konačnih elemenata.

U poslednjih dvadeset godina metoda konačnih elemenata je našla primenu kako u raznim oblastima mehanike tako i u mehanici loma. Razvile su se nove naučne discipline koje su zasnovane na numeričkim metodama i proračunima: proračunska mehanika, proračunska dinamika fluida. proračunska termodinamika, proračunska mehanika loma, oštećenja, zamora...

Jedan od praktičnih ciljeva primene metode konačnih elemenata u proračunskoj mehanici loma je da se odredi koncentracija napona oko vrha prsline tj. faktori intenziteta napona (FIN) koji ujedno predstavljaju meru mehaničkog stanja prsline. Drugi primami cilj primene metode konačnih elemenata u proračunskoj mehanici loma je da se predvidi moguće širenje prsline sve do pojave loma.

Sadržaj:

Uvod, Osnovni parametri mehanike loma, Određivanje faktora intenziteta napona numeričkim putem, Proširena metoda konačnih elemenata (X-FEM), Niskociklični i visokociklični zamor materijala, Literatura