книги / Прогнозирование прочности и анизотропного состояния деформированных конструкционных материалов
..pdfскости разрушения происходит немедленно после разрыва волокна без дальнейшего роста приложенного усилия. Необходимым услови ем для внутреннего шейкообразования в неподдерживаемых волок нами матричных перешейках является выполнение неравенства, об ратного (7 .7 ):
|
ё Л/(2 А )< (« в /(2 А ))К /0 -|'в)+1]. |
(7.8) |
Заметим, |
что математическое выражение этого механизма де |
|
формации для |
случая, когда Gn/(Zk) много меньше цравой части не |
|
равенства (7 ,8 ), представляет собой большие трудности, |
так как |
з а пределами длин переноса усилия происходит частичная разгруз ка волокна после разрыва. При этом должны возникать сжимающие напряжения в примыкающей области матрицы, что порождает допол нительные затруднения при вычислении величины упругого отскока волокна и геометрии неподдерживаемых волокна® матричных пере
шейков. Следовательно, предложенная в работе [165] |
модель не |
|
столь проста для инженерных расчетов, как кажется |
на первый |
|
взгляд и з -за |
ее геометрической наглядности. |
|
Тем не |
менее остальная часть работы [165] содержит подроб |
ный анализ трех основных видов пластической деформации матрицы
на |
базе |
предложенной модели: |
|
|
а) |
однородного пластического течения с неразрушенными во |
|
локнами-; |
|
|
|
|
б) |
течения между волокнами по длине переноса усилия, ког |
|
да |
матричные перешейки могут выдержать возросшее напряжение |
||
вслед за |
разрывом волокна; |
|
|
|
в) |
локализованного шейкообразования неподдерживаемой |
во |
локнами матрицы в области упругого отскока разорвавшегося |
во |
локна.
Анализ плоскопластической деформации выполняется геометри ческим методом Прагера с помощью полей линий скольжения. Пра вильность получонинх расчетом полей линий скольжения в заклю чительной части работы [165] подтверждается сравнением с экс периментальными наблюдениями пластических зон в обраэцах ком позиционного материала Си.(матрица) - W (волокна), содержащих разрушенные волокна.
§ 7 . 4 . Пдоскопдастическая деформация путем скольжения о упрочнением при прокатке композиционного материала
Как и для случая слабой анизотропии, рассмотрим инкремен тальный акт скольжения с£Тл в направлении л , вызывающий изме нение сопротивления сдвигу с&м. в различных направлениях п г.
Приращение сопротивления сдвигу в произвольном направле нии ль в результате происходящего по закону парности касатель ных напряжений одновременного сдвига прослоек материала в двух
перпендикулярных друг другу направлениях *ь и Ь |
можно |
выра |
|||||
зить той же функцией (3 .1 ), |
что и для слабо анизотропного |
ма |
|||||
териала. Но при сильной исходной анизотропии нельзя |
полагать, |
||||||
что dTnii*idYl . Положим, что |
отношение фактически |
происходящих |
|||||
сдвигов сСГЛ и о !) |
обратно пропорционально |
пределам |
текучести на |
||||
сдвиг в направлениях п, и |
I |
, т .е . |
|
|
|
|
|
|
д Д у |
|
или |
|
|
|
|
|
dTb = * тя, |
*т1 |
|
|
|
||
|
' |
|
|
|
|||
Тогда вместо |
соотношения (3 .2 ) получим для суммарной |
де |
|||||
формации сдвига в |
направлениях а и I следующее равенство: |
||||||
|
|
/ » + ; & d r * ’ |
|
|
(7 -9> |
||
|
|
г |
п |
|
|
|
|
где по (3 .8) при |
т - 4 с |
учетом уравнения |
(ЗЛО ) |
|
|
|
■W [^ ^ ( f +#- * .)+ TJ |
+«-*„)* |
х“ 8'(т+е_^)+7 »sin'*(|-+e-*.)J’,/*;
ЫТЛ вычисляется по формуле |
(3 .3 ), а лц/Ш ) определяется со |
|||
отношением (3 .9 ) также при |
« - = 4 . |
|
|
|
Прежде |
чем подставлять |
з н а ч е н и я ^ |
и*** в |
(7 .9 ), следу |
ет выполнить тригонометрические преобразования: |
|
|||
С054^ + д - Ф о) » |
|
|
|
|
|
=-^[1±Яв1<г2.(0-Фе)+ Sin* 2.(9-$,)]*, |
(7Л 0а) |
||
sln * (f + 9~*в) С0&2(^"+ 5-Ф0) = [jr+ J |
2(е-Ф0)]х |
|||
|
х ["Щ-~-г^1п.2.(0-фв>]*,-^^4-9АИ?2(в-Фо')]. |
(7.106) |
||
С учетом этих соотношений |
|
|
|
|
Хт1 |
|
|
|
|
Поскольку |
sLa(?i/4)»C03(*r/4)«H/i£ и sin*(я/4)= cos* fa /^ sin fa A )* |
хсо&а(я/ 4 ) и А . |
то 0 /4 )[1 /7 2+/1<,/(и)+1/1д]«1/<5^д . Тогда по |
||
лучим |
|
|
|
й |
( ^ _ / г) т г ( 6 ^ « )+ т ( 7 Г - |
7 г + 7«)5‘п-! г ^ ‘ ',|“) |
|
T ft 5 ^ + ‘в |
^ |
5" ^ ) 81П'2 (в Ч ',) + 4 ( 7? |
" ^ |
•Я/*» |
|
|
|
agj + ( ^ - г5) stn-^(e-*»)+T f(^ "7 f'+7r)sln’a2(8"*o) |
С |
Полагая, что с учетом соотношения (3.25) всегда будет выпол няться неравенство
i
т ( 4 2" 7 2) 5'л 2 ( в ~#“)>> \ (,f‘/ 2 - ~ITJJ + i i ) SLn'1^ ^
в пренебрегая поэтому последним членом о знаменателе полученно
го |
выражения для |
/* т I |
а в числителе прибавляя и отнимая |
|
i / |
б£/ч, |
получим |
приближенное выражение |
|
|
|
f |
|
|
*?*. |
+ |
|
|
|
з 2, |
|
|
||
*т£ |
------- |
|
|
|
|
+ |
а (г* ~ 7« )в л г(в -Ф 0) |
||
|
|
5 |
^ 4 ( я ~ Т |
^ ) зС а2(6- ф») |
Тогда, подставляя его в уравнение ( 7 .9 ) , после простых преобразований имеем
|
Г |
- ^ |
г — |
Г |
|
|
/ i |
А |
\ |
1 -« /2 |
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бели |
заменить |
бх/ц его выражением по |
(3 .25) и ввести |
|
параметр |
|||||||
Ъ по |
(3 .3 0 ), |
то |
будем иметь |
окончательно |
|
|
|
|||||
|
|
Ф |
“т£ |
- v2 О |
6 sin,г (в - ф„)]',й |
|
|
(7 м ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Подставляя |
(7 .9 ), |
(7 . I I ) |
и |
(3 .3 ) |
в |
выражение |
для |
приращен |
||||
ния сопротивления сдвигу (3.1)» |
получим для сильно |
анизотроп |
||||||||||
ного материала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
a>)<p(M)<£0. |
|
(7.12) |
||
Чтобы получить решение на основе того же математического |
||||||||||||
метода, который применен к |
случаю слабо анизотропного материа |
|||||||||||
л а, введем для момента |
t , |
когда вместо Ф0 будет |
ф1 |
, |
функцию |
|||||||
интенсивности |
сдвига |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
+ 6sui2(9-*,)]'№ |
|
|
(7-13) |
|||
и то щ а вместо |
(7.12) будем иметь выражение |
|
|
|
d S ~ ~ W |
(7.М> |
Полное сопротивление сдвигу в направлении т в момент ^ |
будет |
|||||||
выражаться с учетом |
(3 .9) |
уравнением |
|
|
|
|
|
|
4>*if В * |
|
|
|
7 |
+ |
|
|
|
xcose( f +8^ ) +р |
^ ( т |
+в»'4')] |
|
-р,(0 |
|
(7.15) |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
а условие квазистатического равновесия для направления ль |
||||||||
|
й Л |
, <>-**.<**, О» |
|
|
(7.16) |
|||
где значение т Л ( б0 ,< ) определяется выражением |
(3 .1 5 ), |
Следо |
||||||
вательно, учитывая тригонометрические |
соотношения (7.10) и вво |
|||||||
дя выражение функции анизотропного упрочнения по |
(3 .4) с |
уче |
||||||
том (3 .2 3 ), можем получить |
условие |
квазистатического равнове |
||||||
сия в виде равенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
- 7=-( —~ [н+2 sin. г (вв-Ф4) + slri22 (V ^ )]+ P — -— ~ |
+ -Ц |
|
||||||
Vb l4 J * L |
0 |
4/ |
e |
U1 |
\j* j* |
j* |
Кг) |
|
(7 [1-sin.22(e(,-ill)]+ ^ r [basla2(81-?.()+sln?2(6r 4.())l',/' |
||||||||
см » |
, |
|
|
|
|
|
|
|
Y%fb j |
(le-A l |
|
|
=Тсо$г(^-Ф,)г |
|
|
или после приведения подобных членов
Пренебрегая членами со вторыми степенями синуса и вводя b по формуле (3 .3 0 ), получим
Z_
V5 ( ^ + ^г)' [*+4»‘т2(в,-Ф ,)]'^г+
Лакее |
можно определить функцию интенсивности сдвига (бг£) |
||
и параметры |
к , к ,, |
полярной функции анизотропного |
упрочне |
ния, следуя тем же путем, что и при решении аналогичной |
задачи |
для слабо анизотропного материала (главы 3 , 4 ) . Однако при этом можно получать лишь частные решения для каждой конкретной моде ли материала с индивидуальным набором упрощающих допущений, вво димых для преодоления чисто математических трудностей.
ntkij
1334
1333
1400
1401
1402
1403
1404
1405
1406
1410
1411
1412
1413
1414
1415
1416
1420
1421
1422
1423
1424
1425
1426
1450
1431
1432
1433
1434
1435
1436
|
|
|
|
|
К б ) |
|
|
|
|
|
-19008 |
||
|
|
|
|
10368 |
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1276* |
|
|
-(27096* |
- |
990 6* ) |
|||
|
|
570366 - |
1996* |
|||
-(99286* + 90056® - 51846* ) |
||||||
68796640 - |
641526s + 155526® |
|||||
547566* |
- 505446<0 |
+ И6646* |
||||
|
|
|
|
|
- I I |
|
|
|
-(416я |
— 146 |
) |
||
75656* |
- 223264 - |
286 |
||||
-(77206® - 100386* + I7262 ) |
||||||
- ( 113486s |
+ «0526® |
- |
247026* + 29936я ) |
|||
-(63225640 |
- |
1280716s |
+ 613546 е - 89796* ) |
|||
126450640 |
- I02I336* |
+ 202026® |
||||
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
2836я - |
349 |
||
-(69686* - 20316я - 166 ) |
||||||
23406® - |
24446* + 9346я + « 0 8 |
182526* + 542876® - 738006* + 141566я + 432
-(730086s - 336966® - 244086* + 9072 6я ) 730086s - 336966® + 9726*
-1 5
-( « 8 6 я - 420) 21616* + 3396я * 1623
“(167526* - 56I62 - 3223)
459336* - 70676я - 5929
-(25939 6* - 91036е - 1496) 194546* - 67346я
jnkij
1440
1441
1442
1445
1444
1445
1446
1500
1501
1502
1505
1504
1505
1506
1510
1511
1512
1513
1514
1515
1516
1520
1521
1522
1523
1524
1525
1526
1530
1531
|
К б) |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
-136 |
|
|
|
|
И 3 2 |
|
|
|
-3960 |
|
|
|
|
|
5844 |
|
|
|
-2736 |
|
|
|
|
|
1296 |
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
3286* |
|
|
-(5088 bM - |
1746B* ) |
|||
И 7 4 0 6 8 - |
5300** |
|||
|
|
28006е |
|
|
-(281836*°- |
И 97268 ) |
|||
194546*2 - |
89796*° |
|||
|
|
-186 |
|
|
-(1050 6* - 366 |
) |
|||
169546* - 100046* |
+ 66 |
|||
-(305586® - |
282146* + 46086* ) |
|||
-(2304 68 4 4321266 ) |
||||
224646*° - I13I846® - 3801666 |
|
|||
898566*° |
- |
388806® |
|
|
|
|
368 |
|
|
12946* |
- |
1392 |
|
|
-(185926* - 139386е + 26 ) |
|
|||
269326 е - 365726* + 30266* 4- 10988 |
|
|||
II6 I6 6 6 4* II2646* |
|
|
||
79312 68 - 1661066е + 359156* |
||||
1556316* - |
598586е |
|
||
|
|
-350 |
|
|
-(6886* - |
2096) |
|
mkij
1532
1533
1534
1535
1536
1540
1541
1542
1543
1544
1545
1546
1550
1551
1552
1553
1554
1555
1600
1601
1602
1603
1604
1605
1606
1610
r(6)
108486* - 38866е - 1750
-(7488Ьв + 28666* - 27646й + 2230)
-(440646е - 262946* - 848662 ) 898566е - 915846* + 46086*
1198086® - 345606* |
|
|
170 |
|
|
1386* - |
1426 |
|
-(21606* + 6646* - |
3904) |
|
172926* + 43246* - |
5992 |
|
-(5 1 8 7 6 6 * - |
37686* - |
8352) |
346846* - 239446* - 5320 |
||
345846* |
|
|
-32 |
|
|
544 |
|
|
-3360 |
|
|
9728 |
|
|
-7552 |
|
|
4608 |
|
|
152 |
|
|
-13656* |
|
|
51206* |
|
|
-102406е |
|
|
115206е |
|
|
-6912 640 |
|
|
17286* |
|
|
-394 |
|
|
5912 6* - |
1577 |
|
-(176966* - 118246* ) |
||
266046 е - |
354716* |
|
-(199536е - |
53207 6е ) |