Анализ критического состояния дискретнонеоднородной полосы с наклонной контактной границей и наружным макродефектом в более прочной части

Abstract

Рассматривается напряженное состояние соединения в виде упругопластической полосы с прямолинейными параллельными краями в условиях плоской деформации. Полоса состоит из двух частей разной прочности из однородных изотропных материалов, разделенных прямой, образующей произвольный угол с краем полосы. Соединение подвержено растягиваемой нагрузке. В более прочной части расположен поверхностный макродефект в форме наружного разреза или углубления. Цель работы - исследование критического состояния соединения при всевозможных геометрических и механических параметрах и на этой основе вычисление критического усилия растяжения. Метод основан на исследовании полей характеристик (линий скольжения) в пластической зоне с учетом наличия разрыва напряжений в более прочной части. Дан полный анализ вариантов картин полей характеристик, приводящих к различным эпюрам напряжений по нетто- сечению, в зависимости от взаимного расположения дефекта и контактной границы, размеров дефекта, угла наклона контактной границы и коэффициента механической неоднородности соединения. Разработан алгоритм для вычисления критического растягивающего усилия в общем случае. Вычислены средние критические напряжения в наиболее характерных случаях. The article considers the stress state of a joint in the form of an elastic-plastic strip with rectilinear parallel edges under conditions of plane deformation. The strip consists of two parts of different strengths made of homogeneous isotropic materials, separated by a straight line which is forming an arbitrary angle with the edge of the strip. The joint is subjected to tensile stress. In its stronger part, there is a surface macrodefect in the form of an external incision or recess. The purpose of the article is to study the critical state of the joint using various geometrical and mechanical parameters and, on this basis, calculate the critical tensile force. The method is based on the study of characteristic fields (slip lines) in the plastic zone, taking into account the presence of a voltage break in the more durable part. A complete analysis of variations of the patterns of characteristic fields leading to different stress diagrams over the net cross section is given, depending on the relative position of the defect and the contact boundary, the size of the defect, the angle of inclination of the contact boundary, and the coefficient of mechanical heterogeneity of the joint. An algorithm has been developed to calculate the critical tensile force in the general case. The average critical stresses in the most characteristic cases have been calculated.