|
|
Vliv bi-materiálového rozhraní na zavírání únavové trhliny
Náhlík, Luboš
Z publikovaných prací vyplývá, že bi-materiálové rozhraní má vliv na hodnotu součinitele intensity napětí, na velikost prahových hodnot pro šíření trhliny i na rychlost šíření únavové trhliny. Blízkost rozhraní mezi dvěma materiály ovlivňuje tvar a velikost plastické zóny v okolí vrcholu trhliny. Tato skutečnost se promítá také do velikosti zavíracího napětí (plasticity induced crack closure) při šíření únavové trhliny v blízkosti bi-materiálového rozhraní. V příspěvku je ukázán vliv rozhraní mezi dvěma materiály na velikost efektivního součinitele intensity napětí a rychlost šíření únavové trhliny v blízkosti tohoto rozhraní. Získané poznatky mohou přispět k lepšímu porozumění procesu únavového poškozování kompozitních materiálů.
|
|
|
Vliv přechodové vrstvy mezi cementovou pastou a kamenivem na šíření trhliny: konečnoprvkové modelování
Keršner, Z. ; Náhlík, Luboš ; Knésl, Zdeněk
V řadě případů je pro popis šíření makrotrhliny v betonu klíčovou konfigurací situace, kdy se vrchol trhliny nachází na rozhraní matrice–částice, resp. částice–matrice. V těchto případech není možno použít standardní kritéria lineárně elastické lomové mechaniky a do modelování je nutno zahrnout vliv rozdílnosti materiálových parametrů obou složek.Pro popis trhliny mohou být navíc rozhodující vlastnosti rozhraní mezi oběma složkami, zejména pak existence přechodové zóny mezi matricí a kamenivem, která v dosavadních pracích nebyla uvažována. V příspěvku je beton modelován jako prostředí, sestávající ze zatvrdlé cementové pasty (matrice) a kameniva (částice), včetně zmíněné přechodové vrstvy. Výsledky analýzy takto modelovaného betonu umožňují popsat lomové chování makrotrhliny šířící se v tomto prostředí v závislosti na materiálových parametrech jednotlivých složek. Výpočty jsou realizovány MKP a pro reálná materiálová data matrice, ITZ a částice jsou presentovány relevantní výsledky.
|
|
|
Vliv geometrie zkušebního tělesa na plastické zavírání trhliny
Náhlík, Luboš ; Hutař, Pavel
Z experimentálních prací vyplývá, že geometrie tělesa má nezanedbatelný vliv na rychlost šíření únavové trhliny. Ukazuje se, že vliv geometrie může být různý v závislosti na velikosti vnějšího zatěžování respektive velikosti plastické zóny před čelem trhliny. V určité části zatěžovacího spektra tedy bude hrát významnou roli plasticky indukované zavírání trhliny. Demonstrovat vliv constraintu na zavírání trhliny je hlavním cílem této práce. Na tělesech různé geometrie, odpovídající experimentálním vzorkům, je sledován vliv constraintu (kvantifikovaného hodnotou T-napětí) na zavírání trhliny. Za pomoci efektivní hodnoty faktoru intenzity napětí můžeme odhadnout výsledný efekt všech těchto vlivů na rychlost šíření únavové trhliny. Výpočty jsou provedeny na bázi konečných prvků. Pomocí těchto simulací můžeme lépe porozumět a kvantifikovat vliv constraintu na rychlost šíření únavové trhliny a přispět tak k věrohodnějšímu přenosu laboratorních dat na skutečné konstrukce.
|
|
|
Numerická analýza povrchové trhliny v ochranných vrstvách
Šestáková, Lucie ; Majer, Zdeněk ; Náhlík, Luboš ; Knésl, Zdeněk
V příspěvku je v rámci předpokladů lineární elastické lomové mechaniky analyzováno chování povrchové trhliny šířící se v ochranné vrstvě. Jsou diskutovány způsoby možného porušování ochranné vrstvy a soustavy vrstva-podklad vyvolané šířením trhliny v oblasti křehkého a únavového poškozování. Je navržen numerický model, který umožňuje kvantifikovat poškození ochranné povrchové vrstvy s ohledem na její funkčnost. Je posouzena možnosti šíření povrchových trhlin přes rozhraní do podkladu vedoucí k porušení tělesa. Výpočty jsou provedeny metodou konečných prvků programovým systémem ANSYS.
|
|
|
Numerická analýza růstu povrchové trhliny v ochranných vrstvách
Majer, Zdeněk
V práci jsou studovány trhliny v elastické povrchové vrstvě na masivním podkladu. Trhliny jsou iniciovány na volném povrchu a je analyzováno jejich chování s ohledem na možné porušení povrchové vrstvy v závislosti na jejich počáteční velikosti, orientaci a na materiálových parametrech obou složek. Je ukázáno, že v tenké povrchové vrstvě jsou pro chování trhliny rozhodující okrajové podmínky definující namáhání tělesa a vliv materiálových parametrů je druhořadý. V případě, že je těleso namáháno silami rovnoběžnými s rozhraním vrstva-podklad, se trhlina vždy stáčí směrem k rozhraní. Zejména je studován vliv materiálových parametrů obou složek tělesa a způsobu namáhání trhliny na směr jejího šíření. Jsou formulovány obecné závěry týkající se šíření trhliny v blízkosti materiálového rozhraní. Při modelování bi-materiálového tělesa předpokládáme ideální adhesi mezi oběma tělesy a výpočty jsou provedeny metodou konečných prvků (systém ANSYS).
|
|
|
Vliv povrchových trhlin na delaminaci ochranné vrstvy a podkladu
Šestáková, Lucie
Pomocí lineární elastické lomové mechaniky byla řešena problematika trhlin v tenké povrchové vrstvě. Studován byl především vliv materiálových parametrů vrstvy a podkladu (modulů pružnosti v tahu) na napěťové poměry v okolí kořene trhliny. Důraz byl kladen na problém tenké vrstvy s povrchovou trhlinou kolmou k materiálovému rozhraní. Ukazuje se totiž [6], že v důsledku specifických podmínek studovaného tělesa (geometrie, zatížení) se bude trhlina stáčet vždy směrem k materiálovému rozhraní nezávisle na její původní orientaci. Kromě součinitele intenzity napětí a T-napětí (orientační znalost T-napětí je nezbytná pro přesnější popis chování trhliny v materiálu) byla určována napětí v rozhraní (tahová a smyková), která mají zásadní vliv na možnou delaminaci vrstvy a podkladu. Získané výsledky a obecné závěry přispívají ke snazšímu rozhodnutí (predikci) o chování trhliny v~tenké ochranné vrstvě, či o chování samotné vrstvy (možné delaminaci apod.).
|
|
|
Odhad hodnoty exponentu singularity napětí a prahového napětí pro šíření trhliny přes rozhraní dvou ortotropních materiálů
Náhlík, Luboš
Práce se zabývá stanovením exponentu singularity napětí v případech, kdy se vrchol trhliny nachází na rozhraní mezi dvěma (ortotropními) materiály. Je navržen jednoduchý způsob jeho stanovení na základě znalosti numerického řešení pole napětí před vrcholem trhliny, které je získáno za pomoci metody konečných prvků. Výsledky jsou srovnány se známým analytickým řešením. V další části práce je využita znalost exponentu singularity napětí v případě trhliny ležící na rozhraní dvou ortotropních materiálů k formulaci kriteria stability trhliny s vrcholem nalézajícím se na tomto rozhraní a pro stanovení prahového napětí pro šíření únavové trhliny přes rozhraní mezi dvěma ortotropními materiály. Je navržen postup umožňující odhadnout vliv rozhraní mezi dvěma (ortotropními) materiály na chování únavové trhliny.
|
|
|
Vliv geometrie zkušebního tělesa na rychlost šíření únavové trhliny
Hutař, Pavel ; Náhlík, Luboš ; Knésl, Zdeněk
V článku jsou nejprve uvedeny základní pojmy a předpoklady lineární elastické dvouparametrové lomové mechaniky a je zdůrazněn význam, který má tento přístup jednak pro rozšíření mezí platnosti lomové mechaniky. Dále je pak formulován dvouparametrový popis šíření únavových trhlin za předpokladů vysokocyklové únavy a analyzován vliv constraintu na rychlost jejich šíření. Je poukázáno na možnost eliminace závislosti experimentálních dat na geometrii tělesa a diskutována otázka přenositelnosti těchto dat z malých laboratorních vzorků na velká tělesa. Je zdůrazněn význam constraintu pro zvýšení spolehlivosti odhadů životnosti těles s trhlinami.
|
|
|
Stanovení zbytkové únavové životnosti součástí s uvážením vlivu geometrie a materiálového rozhraní
Hutař, Pavel ; Náhlík, Luboš ; Knésl, Zdeněk
V tomto příspěvku se zabýváme metodikou stanovení zbytkové únavové životnosti součástí s trhlinou. Diskutovány jsou přístupy umožňující rozšířit klasický popis pomocí jednoparametrové lineárně elastické lomové mechaniky. První část příspěvku se zabývá zejména přenosem experimentálních dat naměřených na standardních vzorcích na reálné konstrukce rozdílných geometrií. Pomocí dvouparametrové lineární lomové mechaniky je kvantifikován vliv rozdílné geometrie na rychlost šíření únavové trhliny a je demonstrována metodika zohledňující tento jev pro nízké rychlosti šíření únavové trhliny a její prahové hodnoty. Druhá část příspěvku popisuje přístupy založené na zobecněném faktoru intenzity napětí. Tuto metodiku lze využít k popisu šíření trhliny v kompozitních materiálech nebo šíření trhliny v ochranných povlacích. Cílem je zkvalitnění popisu šíření únavové trhliny v případech, kde klasický popis založený na hodnotě faktoru intenzity napětí nelze použít vůbec nebo je zatížen značnou chybou.
|
|
| |
host ::
RSS.