Un Modelo Constitutivo Para Componentes Frágiles

Articulo II

Extracto

Un modelo constitutivo basado en una combinación de formulaciones modelo y micro mecanica basadas los fractura-mecánicos se desarrolla a predecir la evolución de la grieta y el comportamiento mecánico eficaz de compuestos frágiles daño-tolerantes. El modelo constitutivo se echa en una forma de la tarifa y considera tarifa de nucleation de la microraja y tarifa de crecimiento de la microraja. Los módulos eficaces de los compuestos que contienen diversas distribuciones de la grieta se formulan usando el método y el esquema self-consistent del diferencial. El modelo constitutivo entonces se pone en ejecución en códigos finitos del elemento para solucionar los problemas de valor de límite de los compuestos. Las simulaciones numéricas en un problema de prueba patrón se realizan para ilustrar las características modelo. Finalmente, determinar más lejos la validez del actual marco, las actuales predicciones son comparadas con datos experimentales sobre compuestos frágiles. Publicado por Elsevier B.V.

Introducción

El nucleation, el crecimiento y la fusión de la microraja son los mecanismos principales para la degradación de las características elásticos eficaces de materiales frágiles daño-tolerantes bajo monotonously aumento de las cargas externas [30]. Se ha divulgado que el nucleation de la grieta es dominante durante los primeros tiempos del uso de la carga [2], seguidos por el crecimiento de grietas nucleated, y el crecimiento de grieta da lugar eventual a la fusión de las grietas [39]. Estos procesos en general no poseen un carácter cinemático que se repite que se podría explotar para la unificación de la teoría sobre una amplia gama de los tipos y de las magnitudes del cargamento.

El modelar explícito de los detalles del daño y de la micro estructura de desarrollo todavía se restringe a los estudios fundamentales del material [35.18.6.43.27]. Los aspectos estadísticos de la falta de materiales frágiles, de los efectos del tamaño, y de la descripción fundamental del daño como multi-escalan fenómenos han sido un campo de investigación cada vez más activo durante la década pasada [14.17.9.37.7.42.12].

En materiales frágiles daño-tolerantes, el realce del campo de tensión de la grieta es contradicho por la grieta que blinda, que en algunas circunstancias nos concede incrementos preciosos de la extrapolación de las teorías malas del campo en el área del material

En la fractura mecánica basada en un modelo constitutivo para componentes frágiles

Comencemos considerando un compuesto frágil daño-tolerante. Asumimos que el estado dañado se puede describir por el número de microrajas por el volumen de unidad N y el tamaño medio de microrajas . Es obvio que las microrajas adentro los compuestos verdaderos no serán rectos ni penique-formados, y sus distribuciones del tamaño y de la orientación variarán de espécimen al espécimen. Sin embargo, nuestra premisa es que su efecto acumulativo sobre las características materiales eficaces se puede describir cualitativo y cuantitativo usando la aproximación simple del desorden microestructural de desarrollo .

Los dos procesos del daños, nucleation de la grieta y crecimientos de grieta, se asumen para ocurrir secuencialmente e independientemente. El análisis razonado para esta asunción, además de la motivación obvia para una simplificación del problema, tiene raíces en la física y la teoría de la evolución del daños en materiales tolerantes del daños. El proceso del nucleation de la microraja se relaciona con la distribución

de los sitios débiles en el material [14.7.29]. En los materiales heterogéneos, el proceso es estocástico y las microrajas inician uniformemente a través del volumen material [17]. Esto permite que modelemos el proceso del nucleation

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