DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2019.87.189812

Damage model for calculating the failure of structural materials

Oleksandr Bondarets, Anatoly Grabovskyi, Iryna Babiienko

Abstract


Abstract. In the paper are considered the processes of scattered damage accumulation  as multiscale and multistage kinetic processes that lead to degradation of the physical and mechanical properties of structural materials, such as elasticity modules and lead to structural changes in structural materials as a result of material loosening under external influences.

Damage components that, as a result of loosening, change the size and shape of the elementary volumes of structural elements under loads are considered.

In the paper we obtained a tensor of the fourth rank of the damage function and its first and second invariants. The effect of damage on the value of the effective stresses when stretching the plate with the hole are considered.


Keywords


elasticity modules; damage; kinetic processes; loosening of material

References


Troshchenko, V.T., Krasovskii, A.Ya., Pokrovskii, V.V., Sosnovskii, L.A. and Strizhalo, V.A. (1993). Soprotivlenie materialov deformirovaniyu i razrusheniyu: Spravochnoe posobie [Strength of materials deformation and fracture: A Reference Guide]. Nauk. dumka, Kyiv, Ukraine.

Troshchenko, V.T., Lebedev, A.A. and Strizhalo V.A. (2000). Mekhanicheskoe povedenie materialov pri razlichnykh vidakh nagruzheniya. Logos, Kyiv, Ukraine

Grabovskii, A.P. and Bondarets, A.A. (2013). ‘Deformatsionnye modeli kinetiki povrezhdaemosti konstruktsionnykh materialov pri uprugoplasticheskom deformirovanii’, Vestnik Gomel'skogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. PO Sukhogo. Vol. 1(52).

Bobyr, M. I., Khalimon, O. P., & Bondarets, O. A. (2012). ‘Modeling of scattered damage accumulation kinetics under combined stress’, Strength of Materials, 44(1), 20-26. doi: 10.1007/s11223-012-9344-y

Hrabovskyi, A.P., Bondarets, O. A. and Babiienko, I. I. (2013). ‘Kinetyka nakopychennia poshkodzhen pry povtorno-zminnomu osovomu navantazhenni konstruktsiinykh materialiv’, Journal of Mechanical Engineering NTUU “Kyiv Polytechnic Institute, Vol. 3, 18–22.

Lemaitre, J. (1990). Damage mechanics. The Bath Press, Great Britain.

Ganczarski, A. and Barwacz, L. (2004) ‘Notes on Damage Effect Tensors of Two-Scalar Variables’, International Journal of Damage Mechanics, 13(3), pp. 287–295. doi: 10.1177/1056789504045442

Tang, C. Y., Shen, W., Peng, L. H., & Lee, T. C. (2002). Characterization of Isotropic Damage Using Double Scalar Variables. International Journal of Damage Mechanics, 11(1), 3–25. https://doi.org/10.1106/105678902023194

Khaneft A. V. (2009). Osnovy teorii uprugosti. Teoriya uprugosti: uchebnoe posobie. Kemerovskii gosudarstvennyi universitet, Kemerovo, Russia, 70–75.

Novozhilov V. V. and Novozhilov, Yu. I. (1990). Kadashevich Mikronapryazheniya v konstruktsionnykh materialakh,: Mashinostroenie, Leningrad, Russia.

Novozhilov V. V. (1965). ‘O plasticheskom razrykhlenii’, Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 4, 681–689.

Novozhilov V. V., Kadashevich, Yu. I. and Rybakina O. G. (1983). Razrykhlenie i kriterii razrusheniya v usloviyakh polzuchesti, tom 270, no. 4, 831–835

Bobyr, M.I., Hrabovskyi, A. P., Khalimon, O. P., Tymoshenko, O. V. and Maslo O. M. (2007). ‘Kinetyka rozsiianoho ruinuvannia metalevykh konstruktsiinykh materialiv pry pruzhno-plastychnomu deformuvanni’, Journal Strength of Materials, 3, 23–34.

Bobyr, M. I., Hrabovskyi, A. P., Khalimon, O. P. and Tymoshenko, O. V. (2006). ‘Vplyv pruzhno-plastychnoho deformuvannia na fizyko-mekhanichni kharakterystyky materialiv’, DNTU Progressivnye tekhnologii i sistemy mashinostroeniya, 32, Mezhdunarodnyi sbornik nauchnykh trudov, 9–13.

Ashkenazi, E. K. and Ganov E. V. (1980). Anizotropiya konstruktsionnykh materialov.: Mashinostroenie, Leningrad, Russian.

Rashevskii, P.K. (1967). Rimanova geometriya i tenzornyi analiz, 3rd. ed., Nauka, Moscow, Russia.


GOST Style Citations


  1. Трощенко В. Т. Сопротивление материалов деформированию и разрушению: Справочное пособие: В 2-х ч. /
    В. Т. Трощенко, А. Я. Красовский. В. В. Покровский, Л. А. Сосновский, В. А. Стрижало – Киев: Наук. думка, 1993. – ч.1 – 243 с.; ч.2 – 704 с.
  2. Трощенко В. Т. Механическое поведение материалов при различных видах нагружения / В. Т. Трощенко,
    А. А. Лебедев, В.А. Стрижало и др.– К.: Логос, 2000. – 570 с.
  3. Грабовский А. П. Деформационные модели кинетики повреждаемости конструкционных материалов при упругопластическом деформировании / А. П. Грабовский, А. А. Бондарец // Вестник Гомельского государственного технического университета им. ПО Сухого. – 2013. – №1 (52).
  4. Bobyr, M. I., Khalimon, O. P., & Bondarets, O. A. (2012). Modeling of scattered damage accumulation kinetics under combined stress. Strength of Materials, 44(1), 20-26. doi:10.1007/s11223-012-9344-y
  5. Грабовський А.П. Кінетика накопичення пошкоджень при повторно-змінному осьовому навантаженні конструкційних матеріалів / А. П. Грабовський, О. А. Бондарець, І. І. Бабієнко // Вісник Національного технічного університету України Київський політехнічний інститут. Сер.: Машинобудування. – 2013. – №3. – С.18–23.
  6. Lemaitre J. "Damage mechanics"/ The Bath Press, Great Britain, 1990. – 556p;
  7. A. Ganczarski, L.Barwacz. "Notes on Damage Effect Tensors of Two-scalar Variables", Inst. of Applid Mechanics, Cracow Univer. of Technology, Intern. Journ of Damage Mechanics, vol 13, July 2004.
  8. C.J. Tang, W. Shen "Characterization of Isotropic..." // Inter. Journ. of Damage Mechanics, vol 11, January 2002.
  9. Ханефт А. В. Основы теории упругости. Теория упругости: учебное пособие – Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2009, стр 70–75
  10. Новожилов В. В. Микронапряжения в конструкционных материалах / В. В. Новожилов, Ю. И. Кадашевич // Л.: Машиностроение : Ленингр. отд-ние, 1990. – 222 с.
  11. Новожилов В. В. О пластическом разрыхлении / В. В. Новожилов // ПММ, 1965. №4. С.681–689.
  12. Новожилов В. В. Разрыхление и критерий разрушения в условиях ползучести / В. В. Новожилов, Ю. И. Кадашевич,
    О. Г. Рыбакина // Докл. АН СССР, 1983, том 270, номер 4, 831–835
  13. Бобир М.І. Кінетика розсіяного руйнування металевих конструкційних матеріалів при пружно-пластичному деформуванні / М. І. Бобир, А. П. Грабовський, О. П. Халімон, О. В. Тимошенко, О. М. Масло / Проблемы прочности, 2007. – № 3.  с. 23–34.
  14. Бобир М. І. Вплив пружно-пластичного деформування на фізико-механічні характеристики матеріалів / М. І. Бобир, А. П. Грабовський, О. П. Халімон, О. В. Тимошенко // ДНТУ «Прогрессивные технологии и системы машиностроения», Международный сборник научных трудов, 2006.– №32.  с. 9–13.
  15. Ашкенази Е. К. Анизотропия конструкционных материалов / Е. К. Ашкенази, Э. В.Ганов. // Л.: Машиностроение, –1980. –247 с.
  16. Рашевский П.К. Риманова геометрия и тензорный анализ. Издание 3-е. / Рашевский П.К.//  М.: Наука, 1967. – 664 стр.




Copyright (c) 2020 Mechanics and Advanced Technologies

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

________________

©Mechanics and Advanced Technologies

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 

Address: 37, Prospect Peremohy, 03056, Kyiv-56, Ukraine

tel: +380 (44) 204-95-37

http://journal.mmi.kpi.ua/