2855
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
В.Р. Касимов
Механика разрушений
Учебно-методическое пособие
по подготовке расчетно-графической работы по дисциплине «Механика разрушений» для обучающихся по направлению подготовки 08.06.01 Техника и технологии строительства, профиль Строительные конструкции, здания и сооружения.
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
В.Р. Касимов
Механика разрушений
Учебно-методическое пособие
по подготовке расчетно-графической работы по дисциплине «Механика разрушений» для обучающихся по направлению подготовки 08.06.01 Техника и технологии строительства, профиль Строительные конструкции, здания и сооружения.
Нижний Новгород
ННГАСУ
2016
УДК 539.42 (075.8)
Касимов В.Р. Механика разрушений. Учебно-методическое пособие по подготовке расчетнографической работы. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / В.Р. Касимов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. –11 с; электрон. опт. диск (CD-RW)
Приведены рекомендации по подготовке к выполнению РГР по механике разрушений.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки расчетно-графических работ по учебной дисциплине Б1.В.ДВ.1.1 Механика разрушений, для обучающихся по направлению подготовки 08.06.01 Техника и технологии строительства, профиль Строительные конструкции, здания и сооружения.
© В.Р. Касимов, 2016
© ННГАСУ, 2016.
Оглавление |
|
|
1. |
Порядок выполнения расчетно-графической работы...................................................................... |
5 |
|
1.1 Задание расчетно-графической работы .......................................................................................... |
5 |
|
1.2 Порядок выполнения расчетно-графической работы.................................................................... |
9 |
2. |
Литература для выполнения расчетно-графической работы........................................................ |
10 |
1.Порядок выполнения расчетно-графической работы
1.1Задание расчетно-графической работы
Задача № 1 В элементе конструкции (табл. 1.3) расположена трещина. Известны геометрические размеры
элемента конструкции и трещины, параметры трещиностойкости материала конструкции. Найти допускаемую нагрузку (напряжение). Исходные данные взять из таблицы 1.1, 1.2.
Задача № 2 В элементе конструкции (табл. 1.3) расположена трещина. Элемент конструкции подвергается
циклическому нагружению (цикл отнулевой). Известны геометрические размеры элемента конструкции и трещины, параметры трещиностойкости материала конструкции, максимальное значение нагрузки (напряжения) в цикле нагружения. Найти критическую длину усталостной трещины. Примечание: при решении нелинейного уравнения применять метод хорд (максимальное число приближений равно трём). Исходные данные взять их таблицы 1.1, 1.2.
Задача № 3 В элементе конструкции (табл. 1.3) расположена трещина. Элемент конструкции подвергается
циклическому нагружению (циклотнулевой). Известны геометрические размеры элемента конструкции и трещины, параметры трещиностойкости материала конструкции, максимальное значение нагрузки (напряжения) в цикле нагружения. Найти: 1) критическую длину усталостной трещины.
Примечание: применять метод хорд (число приближений равно трём); 2) найти циклическую долговечность элемента конструкции.
Примечание: при интегрировании формулы Пэриса использовать метод средних прямоугольников (число узлов равно четырем). Исходные данные взять их таблицы 1.1, 1.2.
Таблица 1.1
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схемы |
B, мм |
l/B |
h, мм |
l/h |
t, мм |
l/t |
W/t |
b, мм |
l/b |
a/b |
r, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 |
0,45 |
550 |
0,025 |
10 |
0,45 |
1 |
550 |
0,025 |
0,025 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
150 |
0,4 |
500 |
0,05 |
15 |
0,4 |
2 |
500 |
0,05 |
0,05 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
200 |
0,35 |
450 |
0,1 |
20 |
0,35 |
3 |
450 |
0,1 |
0,1 |
12,5 |
4 |
250 |
0,3 |
400 |
0,15 |
25 |
0,3 |
4 |
400 |
0,15 |
0,15 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
300 |
0,25 |
350 |
0,2 |
25 |
0,25 |
5 |
350 |
0,2 |
0,2 |
17,5 |
6 |
350 |
0,2 |
300 |
0,25 |
20 |
0,2 |
5 |
300 |
0,25 |
0,25 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
400 |
0,15 |
250 |
0,3 |
15 |
0,15 |
4 |
250 |
0,3 |
0,3 |
22,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
450 |
0,1 |
200 |
0,35 |
10 |
0,1 |
3 |
200 |
0,35 |
0,35 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
500 |
0,05 |
150 |
0,4 |
10 |
0,05 |
2 |
150 |
0,4 |
0,4 |
27,5 |
0 |
550 |
0,025 |
100 |
0,45 |
15 |
0,025 |
1 |
100 |
0,45 |
0,45 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
д |
г |
в |
б |
а |
е |
д |
г |
в |
б |
а |
Таблица 1.2
№ |
|
|
|
|
Pmax, |
σmax, |
|
Pmax, |
Мmax, |
С, |
|
|
схемы |
d, мм |
R, мм |
R/t |
a/R |
МПа |
МПа |
|
кН |
кНм |
м/цикл |
Kc |
n |
1 |
60 |
120 |
0,05 |
0,09 |
300 |
|
15 |
15 |
60 |
1,6 |
100 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
55 |
110 |
0,06 |
0,09 |
333 |
|
20 |
20 |
55 |
1,1 |
110 |
3,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
50 |
100 |
0,07 |
0,08 |
357 |
|
25 |
25 |
50 |
1,2 |
120 |
3,5 |
4 |
45 |
90 |
0,08 |
0,08 |
375 |
|
30 |
30 |
45 |
1,4 |
130 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
40 |
80 |
0,09 |
0,07 |
389 |
|
35 |
35 |
40 |
1,8 |
140 |
3,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
35 |
70 |
0,09 |
0,07 |
444 |
|
40 |
40 |
35 |
0,89 |
150 |
3,4 |
7 |
30 |
60 |
0,08 |
0,06 |
563 |
|
45 |
45 |
30 |
0,6 |
160 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
25 |
50 |
0,07 |
0,06 |
714 |
|
50 |
50 |
25 |
1,1 |
170 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
20 |
40 |
0,06 |
0,05 |
917 |
|
55 |
55 |
20 |
1,1 |
180 |
3,5 |
0 |
15 |
30 |
0,05 |
0,05 |
1200 |
|
60 |
60 |
15 |
1,5 |
190 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
е |
д |
г |
в |
б |
а |
|
е |
д |
г |
в |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3
№ схемы |
|
Расчетная схема |
Коэффициент интенсивности напряжений |
|
|
l |
|
1 |
σ |
2b |
σ |
|
|
l |
|
|
|
|
l |
2 |
σ |
h |
σ |
3 |
σ |
h |
l |
σ |
4 |
σ |
h |
0 |
l |
σ |
|
|
|
d |
|
Μ |
Μ |
5 |
b |
|
|
|
a |
6σ 
l
t
σ
7
8
9
0
t |
σ |
t |
l |
σ |
t |
σ |
t |
l |
σ |
a |
W |
t
S=4W
P |
t |
R
a 2
1.2 Порядок выполнения расчетно-графической работы
Расчетно-графическая работа состоит из трех задач по темам:
•вычисление допускаемой нагрузки (усилий, напряжений), действующих в элементах конструкций с трещинами;
•расчет критической длины трещины в элементах металлоконструкций;
•расчет циклической долговечности элемента конструкции с трещиной.
Вариант контрольной работы выдаётся лектором. Изучение теории и выполнение
контрольной работы производится в течение нескольких месяцев перед сессией.
Данные для решения задач следует выбирать из таблицы, указанной в условии задачи, в соответствии с заданным вариантом. Вариант – двузначное число 00-99. Задание выбирается таким образом: первые шесть букв русского алфавита следует расположить под вариантом, например: Вариант 48
4 – 8 – 4 – 8 – 4 – 8 а – б – в – г – д – е
Из каждого вертикального столбца таблицы, обозначенного внизу определённой буквой, надо взять только одно число, стоящее в той горизонтальной строке, номер которой совпадает с номером буквы. Например, вертикальные столбцы табл. 1.1 обозначены буквами е, д, г, в, б.
Всоответствии с шифром 4-8-4-8-4-8 буквы е, г, б имеют номер 8, а буквы д, в – номер 4, поэтому студент должен взять данные в столбцах е, г, б по строке номер 8, а в столбцах д, в – по строке номер 4.
Все контрольные работы должны быть выполнены самостоятельно после изучения соответствующего раздела курса “Механика разрушения”.
Взаголовке контрольной работы должны быть чётко написаны: название дисциплины, вариант расчетно-графической работы, фамилия, имя, отчество студента (полностью), название факультета (института), специальности.
Перед решением каждой задачи надо выписать полностью её условие с числовыми данными, составить аккуратный эскиз и указать на нём в числах все величины, необходимые для расчёта. Решение должно сопровождаться краткими, последовательными и грамотными, без сокращения слов объяснениями и чертежами, на которых все входящие в расчёт величины должны быть показаны в числах. Надо избегать многословных объяснений и пересказа учебника. Студент должен знать, что язык инженера - формула и чертёж.
Необходимо указывать размерность всех величин и подчёркивать окончательные результаты. Не следует вычислять большое количество значащих цифр, вычисления должны соответствовать необходимой точности. Все расчеты могут быть оформлены в как рукописном, так и в электронном виде.
2. Литература для выполнения расчетно-графической работы
1.Механика разрушения для строителей. Зайцев Ю.В. М. «Высшая школа». 1991.
2.Механика упругопластического разрушения. Партон В.З., Морозов Е.М. М.Наука. 1985.
3.Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов и конструкций Казаков Д.А., Капустин С.А., Коротких Ю.Г. Н. Новгород. Изд-во Нижегородского ун-та. 1999. 226с.
4.Распределение напряжений около трещин в пластинах и оболочках. Панасюк В.В., Саврук М.П. Дацышин А.Л. Киев: Наукова думка. 1976
5.Вычислительная механика разрушения Сиратори М., Миеси Т., Мацусита Х. /М. Мир. 1986 (пер. с яп).
6.Моделирование деформаций и прочности бетона методами разрушения. Зайцев Ю.А. М., 1982.
7.Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности /под ред. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1996. – 576 с.
8.Партон В. З. Механика разрушения от теории к практике. –М.: Наука, 1990.
9.Нотт Дж. Ф. Основы механики разрушения: пер. с англ. –М.: Металлургия, 1978.
10.Броек Д. Основы механики разрушения: пер. с англ. – М.:Высш. школа, 1980.
11.Махутов Н. А. Основы механики разрушения / Н. А. Махутов – М.: МАТИ (Российский технологический университет им. К.Э. Циолковского), 2007. – 64 с.
12.Морозов, Е. М. Механика упруго-пластического разрушения: Основы механики разрушения / Е. М. Морозов, В. З. Партон. –М : Изд-во ЛКИ, 2008 – 352 с.