Výpočet součinitele intenzity napětí vzájemně se ovlivňujících náhodně rozmístěných a orientovaných půleliptických povrchových trhlin

Marek Bárta

Doctoral thesis

Calculation of the stress intensity factor for mutually influenced randomly distributed and oriented semielliptical surface cracks

Anotácia:

Disertační práce se zabývá řešením problematiky vzájemného ovlivnění několika povrchových půleliptických trhlin v jejich blízkém okolí. Navržená metodika je založena na vytvoření algoritmu pro tvorbu povrchové půleliptické trhliny a následném výpočtu lomových parametrů podél celého čela této sledované trhliny. Dále je vytvořen algoritmus pro tvorbu pomocných trhlin pro jejich libovolnou pozici. V této práci je provedena studie pro správné vyhodnocení výpočtu lomových parametrů podél čela sledované trhliny, a také pro výpočty napětí mezi blízkými vrcholy, abychom získali dostatečně přesné výsledky. Výpočty jsou provedeny pro zvolené konfigurace trhlin, pro různé tvary a velikosti trhlin, a pro zvolené způsoby zatížení. Je zde sledováno jejich vzájemné ovlivnění pomocí nárůstu hodnot v průbězích lomových parametrů podél čela jedné z trhlin. Jako další možnost řešení problematiky bylo zvoleno sledování napjatosti mezi blízkými vrcholy těchto trhlin a nárůst napětí mezi nimi. Všechny numerické výpočty v této práci byly provedeny metodou konečných prvků komerčním softwarem Ansys 11.0.

Abstract:

The dissertation work deals with solution of the problem of mutual influence several semi-elliptical surface cracks in their neighborhood. The proposed methodology is based on the creation of an algorithm for creating semi-elliptical surface crack and the subsequent fracture parameters calculation along the entire crack front of this observed crack. Furthermore, the algorithm for creating auxiliary cracks is designed, for their arbitrary position. In this work is performed a study for the correct evaluation of fracture parameters calculation along the crack front, and also for calculations of the stresses between close crack tips to obtain sufficiently accurate results. Calculations are performed for chosen crack configurations, for different shapes and sizes of cracks, and chosen type of loading. There is observed their mutual interaction by increased the values in course of fracture parameters along the crack front on one of the cracks. As another possibility to solve the problem, there was chosen to monitor state of stress and increase of stresses between close crack tips. All numerical solutions in this work were done by FEM software Ansys 11.0.

Kľúčové slová

součinitel intenzity napětí, J integrál, vzájemné ovlivnění povrchových trhlin, výpočet lomových parametrů, hladiny nárůstu J integrálu, překrytí trhlin, malé trhliny, velikost zrna, povrchové půlkruhové trhliny, povrchové půleliptické trhliny, napětí v můstku mezi trhlinami

Keywords

stress intensity factor, J integral, mutual influence of surface cracks, fracture parameters calculation, J integral growth levels, overlap cracks, small cracks, grain size, semicircular surface cracks, semielliptical surface cracks, stress at the bridge between cracks

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 11. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 3. 2014
• Vedúci: Leo Václavek
• Oponent: Miroslav Španiel, Stanislav Holý, Jiří Lenert

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Aplikovaná mechanika