Brittle Failure of Graphite Weakened by V-Notches: A Review of Some Recent Results under Different Loading Modes

Abstract

Представлен обзор экспериментальных и расчетных результатов, полученных точными решениями и численными методами, новейших исследований хрупкого разрушения изостатического поликристаллического графита. Исследования проводили на образцах с V-образным надрезом при нагружении по смешанной моде (I+II) кручением и сжатием для различных комбинаций таких параметров, как радиус скругления , угол раствора и наклона V-образного надреза. Статическую прочность исследуемых образцов оценивали в рамках подхода, базирующегося на осредненной по контрольному объему плотности энергии деформации. Центр контрольного объема находится в вершине надреза, где достигается максимальное значение главного напряжения. Точная ориентация контрольного объема оценивается путем жесткого вращения крестообразного участка, тогда как его размеры зависят от вязкости разрушения и предела прочности материала. Данная методология достаточно успешно была использована в литературных источниках для анализа U- и V-образных надрезов при нагружении по моде I, при этом получены хорошие результаты и некоторые преимущества по сравнению с классическими подходами. Показана хорошая сходимость экспериментальных и расчетных результатов для случая нагружения по смешанной моде.

Наведено огляд експериментальних и розрахункових даних, отриманих точним розв язком і числовими методами, найновіших досліджень крихкого руйнування ізостатичного полікристалічного графіту. Дослідження проводили на зразках із V-подібним надрізом при навантаженні по змішаній моді (I+II) крутінням і стиском для різних комбінацій таких параметрів, як радіус скруглення, кут розхилу і нахилу V-подібного надрізу. Статичну міцність досліджуваних зразків оцінювали в рамках підходу, що базується на осередненій по контрольному об єму густині енергії деформації. Центр контрольного об єму знаходиться у вершині надрізу, де має місце максимальне значення головного напруження. Точна орієнтація контрольного об єму оцінюється шляхом жорсткого обертання хрестоподібної ділянки, в той час як його розміри залежать від в язкості руйнування і границі міцності матеріалу. Дану методологію достатньо успішно використовували в літературних джерелах для аналізу U- та V-подібних надр ізів при навантаженні по моді І, при цьому отримано хороші результати і деякі переваги порівняно з класичним підходом. Показано хорошу збіжність експериментальних і розрахункових результатів для випадку навантаження по змішаній моді.