Анализ полей напряжений в вершине трещины и параметры сопротивления разрушению в условиях градиентной пластичности

Представлен численный анализ, основанный на ранее полученных экспериментальных данных по росту трещин для сталей Р2М и 34Х, алюминия 7050 и титанового сплава Ti-6Al-4V компактных образцов (CTS) с односторонним боковым надрезом, в рамках традиционной теории градиентной пластичности деформаций (CMSG), основанной на дислокационной модели Тейлора. В данном исследовании были рассмотрены начальные точки криволинейной траектории трещины для двух классических состояния: плоская деформация и плоское напряженное состояние при нормальном отрыве и чистом сдвиге. Конституционные уравнения поведения материала для теорий CMSGP были введены в вычислительный комплекс конечных элементов, и получены новые поля параметров напряженно-деформированного состояния для условий градиентной пластичности деформаций. Результаты FE-расчетов показывают значительное увеличение величины полей истинных напряжений в вершине трещины с учетом градиентов пластической деформации и внутренней характерной длины материала. Численные результаты также показывают, что сингулярность в области вершины трещины отлична для модели градиентной пластичности деформаций и зависит от формы разрушения I/II. Важным выводом относительно численных результатов в отношении параметров сопротивления разрушению материала, является то, что новые пластические коэффициенты интенсивности напряжений для градиентной пластичности отличаются для плоской деформации и плоского напряженного состояния, а также проявляют значительную чувствительность к пластическим свойствам материала и к масштабному параметру внутренней характерной длины, что является привлекательным с точки зрения практического применения и дальнейших фундаментальных исследований.