Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/36029
Назва: | Modeling of crack opening mode SIF for a crack in a thin-walled structural channel beam |
Інші назви: | Моделювання КІН нормального відриву для тріщини у тонкостінній балці швелерного профілю |
Автори: | Підгурський, Микола Іванович Сташків, Микола Ярославович Підгурський, Іван Миколайович Pidgurskyi, Mykola Stashkiv, Mykola Pidgurskyi, Ivan |
Приналежність: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine |
Бібліографічний опис: | Pidgurskyi M. Modeling of crack opening mode SIF for a crack in a thin-walled structural channel beam / Mykola Pidgurskyi, Mykola Stashkiv, Ivan Pidgurskyi // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2021. — Vol 102. — P. 78–86. |
Bibliographic description: | Pidgurskyi M., Stashkiv M., Pidgurskyi I. (2021) Modeling of crack opening mode SIF for a crack in a thin-walled structural channel beam. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 102, pp. 78-86. |
Є частиною видання: | Вісник Тернопільського національного технічного університету (102), 2021 Scientific Journal of the Ternopil National Technical University (102), 2021 |
Журнал/збірник: | Вісник Тернопільського національного технічного університету |
Том: | 102 |
Дата публікації: | 22-чер-2021 |
Дата подання: | 10-тра-2021 |
Дата внесення: | 11-гру-2021 |
Видавництво: | ТНТУ TNTU |
Місце видання, проведення: | Тернопіль Ternopil |
DOI: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2021.02.078 |
УДК: | 621.791.052 |
Теми: | коефіцієнт інтенсивності напружень крайова тріщина швелер метод скінчених елементів stress intensity factor edge crack structural channel finite element method |
Кількість сторінок: | 9 |
Діапазон сторінок: | 78-86 |
Початкова сторінка: | 78 |
Кінцева сторінка: | 86 |
Короткий огляд (реферат): | Проведено аналіз методів оцінки коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) у крайових тріщинах, що розповсюджуються у профільних швелерних елементах. Зародження та розповсюдження тріщин в таких елементах спричинене змінними в часі зовнішніми силовими навантаженнями. У рамках лінійної механіки руйнування дослідження напружено-деформівного стану рамних конструкцій при наявності в них тріщиноподібних дефектів зводиться до визначення КІН. У результаті проаналізовано можливість застосування до розв’язку таких задач аналітичних, числових та експериментальних методів. Зазначено, що застосування аналітичних методів досить обмежене через складність врахування реального навантаження та геометричних параметрів конструкцій; експериментальні методи важко інтерпретувати для задач з іншою конфігурацією елемента. У зв’язку з цим для інженерних задач, що наведені вище, розглянуто побудову доволі простих, нехай і менш точних залежностей з визначення КІН, в яких менша точність розрахунку компенсується незначною трудомісткістю. Розглянуто два методи визначення КІН для крайової поперечної тріщини, що розповсюджується у швелерному профілі: – через номінальні напруження у нетто-перетині та через зміну моменту інерції поперечного перетину профілю. При цьому виділено дві характерні стадії розвитку тріщини у швелерному профілі: наскрізна тріщина зароджується на краю горизонтальної полиці і розвивається вздовж неї; тріщина розповсюджується у вертикальній стінці швелера. Для кожної із стадій отримано поправкові функції, на основі яких побудовано узагальнюючі поправкові функції. Здійснено імітаційне моделювання напружено-деформівного стану швелера з тріщиною методом скінчених елементів. Отримані дані порівнювались з результатами аналітичного розрахунку пропонованими інженерними методами. The analysis of engineering methods for determining stress intensity factors (SIF) for defective elements of open profile (channels) under bending is carried out. Mathematical models are created and dependences for calculation of SIF are deduced using two methods: using nominal stresses in net-section and using change of the inertia-moment of the profile cross-section. The obtained results are compared with the data of SIF for the crack in the channel obtained during simulation modeling using finite element method. |
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/36029 |
ISSN: | 2522-4433 |
Власник авторського права: | © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021 |
URL-посилання пов’язаного матеріалу: | https://doi.org/10.1007/978-3-319-23757-2 https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.01.008 https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2013.10.002 https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2014.10.002 https://doi.org/10.21495/5896-3-054 https://doi.org/10.1007/BF01175852 |
Перелік літератури: | 1. Hobbacher A. F. Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components Springer 2nd ed. 2016. XVI. 143 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-23757-2 2. Винокуров В. А., Куркин С. А., Николаев Г. А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. М.: Машиностроение, 1996. 576 с. 3. Андрейкив А. Е., Дарчук А. И. Усталостное разрушение и долговечность конструкций. К.: Наук. думка, 1992. 184 с. 4. Bertolini P., Eder M. A., Taglialegne L., Valvo P. S., Stresses in constant tapered beams with thin-walled rectangular and circular cross sections, Thin-Walled Structures. Volume 137. 2019. P. 527–540. ISSN 0263-8231. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.01.008 5. Franco E. Dotti, Víctor H. Cortínez, Florencia Reguera, Mode I stress intensity factor for cracked thin-walled composite beams. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. Volumes 67–68. 2013. P. 38–45. ISSN 0167-8442. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2013.10.002 6. Longgang Tian, Leiting Dong, Sharada Bhavanam, Nam Phan, Satya N. Atluri, Mixed-mode fracture & non-planar fatigue analyses of cracked I-beams, using a 3D SGBEM–FEM Alternating Method. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. Volume 74. 2014. P. 188–199. ISSN 0167-8442. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2014.10.002 7. Pawar, Pravin & Ballav, Raj & Kumar, Amaresh. (2016). Finite element method analysis of stress intensity factor in i channel section. Journal of Production Engineering. 19. Р. 103–107. 8. Álvarez, Morán & Seitl, Stanislav & Miarka, Petr. (2020). Numerical study of universal beam (i section) under bending load with crack. Р. 54–57. DOI: https://doi.org/10.21495/5896-3-054 9. Прокопенко А. В. Экспериментальное определение коэффициентов интенсивности напряжений для трещин с криволинейным фронтом в сложных деталях (лопатках ГТД). Проблемы прочности. 1981. № 4. С. 105–111. 10. Андрейкив А. Е. Пространственные задачи теории трещин. К.: Наук. думка, 1982. 348 с. 11. Партон В. З., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1985. 504 с. 12. Kienzler R., Hermann G. An Elementary Theory of Defective Beams. Acta Mecanica. 1986. Vol. 62. P. 37–46. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01175852 13. Підгурський М., Сташків М. Методи визначення КІН для дефектних елементів відкритого профілю. Вісник ТДТУ. 2006. Т. 11. № 2. С. 92–108. 14. ANSYS Workbench User's Guide. Release 2020 R1. © ANSYS, Inc. 396 p. 15. Meinhard Kuna Finite Elements in Fracture Mechanics. Theory - Numerics - Applications. - Springer Netherlands. 2013. 447 p. |
References: | 1. Hobbacher A. F. Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components Springer 2nd ed. 2016. XVI. 143 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-23757-2 2. Vinokurov V. A., Kurkin S. A., Nikolaev G. A. Welded structures. Fracture mechanics and performance criteria. M.: Mechanical Engineering, 1996. 576 p. [In Russian]. 3. Andrejkiv A. E., Darchuk A. I. Ustalostnoe razrushenie i dolgovechnost konstrukcij. K.: Nauk. dumka, 1992. 184 p. [In Russian]. 4. Bertolini P., Eder M. A., Taglialegne L., Valvo P. S., Stresses in constant tapered beams with thin-walled rectangular and circular cross sections. Thin-Walled Structures. Vol. 137. 2019. P. 527–540, ISSN 0263-8231. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.01.008 5. Franco E. Dotti, Víctor H. Cortínez, Florencia Reguera, Mode I stress intensity factor for cracked thin-walled composite beams. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. Vol. 67–68. 2013. P. 38–45. ISSN 0167-8442. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2013.10.002 6. Longgang Tian, Leiting Dong, Sharada Bhavanam, Nam Phan, Satya N. Atluri, Mixed-mode fracture & non-planar fatigue analyses of cracked I-beams, using a 3D SGBEM–FEM Alternating Method. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. Vol. 74. 2014. P. 188–199, ISSN 0167-8442. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2014.10.002 7. Pawar, Pravin & Ballav, Raj & Kumar, Amaresh. (2016). Finite element method analysis of stress intensity factor in i channel section. Journal of Production Engineering. 19. Р. 103–107. 8. Álvarez, Morán & Seitl, Stanislav & Miarka, Petr. (2020). Numerical study of universal beam (i section) under bending load with crack. 54–57. DOI: https://doi.org/10.21495/5896-3-054 9. Prokopenko A. V. Eksperimentalnoe opredelenie koefficientov intensivnosti napryazhenij dlya treshin s krivolinejnym frontom v slozhnyh detalyah (lopatkah GTD). Problemy prochnosti. 1981. No. 4. 105–111 p. [In Russian]. 10. Andrejkiv A. E. Prostranstvennye zadachi teorii treshin. K.: Nauk. dumka, 1982. 348 p. [In Russian]. 11. Parton V. Z., Morozov E. M. Mehanika uprugoplasticheskogo razrusheniya. M.: Nauka, 1985. 504 p. [In Russian]. 12. Kienzler R., Hermann G. An Elementary Theory of Defective Beams. Acta Mecanica. 1986. Vol. 62. P. 37–46. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01175852 13. Pidhurskyi M., Stashkiv M.. Metody vyznachennia KIN dlia defektnykh elementiv vidkrytoho profiliu. Visnyk TDTU. 2006. Vol. 11. No. 2. Р. 92–108 p. [In Ukrainian]. 14. ANSYS Workbench Userʼs Guide. Release 2020 R1. © ANSYS, Inc. 396 p. 15. Meinhard Kuna Finite Elements in Fracture Mechanics. Theory - Numerics - Applications. - Springer Netherlands, 2013. 447 p. |
Тип вмісту: | Article |
Розташовується у зібраннях: | Вісник ТНТУ, 2021, № 2 (102) |
Файли цього матеріалу:
Файл | Опис | Розмір | Формат | |
---|---|---|---|---|
TNTUSJ_2021v102_Pidgurskyi_M-Modeling_of_crack_opening_78-86.pdf | 3,87 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити | |
TNTUSJ_2021v102_Pidgurskyi_M-Modeling_of_crack_opening_78-86.djvu | 364,82 kB | DjVu | Переглянути/відкрити | |
TNTUSJ_2021v102_Pidgurskyi_M-Modeling_of_crack_opening_78-86__COVER.png | 1,2 MB | image/png | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.