Proces pękania kompozytów polimerowych faza szklista i stan sprężysto-plastyczny

W pracy przedstawiono badania modelowe fazy zarysowania oraz propagacji rys w materiałach kruchych o charakterystyce liniowej (podlegającej prawu Hooke’a) oraz porównanie analogicznej fazy (procesu pękania) w przypadku materiałów o charakterystyce nieliniowej sprężysto-plastycznych. Własności materiału mają wpływ na rozkład i koncentrację naprężeń, proces i prędkość propagacji rys, sposób zniszczenia oraz nośność elementów. Stan plastyczny oraz sprężysto-plastyczny wokół szczelin ma wpływ na przebieg procesu pękania, a tym samym na odporność na pękanie. Porównując wyniki dla materiałów liniowo-sprężystych oraz sprężysto-plastycznych zbadano wpływ własności materiału na proces pękania, rozkład stref sprężysto-plastycznych wokół szczelin. Wartości odkształceń i obciążeń zarejestrowano wykorzystując układ pomiarowy i rejestrator XY. Analizę stanu naprężeń w otoczeniu szczelin przeprowadzono metodą elastooptyczną na podstawie rozkładów izochrom w poszczególnych jazach obciążenia i propagacji rys oraz porównano z wynikami obliczeń numerycznych (metodą elementów skończonych - MES).

---

Present paper discusses a quantitative relation between the state of stresses at the crack tip and the stress intensity factor KIC. The results obtained from the tests performed on the model with the strain distribution determined from the isochromatic fringes pattern recorded using photoelastic method allow to determine the state of stresses in the cracked stage. A series of experiments were carried out to examine the effects of the plastic zone on the stress intensity factor KIC. Crack resistance (KIC) and failure mechanism were tested using the models of CT specimens and the beams subjected to pure bending. The stresses at the crack tip in pure bending have the form of logarithmic spirals predicted by slip line field theory of Hill. The concentration of stresses caused the reinforcing the elastic-plastic zone at the crack tip.