Повреждения


В ходе длительной эксплуатации инженерных конструкций в них неизбежно возникновение повреждений различной природы. Своевременное и быстрое обнаружение образовавшихся дефектов позволяет предотвратить разрушение объекта и существенно уменьшить материальные затраты при его эксплуатации. Предвестником разрушения образца из композитного или однородного материала обычно является образование микротрещин и их последующий рост до макротрещин или полостей, которые делают дальнейшую эксплуатацию конструкции невозможной или опасной.



Зачастую используется математическая модель трещины со свободными от напряжений берегами, однако в ряде случаев, когда речь идет о зоне неидеального контакта или концентрации микродефектов, то есть области с чередующимися зонами непрерывности и разрывности в перемещениях, этого недостаточно. На практике колебания тел с трещинами, которые могут быть криволинейными или ветвящимися, нередко происходят ещё и со смыканием берегов. Иначе говоря, полное описание реальной трещины - крайне сложная математическая задача, так как требует учёта сложной геометрии и нелинейного взаимодействия поверхностей трещины.


Трещиноватые среды или зоны, содержащие внутренние дефекты, моделируются введением распределения микротрещин или, наоборот, пятен контакта между не соприкасающимися слоями. Получили развитие и другие подходы к моделированию повреждённых интерфейсов и шероховатых контактирующих поверхностей: замена повреждённой зоны тонким вязко-упругим слоем, в том числе пружинными граничными условиями. В любом случае для описания поведения упругой среды с отслоением необходима информация о повреждённости (трещиноватости) области: количество, ориентация и размеры микротрещин и т.п.