Структурная механика разрушения - Structural fracture mechanics

Модель структурной механики разрушения.

Структурная механика разрушения это область Строительная инженерия занимается исследованием несущих конструкций, включающих один или несколько вышедших из строя или поврежденных компонентов. Использует методы аналитического механика твердого тела, Строительная инженерия, техника безопасности, теория вероятности, и теория катастроф для расчета нагрузки и напряжения в элементах конструкции и анализа безопасности поврежденной конструкции.

Существует прямая аналогия между механика разрушения механики твердого тела и структурного разрушения:

Аналогия между механикой разрушения твердого тела и механикой разрушения конструкций

	Механика разрушения	Структурная механика разрушения
Модель	Твердый с трещиной	Многокомпонентная конструкция с отказавшим компонентом
Движущая сила дефекта	Коэффициент интенсивности стресса	Стресс от перегрузки
Системное свойство	Вязкость разрушения	Резервные способности / Структурная устойчивость

Возможны разные причины отказа первого компонента:

1. механическая перегрузка, усталость (материал), непредвиденный сценарий и др.
2. «Человеческое вмешательство», такое как непрофессиональное поведение или террористический акт.

Есть два типичных сценария:

1. Локальный отказ НЕ вызывает немедленного обрушения всей конструкции.
2. Вся структура выходит из строя сразу после выхода из строя одного из ее компонентов.

Если конструкция не рухнет сразу, есть ограниченный период времени до катастрофического структурный отказ всей конструкции. Существует критическое количество структурных элементов, определяющих, есть ли у системы резервная способность.^{[нужна цитата ]}

Инженеры по безопасности используют отказ первого компонента в качестве индикатора и пытаются вмешаться в течение определенного периода времени, чтобы избежать катастрофы всей конструкции. Например, «Утечка перед разрывом».^[1] Методология означает, что утечка будет обнаружена до того, как произойдет катастрофический отказ всей системы трубопроводов в процессе эксплуатации. Применяется для сосудов под давлением, ядерных трубопроводов, газовых и нефтепроводов и т. Д.

Методы механики разрушения конструкций используются в качестве проверочных расчетов для оценки чувствительности конструкции к отказу ее компонентов.^{[нужна цитата ]}

Модель катастрофического отказа и резервная способность сложной системы. Модель^[2] предполагает, что отказ нескольких элементов вызывает перегрузку соседних элементов. Уравнение модели показывает взаимосвязь между локальными и внешними напряжениями. Уравнение аналогично поведению катастрофы каспа. Теория предсказывает резервную способность сложной системы и критическое внешнее напряжение.

Отказ сложной системы с параллельным резервированием можно оценить, исходя из вероятностных свойств элементов системы.

Смотрите также

• Катастрофический провал - Внезапный и полный отказ, от которого невозможно избавиться
• Теория катастроф - Область математики
• Механика разрушения - Область механики, связанная с изучением распространения трещин в материалах
• Ядерная безопасность и физическая безопасность
• Прогрессивный коллапс
• Техника безопасности - Инженерная дисциплина, гарантирующая, что спроектированные системы обеспечивают приемлемый уровень безопасности.
• Структурная целостность и отказ - Инженерное событие, при котором структурная целостность конструкции нарушается из-за выхода из строя компонентов конструкции.

Рекомендации

1. Применимость концепции утечки до разрыва. Отчет Внебюджетной программы МАГАТЭ по безопасности АЭС с ВВЭР-440 модель 230, 1993 г.
2. Кокчаров И. Оценка вероятности отказа параллельных избыточных структур. Теоретическая и прикладная механика разрушения, том 36, выпуск 2, сентябрь – октябрь 2001 г., страницы 109-114