Дослідження руйнування крихких тіл внаслідок їх контактної взаємодії з жорсткими штампами

Abstract

Запропоновано теоретико-експериментальну методику для визначення умов руйнування крихких тіл під дією тиску на них жорстких штампів різної в плані форми. За аналогією з механікою руйнування задано коефіцієнти інтенсивності напружень К1 і К2 біля контуру основи штампа, за якими встановлено умови зародження тріщин та кут їх нахилу до площини основи зразка. Встановлено, що після тиску штампів кут β нахилу поверхні руйнування до площини основи зразка є практично однаковим (β = 70°), що узгоджується з отриманими теоретичними даними. Виявлено фрагменти тіл після вдавлювання штампів різних типів у тіло зразків: для круглого штампа - у формі, близькій до конуса; для квадратного штампа - до чотирикутної піраміди; для прямокутного штампа - до трикутної призми.

Предложено теоретико-экспериментальную методику определения условий разрушения хрупких тел при воздействии на них жестких штампов различной в плане формы. По аналогии с механикой разрушения заданы коэффициенты интенсивности напряжений К1 и К 2 в окрестности основы штампа, по которым установлены условия зарождения трещин и угол их наклона к плоскости основы образца. Показано, что после сжатия штампов угол β наклона поверхности разрушения к плоскости основы образца практически не изменяется (β = 70°), что согласуется с полученными теоретическими данными. Выявлены фрагменты тел после вдавливания штампов различных типов в тело образцов: для круглого штампа - в форме, близкой к круговому конусу; для квадратного штампа - в форме, близкой к четырехугольной пирамиде; для прямоугольного штампа - в форме, близкой к треугольной призме.

We propose an experimental technique for determination of fracture conditions for brittle bodies subjected to pressure by rigid dies of various shapes. Using the fracture mechanics approach, we described K1 and K2 in the vicinity of the die contour which determine crack initiation conditions and the angle of crack inclination to the specimen base plane. We established that upon die pressure applied to specimen, this angle remains practically unchanged (β = 70°) which is consistent with the obtained theoretical data. We revealed fragments obtained upon indentation of various-shaped dies into the specimen surface: reduced cone for circular die, close to quadrangular pyramid for square die, and close to triangular prism for rectangular die.