Определение коэффициента интенсивности напряжений в балке с центральной трещиной и оценка критической длины трещины

Цель исследования. Предложить аналитический способ определения коэффициента интенсивности на-пряжений по второй форме разрушения в балке с трещиной. Использование полученного решения, при наличии экспериментальной базы значений критических коэффициентов интенсивности напряжений позволит учитывать влияние трещин и трещиноподобных повреждений, обнаруженных в балках при обследованиях.

Методы. Предлагается способ вычисления коэффициента интенсивности напряжений по второй форме разрушения (поперечный сдвиг) в балках, с помощью аналитического метода - известного в сопротив-лении материалов и строительной механике метода сечений. Для этого с использованием гипотез распределения нормальных и касательных напряжений по поперечным и продольным сечениям состав-ляются условия равновесия мысленно отсечённых частей изгибаемого элемента. Подобная методика расчёта может быть применена при оценке несущей способности деревянных балок, имеющих эксплуата-ционные повреждения – расслоения клеевых швов, усушечные и силовые трещины.

Результаты. С использованием предложенной методики сделана оценка критического размера сквозной, не выходящей на торец трещины в деревянной балке при кратковременном нагружении. В качестве исходных данных для расчёта приняты экспериментальные данные, полученные автором.

Заключение. Для практического применения этой методики следует на основании экспериментальных данных подобрать значения тарировочных коэффициентов, наилучшим образом дающие совпадение теоретического решения с экспериментальными данными. Кроме этого, в дальнейшем эксперимен-тальном исследовании необходимо получение и уточнение зависимостей критического коэффициента интенсивности напряжений от эксплуатационных факторов: длительности нагружения, влажности древесины, размеров сечения, положения трещины, соотношения глубины трещины и общей ширины сечения элементов.

деревянная балка, метод сечений, коэффициент интенсивности напряжений, критиче-ская длина трещины

1. Дубракова К.О., Галаева Д.Х. Нелинейные деформации статически определимых деревянных конструкций // Ресурсосбережение и экология строительных материалов, изделий и конструкций: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 145-150.

2. Оценка напряжений в балках при изгибе по их прогибу / А.А. Сморчков, С.А. Кереб, Д.А. Орлов, А.В. Козлов, К.О. Барановская // Математические методы и инновационные научно-технические разработки: сборник. Курск, 2014. С. 78-81.

3. Дубраков С.В., Сморчков А.А., Кереб С.А. Дефекты и повреждения деревянных конструкций от силовых и средовых факторов // Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций-XXI: сборник материалов научно-методической конференция ВИТУ, посвященной 90-летию со дня рождения профессора В.Т. Гроздова. Воронеж, 2017. С. 152-157.

4. Травуш В.И., Колчунов В.И., Дмитриева К.О Экспериментально-теоретическое исследование прочности и устойчивости сжатых стержней из древесины при силовом и средовом воздействии // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2016. № 3 (363). С. 280-285.

5. Партон В.В., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Наука, 1985. 504 с.

6. Barrett J.D., Foschi R.O. Mode II stress-intensity factors for cracked wood beams // Eng. Fr. Mech. 1977. Vol. 9. P.371-378.

7. Murphy J.F. Strength of wood beams with end splits // Forest Prod. Lab. Research Pap.-1979, FPL 347.

8. Морозов Е.М. Метод сечений в теории трещин // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1969. №3. С.22-25.

9. Stupishin L., Kabanov V., Masalov A. Mode II stress intensity factor determination for cracked timber beams/ Advances in Civil, Architectural, Structural and Constructional Engineering – Kim, Jung & Seo (Eds), Taylor & Francis Group, London, 2016. ISBN 978-1-138-02849-4.

10. Масалов А.В. Трещиностойкость изгибаемых клееных деревянных элементов: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Воронеж, 1992.