Механика структурного разрушения

Область строительной инженерии

Модель механики структурного разрушения.

Механика структурного разрушения — это область строительной инженерии, занимающаяся изучением несущих конструкций, включающих один или несколько вышедших из строя или поврежденных компонентов. Она использует методы аналитической механики твердого тела , структурной инженерии, техники безопасности , теории вероятностей и теории катастроф для расчета нагрузки и напряжения в структурных компонентах и анализа безопасности поврежденной конструкции.

Существует прямая аналогия между механикой разрушения твердого тела и механикой структурного разрушения:

Аналогия между механикой разрушения твердого тела и механикой структурного разрушения
	Механика разрушения	Механика структурного разрушения
Модель	Твердый с трещиной	Многокомпонентная структура с неисправным компонентом
Движущая сила дефекта	Коэффициент интенсивности напряжения	Перегрузка стресса
Системное свойство	Вязкость разрушения	Резервная способность / Конструктивная прочность

Существуют различные причины выхода из строя первого компонента:

механическая перегрузка , усталость (материала) , непредвиденный сценарий и т. д.
«человеческое вмешательство», например непрофессиональное поведение или террористический акт.

Существует два типичных сценария:

Локальное разрушение НЕ приводит к немедленному обрушению всей конструкции.
Вся конструкция выходит из строя сразу после выхода из строя одного из ее компонентов.

Если структура не рухнет немедленно, то есть ограниченный период времени до катастрофического структурного отказа всей структуры. Существует критическое число структурных элементов, которое определяет, имеет ли система резервную способность или нет. ^{[ необходима цитата ]}

Инженеры по безопасности используют отказ первого компонента как индикатор и пытаются вмешаться в течение заданного периода времени, чтобы избежать катастрофы всей конструкции. Например, методология «Leak-Before-Break» ^[1] означает, что утечка будет обнаружена до катастрофического отказа всей системы трубопроводов, происходящего в процессе эксплуатации. Она применялась к сосудам под давлением, ядерным трубопроводам, газо- и нефтепроводам и т. д.

Методы механики структурного разрушения используются в качестве проверочных расчетов для оценки чувствительности конструкции к отказу ее компонентов. ^{[ необходима ссылка ]}

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

Отказ сложной системы с параллельным резервированием можно оценить на основе вероятностных свойств элементов системы.

Смотрите также

Катастрофический отказ – Внезапный и полный отказ, восстановление после которого невозможно.
Теория катастроф – Раздел математики
Механика разрушения – изучение распространения трещин в материалах.
Ядерная безопасность – Правила использования радиоактивных материалов
Прогрессирующее обрушение – Тип обрушения здания
Техника безопасности – инженерная дисциплина, которая гарантирует, что спроектированные системы обеспечивают приемлемый уровень безопасности.
Целостность конструкции и ее разрушение – способность конструкции выдерживать проектную нагрузку без разрушения.

Ссылки

^ "Применимость концепции течи перед разрушением. Отчет внебюджетной программы МАГАТЭ по безопасности атомных электростанций с реакторами ВВЭР-440 модели 230, 1993 г." (PDF) .
↑ Ремонт структурных трещин, том 36, выпуск 2, сентябрь–октябрь 2001 г., страницы 109–114.

[1] "Применимость концепции течи перед разрушением. Отчет внебюджетной программы МАГАТЭ по безопасности атомных электростанций с реакторами ВВЭР-440 модели 230, 1993 г." (PDF) .

[2] Ремонт структурных трещин, том 36, выпуск 2, сентябрь–октябрь 2001 г., страницы 109–114.