МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И АНАЛИЗ ТРАЕКТОРИИ НАКЛОННОЙ ТРЕЩИНЫ В ТРУБЕ С ПОМОЩЬЮ РАСШИРЕННОГО МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И МЕТОДА МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

Аннотация

Проведено сравнительное сопоставление результатов вычислительных имитационных экспериментов по определению траекторий распространения наклонной трещины в линейно упругой среде, выполненных с помощью двух принципиально различных подходов: дискретного и континуального. Целью исследования является построение траектории продвижения наклонной трещины в трубе, находящейся под действием осевой растягивающей нагрузки, посредством расширенного метода конечных элементов (континуальный подход) и с помощью метода молекулярной динамики (дискретный, молекулярно-атомистический подход). Выполнено компьютерное имитационное моделирование осевого растяжения трубы со сквозной наклонной трещиной с применением расширенного метода конечных элементов полнофункционального расчетного комплекса SIMULIA Abaqus. Параллельно с конечно-элементным анализом проведено молекулярно-динамическое моделирование растяжения наноскопической трубки со сквозной наклонной трещиной в программном пакете LAMMPS для нескольких материалов (монокристаллическая медь и монокристаллический алюминий с гранецентрированной кристаллической решеткой) с имеющимися в открытом коде LAMMPS потенциалами внедренного атома. Размеры макроскопической и наноскопической труб и длины трещин выбраны с учетом геометрического подобия образцов. Получены траектории распространения наклонной трещины в трубе, находящейся в условиях осевого растяжения. Расчеты проведены для нескольких характерных значений углов наклона трещины: 30, 45, 60 и 75° к оси трубы. Обнаружено, что траектории распространения трещин, полученные в рамках континуальной теории и атомистической симуляции, аналогичны друг другу. Установлено, что для различных углов наклона трещины сохраняется подобие траекторий распространения трещины в трубе на различных масштабных уровнях – макро- и наноскопическом.