Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния в металлических средах на основе концепции силовых линий

В данной статье на базе классических работ Г. Кирша, К. Inglis, Г. В. Колосова, Н. И. Мусхелишвили в рамках теории упругости и линейной механики разрушения продолжена разработка математического аппарата, который позволяет получать решения ряда трёхмерных задач механики разрушения в упрочнённой металлической среде.
Опираясь на работы G. R. Irwin, Г. И. Баренблатта, Вестергарда (Westergaard), Л. Д. Ландау, Е. М. Лившица авторы выполнили математическое моделирование напряженно-деформированного состояния в объёме нагруженного стального образца в окрестностях пор различной морфологии, возникающих в результате эксплуатационных нагрузок и агрессивных воздействий окружающих сред.
Привлечение авторами представлений о силовых линиях поля напряжений в металлической среде позволило им разработать алгоритм определения компонент тензора напряжений около концентраторов в виде пор различной формы. Был рассмотрен стационарный случай при фиксированном соотношении величин внешнего напряжения и предела текучести металлической среды (стали). Разработана методика и создан математический аппарат для расчёта уравнений силовых линий для трёхмерного случая — «поры в форме сферической линзы». Предлагаемый подход подтвердил наличие в окрестностях поры зон, свободных от напряжений, и выявил связь их размеров с морфологией пор и внешним напряжением.