Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1. Развит вычислительный метод гидродинамики сглаженных частиц (SPH) в применении к задачам механики деформируемого твёрдого тела. Разработаны как эйлерова, так и лагранжева формулировки методов. Для снижения нежелательных краевых эффектов применены корректированные ядра сглаживания а также усовершенствованный алгоритм расчёта тензора градиента деформации. Проведена серия вычислительных экспериментов, включающих моделирование гиперупругих (neo-Hooke), вязкоупругих (Maxwell) и вязкоупругопластических материалов (Simo-Miehe). Сравнением с эталонными решениями показано, что, благодаря применению корректированных ядер, развитый метод позволяет с высокой точностью описывать кинематику твёрдого тела даже на грубой SPH-дискретизации. Кроме того, преимущество реализованных алгоритмов над стандартными SPH-схемами демонстрируется проверкой сохранения полной энергии системы. 2. Делокализована модель упругопластичности с учётом повреждаемости. Исходная локальная модель учитывает комбинированное изотропное-кинематическое упрочнение; в качестве меры повреждённости выступает пористость материала. Упругие и пластически характеристики деградируют по мере роста повреждённости, вплоть до полной потери несущей способности материала. Делокализация модели состоит в замене локальных эволюционных уравнений для параметра Одквиста (Odqvist) и для параметра повреждённости (пористости). Осреднение проводится по области линейного размера h_non_local. Расчёты проведены в исследовательском комплексе метода SPH с применением корректированных ядер в рамках общего лагранжева подхода. Решён ряд тестовых задач. Показано, что расчёты по локальной модели (в рамках классической механики сплошной среды) патологически зависят от параметров дискретизации. Так, при уменьшении расстояния между частицами пластическая деформация локализуется на множестве меры ноль. В то же время показано, что результаты по нелокальной модели сходятся к физически осмысленному поведению при мельчении разбиения. В частности, при мельчении разбиения ширина полос сдвига сходится к конечному значению. Протестирована зависимость решения от ориентации решётки SPH-частиц. Исследованы результаты расчётов на наклонённых решётках для локальной модели. Показано, что для локальной модели интенсивность пластических деформаций а также ориентация полос сдвига существенно зависят от ориентации SPH-решётки. Таким образом, локальные модели не позволяют решать задачи с локализацией деформаций. С другой стороны, в рамках нелокальной модели удаётся получить результаты, устойчивые к повороту SPH решётки. Установлено, что интенсивность деформаций и углы наклона полос сдвига не зависят от выбора SPH-дискретизации. Комбинация SPH и нелокальных моделей пластичности даёт эффективный инструмент анализа процессов локализации деформаций. В частности, процессов образования полос сдвига и распространения трещин. 3. Разработан F0-подход, позволяющий учитывать остаточные напряжения в сварных конструкциях. Подход основан на предположении, что для каждой частицы материала существуют две отсчётные конфигурации: разгруженная конфигурация конструкции и ненапряженная конфигурация частицы. Конфигурации связаны отображением F0. В качестве иллюстрации, поле F0 определяется из решения задачи об усадке материала сварного шва. С применением F0-подхода решена задача о преднапряжённом сварном шве в контактной постановке. Моделируется гармоническая нагрузка сварной конструкции. Показано, что наличие остаточных напряжений оказывает значительное влияние на усталостную долговечность сварной конструкции. 4. Для эффективной идентификации параметров сложных моделей упругопластичности разработана методика, основывающаяся на данных тестов с неоднородным НДС. Исследована идентифицируемость параметров анизотропной модели по данным о растяжении-сжатии гофрированных трубок. Рассмотрены три типа образцов из стали 42CrMo4: «раздута бочка», «утянутая бочка» и «гармоника». Идентификация параметров состоит в минимизации функционала ошибки, отражающего среднеквадратичное отклонение результатов расчётов от имеющихся экспериментальных данных. Прямые задачи решаются методом конечных элементов в комплексе MSC.MARC. Рассматривались различные стратегии идентификации параметров; в каждой из стратегий данные двух экспериментов использовались непосредственно для идентификации, а данные неиспользованного теста – для последующей валидации полученных параметров. По специальной методике определена мера зависимости параметров от ошибок эксперимента. Показано, что самая устойчивая стратегия идентификации параметров дана комбинацией образцов «раздута бочка» и «утянутая бочка». Самая неустойчивая – комбинацией «утянутая бочка» и «гармоника». 5. Теоретически исследовано зарождение трещины продольного сдвига в упругопластических материалах, имеющих предельную деформацию. Критерий продвижения трещины сформулирован с помощью модифицированной модели Леонова–Панасюка–Дагдейла, использующей дополнительный параметр – поперечник зоны пластичности (ширину зоны предразрушения). В основу предлагаемого подхода положены представления о том, что зарождению и росту трещины, независимо от температуры, предшествуют следующие состояния материала: упругое деформирование, переход в пластическое состояние, развитие пластических деформаций, исчерпание ресурса пластичности и собственно разрушение. Предлагаемая модель использует неклассическую схему разрушения материала, когда кроме сплошного и разрушенного состояний рассматривается некоторое промежуточное состояние материала с накопленными повреждениями. В условиях маломасштабной текучести при наличии сингулярной особенности поля напряжений в окрестности вершины трещины сформулирован сдвоенный (двухпараметрический) критерий квазихрупкого разрушения для трещин III типа в упругопластическом материале. Предложенный критерий разрушения включает в себя деформационный критерий, который сформулирован в вершине трещины, а также силовой критерий, сформулированный в вершине модельной трещины. В рамках предложенной модели критический КИН, полученный по достаточному критерию, – переменная величина, зависящий от среднего размера зерна, параметров диаграммы деформирования материала и длины трещины. Указано правило подбора параметров предлагаемой модели разрушения по двум лабораторным экспериментам: по аппроксимации диаграммы деформирования материала при простом сдвиге и критическому КИН. Выполнен последовательный анализ возможности применения предложенного критерия прочности при определении разрушающих нагрузок для тел, содержащих трещины продольного сдвига. 6. Разработана методика исследования закономерностей деформирования и нагрева материалов при асимметричном циклическом нагружении, позволяющая исследовать неупругие эффекты на стандартных гладких образцах. Исследованы эффекты: упрочнения и разупрочнения материала при повторном нагружении, влияния асимметрии цикла напряжений на закономерности неупругого деформирования, упрочнения путем модифицирования поверхностного слоя, влияния концентратора на сопротивление деформированию и разрушению образца. Экспериментально установлены: - связи между циклическим напряжением и термоупугими изменениями температуры образцов; - связи между циклическим напряжением, вышагиванием петли упругопластического гистерезиса и диссипативным нагревом образцов вплоть до их разрушения; - связи между циклическим напряжением, уменьшением секущего динамического модуля упругости и диссипативным нагревом образцов; - влияние среднего напряжения цикла на эволюции характеристик деформирования и диссипативного нагрева; - влияние предварительного нагружения на исследуемые неупругие характеристики; Получены данные о трансформации неупругих характеристик при циклическом нагружении образца с концентратором виде отверстия вплоть до разрушения образца. 7. Обобщена модель термоупругопластичности, предложенная ранее. В разработанной модели, по аналогии с исходной моделью, уравнение теплопроводности выводится непосредственно из первого закона термодинамики. Для более точного учёта «энергетического бюджета» материала, в модель вводится дополнительная скалярная величина – плотность энергии дефектов кристаллической решётки, не связанной с упрочнением материала. Для новой модели разработаны и внедрены алгоритмы интегрирования эволюционных уравнений. Проведены предварительные вычисления для оценки качественных свойств модели. Получены предварительные результаты по моделированию пластического вышагивания при циклическом нагружении с постоянным средним напряжением. В расчётах достигнуто хорошее качественное соответствие с экспериментальными данными, представленными выше. Активация процесса пластической деформации сопровождается экспоненциальным ростом скорости вышагивания и увеличения амплитуды пластической деформации. 8. Получены данные по растяжению полос из стали 20 (Fe-C-Si-Mn-Cr) (аналог сталей 1020, S20C,C22) для определения основных параметров пластической деформации. Из листа толщиной 1,8 мм вырезались полосы, часть из которых подвергалась деформации до 9% и 17% относительной деформации, такие полосы служили заготовками для образцов с центральной трещиной. Установлено, что предварительное растяжение до 17% повышает предел текучести деформированного материала по отношению к исходному в 1,67, и в 1,49 раза для деформации в 9%. Также происходит понижение предельных значений деформации: в 1,34 раза для 17% и в 1,08 раза для 9%, по отношению к предельной деформации исходного материала. 9. Проведены испытания по росту трещины в плоских образцах с центральной трещиной при малоцикловых нагружениях, для различных значений предварительных деформаций заготовок для данных образцов (материал сталь 20 лист толщиной 2 мм). В испытании определялась длина и раскрытие трещины. Испытания проводилось по ступенчатому сценарию с уменьшением максимальной нагрузки в цикле на каждом этапе. Получены зависимости длины и раскрытия трещины от числа циклов. Процесс циклического деформирования проходил с условием остановки процесса при существенном увеличении скорости роста трещины, после остановки максимальная нагрузка снижалась по формуле "0,7 от предыдущей". Описанный эксперимент моделирует способ продления срока эксплуатации элементов конструкций с уже имеющимися дефектами. Проведены испытания для образцов из горячекатаного листа стали 3 толщиной 2 мм, вырезанных вдоль, поперек и под углом 45° к прокату при нормальной температуре и отрицательных температурах. Существенной разницы механических свойств от направления проката не выявлено. Обнаружено отсутствие уменьшения предельных деформаций при температуре -60°С по сравнению с комнатной температурой. Отмечено незначительное увеличение площадки текучести материала на диаграмме деформирования при понижении температуры. 10. Получены экспериментальные данные о поведении компактных образцов при отрицательных температурах. Образцы изготавливались из горячекатаного листа стали 3 толщиной 6 мм, с предварительно подращенной трещиной. Трещина наносилась как вдоль проката, так и поперек проката. Определены КИНы при отрицательных температурах. Установлено, что при температурах -20 и -40°С влияние начальной анизотропии материала на рост трещины не проявляется, происходит вязкое разрушение образцов, KIc для долевого и поперечного направления совпадают. Разрушение образцов долевого направления при температуре -60°С происходит хрупко, а в поперечном направлении разрушение остается вязким. Получены данные испытаний на растяжение плоских образцов из стали 3 (ширина образца 14,5 мм) с нанесенными концентраторами напряжений в виде отверстий, диаметром 1 мм. Три отверстия наносились на рабочей части образца равномерно по ширине образца ортогонально линии растяжения и под углом 45° к ней.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1. Развиты нелокальные модели накопления повреждённости металлических материалов. Реализованы численные алгоритмы с одновременным учётом четырёх типов нелинейностей: геометрической, физической, контактной и с разделением тела на части (разрушение). Комплекс метода SPH сопряжён с оптимизационным модулем, что позволяет решать обратные задачи (идентификация параметров, оптимизации конструкций). Наблюдается хорошее соответствие между результатами моделирования по SPH и по МКЭ. Для нелокальных моделей установлено, что энергозатраты на продвижение трещины существенно и монотонно зависят от параметра нелокальности hNL. Предлагается использовать кривые энергозатрат для калибровки нелокальных моделей. Обнаружен и объяснён новый эффект: При делокализации определяющих соотношений на отсчётной конфигурации, материал обладает заметно большей трещиностойкостью, чем при делокализации на текущей конфигурации. Созданы, реализованы и протестированы схемы с анизотропным правилом накопления повреждений в материале. Анизотропия задаётся с помощью структурного тензора. Предусмотрена возможность эволюции структурного тензора. В рамках численного эксперимента обнаружено, что условный размер зерна вдоль линии трещины практически не влияет на трещиностойкость, а размер зерна поперёк трещины имеет решающее значение. Этот результат подтверждает правильность инженерной расчётной схемы, оперирующей шириной зоны предразрушения для предсказания критических нагрузок (см. разделы 6 и 7). Установлено, что при выраженной анизотропии свойств накопления повреждённости, линия трещины может отклониться от симметричного направления. 2. Развиты методы оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях и методов управления ими Получил развитие F0-подход к моделированию остаточных напряжений в сварных швах. Теория обобщена на случай, когда смена конфигураций сопряжена с изменением объёма. Разработаны эффективные алгоритмы, позволяющие моделировать конструкции с учётом начальных напряжений. Алгоритмы внедрены в вычислительный комплекс MSC.MARC. Решены тестовые и модельные задачи. Разработан новый экспериментально-теоретический метод, позволяющий экстраполировать данные экспериментальных измерений остаточных напряжений с поверхности конструкции внутрь области. Применимость метода протестирована на реальных экспериментальных данных. Метод оценки остаточных напряжений, основанный на применении F0-полей, даёт поля напряжений, точно удовлетворяющие уравнениям равновесия. Установлено, что разработанный экспериментально-теоретический метод устойчив к выбору параметризации поля F0. 3. Проведено моделирование накопления неупругих деформаций при циклическом нагружении сплава ВТ6 На основании серии расчётов по моделям типа Армстронга-Фредерика (AF) и Оно-Ванга (OW), классическая гипотеза Воче (R=R(s)) признана излишне рестриктивной при моделировании накопления пластической деформации в сплаве ВТ6. Разработано новое правило изотропного упрочнения для сплава ВТ6. Благодаря применению нового правила изотропного упрочнения, достигнута значительно более высокая точность моделирования процессов накопления пластической деформации в сплаве ВТ6. При этом более высокая точность получена без увеличения числа свободных параметров. Для сплава ВТ6 обнаружено, что модель типа AF хорошо описывает диссипативный разогрев образца. В то же время, установлено, что модель типа OW значительно недооценивает диссипативный разогрев. Таким образом, модели типа AF точнее описывают энергетический бюджет сплава ВТ6. Для параметров модели пластического вышагивания предложена новая метрика в пространстве параметров. Разработана и применена методика оценки надёжности процедуры калибровки модели пластического вышагивания. Установлено, что для моделей типа AF, размер облака параметров монотонно увеличивается по мере увеличения количества параметров. Это говорит о том, что по мере роста количества параметров, процедура калибровки становится менее надёжной. Установлено, что модель типа OW не может быть надёжно откалибрована по имеющимся данным о деформировании сплава ВТ6. 4 Экспериментально исследовано разрушение плоских образцов из сплава ВТ6 в режиме малоцикловой усталости 5. Исследована кинетика накопления повреждений в образцах из Стали 3 Для подробного изучения влияния предыстории нагружения материала на кинетику повреждаемости Стали 3, рассмотрена блочная схема мягкого циклического нагружения. Секущий модуль признан перспективным маркером накопленной повреждённости Стали 3. Значимого разрыхления в Стали 3 не наблюдается вплоть до разрушения. Таким образом, разрыхление не может служить маркером повреждения. 6. Исследовано квазихрупкое разрушение гладких валов при кручении Рассмотрена инициация кольцевой трещины продольного сдвига (III мода разрушения) при кручении круглого стержня. Применяется модифицированная модель Леонова–Панасюка–Дагдейла, использующая поперечник зоны пластичности (ширину зоны предразрушения) как дополнительный прочностной параметр. Полученные результаты дают возможность оценивать несущую способность конструкций с трещинами в более широком диапазоне условий нагружения, чем это позволяют однопараметрические критерии механики разрушения. Получены зависимости, связывающие критические напряжения с длинами трещин и радиусом вала. 7. Построен сдвоенный критерий упругопластического разрушения элементов конструкций с острыми v-образными вырезами Проведено численно-аналитическое исследование разрушения плоских образцов с острыми V-образными вырезами при нагружении по I моде. Процесс инициации трещины из вершины V-образного выреза описан с помощью модифицированной модели Леонова–Панасюка–Дагдейла. В условиях маломасштабной текучести предложен сдвоенный критерий прочности. На его основе построены диаграммы квазихрупкого разрушения образцов из структурированного материала. Результаты численных экспериментов по прогнозированию разрушающей нагрузки хорошо согласуются с результатами расчетов по аналитической модели разрушения материалов со структурой при нагружении по I моде в режиме маломасштабной текучести. В рамках модели, разрушение квазихрупких материалов с V-образными надрезами определяется только тремя параметрами материала, которые могут быть получены из двух стандартных экспериментов. Это упрощает экспериментальную обработку реальных материалов и конструкций с надрезами. 8. Экспериментально исследовано деформирование образцов из Стали 3 при комнатных и низких температурах В испытаниях варьировались ориентация образцов относительно проката и температура испытаний. Установлено, что при отрицательной температуре на образцах без концентраторов напряжений, эффект хладноломкости не наблюдается, как он наблюдался на компактных образцах (первый год выполнения проекта). Получены зависимости напряжений и нагрева образца от времени испытания для двух ориентаций образцов относительно направления проката листа. Проведены испытания на плоских образцах с нанесенными отверстиями диаметром 1 мм. Поля деформаций на поверхности образца определялись стереоскопической системой корреляции изображений Vic-3D. Получены кривые нагружения образцов для нормальной и пониженной температур и для двух ориентаций расположения дефектов. Приведены изменения полей деформаций образцов в процессе нагружения. Испытаны образцы из Стали 3 со сварным швом. Поля перемещений и температуры зафиксированы при помощи системы Vic 3D и тепловизора InfraTech. Измерена микротвёрдость образцов со швом до и после деформирования. Проведены испытания при криогенных и нормальных температурах на образцах, изготовленных из горячекатаного листа Стали 3, содержащей сварной шов, направленный под углами 0, 15, 30 и 45° к направлению, поперечному приложенной нагрузке. Применялись образцы с выточками для инициации разрушения шва и изучения влияния температуры и ориентации шва.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1. Предложен новый вычислительно эффективный способ подавления излишней диффузии повреждённости при решении задач о распространении трещин. Способ основан на новом эффекте запирания повреждённости, искусственно внесённом в расчётную схему. 2. В рамках численных экспериментов протестированы разработанные ранее нелокальные модели накопления повреждённости. Показано, что при работе с локальными моделями наклонная КЭ-сетка привносит анизотропию, влияющую на картину растрескивания образца; по мере мельчения сетки, трещина стремится локализоваться на одном слое элементов. Установлено, что при работе с нелокальной моделью интегрального типа, размер и ориентация зоны интенсивной пластической деформации не зависят от размеров конечных элементов и ориентации сетки. В то время как локальные модели дают неконтролируемые кривые «сила-перемещение», зависящие от размера элементов и ориентации сетки, нелокальные модели позволяют получить согласованные и сходящиеся результаты. 3. Проведена валидация нелокальной модели накопления повреждённости Для валидации нелокальной модели решена задача о возникновении и распространении трещины при разрушении полосы с отверстием. На начальном этапе, валидация модели проведена с использованием механики сглаженных частиц (SPH). Тестирование показало, что даже при работе с методами дискретизации низкого порядка (SPH), нелокальная модель может дать распределение деформаций, слабо зависящее от мелкости разбиения. Превосходство нелокальной модели над локальной продемонстрировано по расчётным кривым «сила-перемещение»: Показано, что локальная модель значительно недооценивает прочность конструкции в целом, а расчёты по нелокальной модели, напротив, хорошо согласуются с экспериментальными данным. Далее, валидация нелокальной модели проведена в комбинации с методом конечных элементов. Установлено, что как и при работе с SPH, конечно-элементные расчёты по локальной модели значительно недооценивают реальную прочность конструкции. При работе с нелокальной моделью, напротив, расчётная кривая «сила-перемещение» сходится к экспериментальной. Помимо интегральной кривой «сила-перемещение» проведено сравнение экспериментально замеренных областей развитых пластических деформаций с расчётными, а также сравнение расчётных и экспериментальных картин растрескивания. Установлено удовлетворительное соответствие между расчётом и экспериментом. 4. Созданы новые ядра делокализации с учётом пространственной симметрии. Из соображений вычислительной эффективности, предпочтение отдаётся ядрам делокализации с компактным носителем. Разработана методика, позволяющая по произвольному 3D ядру построить его аналоги, соответствующие случаю плоского напряжения, плоской деформации и осесимметричному случаю. Для тестирования полученных ядер решена задача о накоплении повреждений в толстостенной трубе, нагруженной внутренним давлением, и задача о тонком диске. Обе задачи решены в различных постановках, что позволило провести кросс-валидацию результатов расчётов. Кросс-валидация подтвердила корректность процедуры создания новых ядер делокализации, адаптированных на случаи наличия пространственной симметрии. Разработано новое простое в использовании ядро (easy-to-use kernel), которое не зависит от рассматриваемой задачи: новое ядро обладает компактным носителем и не зависит от типа пространственной симметрии. Новое ядро можно единообразно применять в задачах с различными симметриями, что значительно упрощает моделирование. 5. Исследована применимость экспериментально-теоретической методики определения остаточных напряжений в сварных швах. В третий год работы по проекту, экспериментально-теоретическая методика, разработанная ранее, обобщена на случай реалистичной геометрии сварного шва. Особое внимание уделено вопросу точности определения остаточных напряжений внутри конструкции. Для этого рассмотрено тавровое сварное соединение. В рамках методики полагается, что остаточные напряжения измерены в продольном и поперечном направлениях в дискретном наборе контрольных точек на поверхности сварной конструкции. Поле остаточных напряжений параметризуется с помощью набора свободных параметров, однозначно определяющих конечно-элементное решение задачи о наведении остаточных напряжений. Неизвестные параметры, кодирующие поле остаточных напряжений, определяются из решения обратной задачи. Установлено, что методика определения полей напряжений устойчива к шумам в экспериментальных данных. 6. Упругопластические модели исследованы на излишнюю параметризованность. Предложен новый механически обоснованный критерий излишней параметризованности. В дополнение к существующим критериям излишней параметризованности моделей, в научный оборот введён новый критерий излишней параметризованности, основанный на возникновении паталогической зависимости параметров материала от шумов экспериментальных данных. Предсказания классических критериев излишней параметризованности сравнены с предсказаниями по новому критерию. Продемонстрированы преимущества нового критерия. Показано, что методика оценки чувствительности параметров к экспериментальным ошибкам не зависит от введения альтернативной параметризации модели. Таким образом, создан новый инструмент для оценки надёжности протоколов калибровки моделей и обнаружения излишне параметризованных моделей. 7. Проведены экспериментально-теоретическое исследование циклического вышагивания стали марки 3. Проведены тесты на образцах из стали марки 3. Применялась отработанная программа мягкого одноосного циклического нагружения образцов, состоящая из блоков с возрастающей и постоянной интенсивностью. Получен обширный массив данных по увеличению деформаций образцов вплоть до больших деформаций. Для более полного контроля диссипативных процессов, замерен нагрев образцов. Для описания закономерностей деформирования стали 3 разработана новая геометрически нелинейная модель упругопластических деформаций с изотропным и кинематическим упрочнением. Отличительной особенностью модели является учёт стагнации изотропного и кинематического упрочнения на начальных этапах деформирования. Благодаря внедрению в модель стагнации упрочнения, модель может удовлетворительно описать S-образный изгиб экспериментальных кривых. Стандартная модель Армстронга-Фредерика-Кадашевича такой изгиб описать не может, т.к. не учитывает этап стагнации. Результаты калибровки и валидации новой модели показали хорошее соответствие между расчётом и экспериментом. Полученная информация о характере деформирования образцов позволила оформить патент № 2749788 «Способ формообразования металлической заготовки детали из плит». Авторы: К.В. Захарченко, В.И. Капустин, А.В. Шутов. 8. Проведено исследование применимости нелокальных моделей к моделированию образования и распространения трещин в смешанном режиме. Смоделировано разрушение конструкций со сварным швом и концентратором. На втором году проекта были проведены лабораторные испытания образцов с наклонными сварными швами и V-образными выточками-концентраторами. С помощью МКЭ, на основе имеющихся данных откалибрована нелокальная модель накопления повреждённости. Экспериментальные и расчётные кривые «сила-перемещение» показывают, что нелокальная модель хорошо описывает имеющиеся экспериментальные данные по разрушению образца для различных углов наклона сварного шва. Помимо кривых «сила-перемещение», наблюдается хорошее соответствие расчётной картины растрескивания с экспериментальной. Высокая точность расчёта говорит о том, что для рассматриваемых условий нагружения сварных образцов из стали 3, нелокальная модель в состоянии описывать не только первый режим раскрытия трещины, но и смешанный режим. По результатам моделирования составлен атлас возможных сценариев разрушения образцов со сварным швом. 9. Решена модельная задача (объект инфраструктуры). На основе откалиброванных в предыдущем разделе констант материала решена демонстрационная задача, моделирующая объект инфраструктуры (танкер, применяемый для хранения нефтепродуктов). Моделирование показало, что наибольшей прочностью и трещиностойкостью обладает сварная конструкция, в которой дефекты сварного шва ориентированы поперёк трещины. Наименьшей прочностью и трещиностойкостью обладает конструкция, где дефекты шва ориентированы вдоль трещины. 10. Проведено дальнейшее развитие инженерной теории трещин на основе двухпараметрического критерия разрушения. Рассмотрен компактный образец с краевой трещиной нормального отрыва (I мода разрушения) из упругопластического материала, имеющего предельную деформацию. Критерий продвижения трещины сформулирован с помощью модифицированной модели Леонова–Панасюка–Дагдейла, применяющей дополнительный параметр – поперечник зоны пластичности (ширину зоны предразрушения). В условиях маломасштабной текучести при наличии сингулярной особенности поля напряжений в окрестности вершины трещины сформулирован двухпараметрический (сдвоенный) критерий квазихрупкого разрушения для трещин I типа в упругопластическом материале. Сдвоенный критерий разрушения включает в себя деформационный критерий, который сформулирован в вершине исходной трещины, а также силовой критерий, сформулированный в вершине модельной трещины. Рассмотрен как случай плоской деформации, так и случай плоского напряжённого состояния. Получены диаграммы разрушения компактного образца. 11. Проведены эксперименты по разрушению виртуальных образцов для анализа допущений инженерной теории трещин. Для проведения расчётов, наравне с нелокальной моделью накопления повреждённости, разработанной ранее, в МКЭ внедрена геометрически нелинейная версия нелокальной модели Гурсона-Твергаарда-Нидлмана. Рассмотрены три семейства виртуальных материалов. Для всех трёх семейств материалов проведено КЭ-моделирование разрушения компактных образцов. Полученные значения максимального усилия представлены в виде функции от изначальной длины трещины. Для всех виртуальных материалов каждого семейства определены константы инженерной теории трещин: эффективный предел текучести, размер микроструктуры и запас пластичности. Установлено, что запас пластичности требуется определять для каждого виртуального материала отдельно. Показано, что правильный подбор запаса пластичности позволяет получить хорошее соответствие между виртуальным экспериментом и инженерной теорией. Инженерная теория, после надлежащей калибровки по нелокальной модели, может применяться для ускоренного решения прикладных задач (что соответствует редукции нелокальной модели к упрощённой инженерной теории). 12. Проанализировано квазихрупкое разрушение гладких валов при кручении Рассмотрена инициация краевой кольцевой трещины продольного сдвига (III мода разрушения) при кручении стержня круглого поперечного сечения. Стержень выполнен из упругопластического материала, имеющего предельную деформацию. Процесс разрушения материала описан с помощью модифицированной модели Леонова–Панасюка–Дагдейла, использующей дополнительный параметр – поперечник зоны пластичности (ширину зоны предразрушения). Для получения критических параметров квазихрупкого разрушения предложен сдвоенный (достаточный) критерий прочности для трещин III моды в упругопластическом материале. Построены диаграммы квазихрупкого разрушения круглого вала с краевой трещиной. Для квазивязкого и вязкого типов разрушения предельные нагрузки найдены численно методом конечных элементов. Установлено, что результаты численных экспериментов хорошо согласуются с результатами расчетов по аналитической модели разрушения образцов при кручении в режиме маломасштабного пластического течения. Полученные критические параметры являются консервативными оценками критических напряжений. Эти оценки целесообразно использовать при расчете стальных конструкций, работающих при температурах ниже порога хладноломкости. 13. Проведены эксперименты по разрушению образцов со швами и концентраторами напряжений. Для изучения разрушения образцов со сварным швом изготовлены модифицированные лопаточные образцы с продольными выточками. В рамках лабораторного эксперимента воспроизведена геометрия образца, для которого локальная модель значительно недооценивает реальную прочность конструкции. Лабораторные эксперименты со значительным влиянием нелокальности процесса разрушения имеют ценность для калибровки нелокальных моделей. Полученные методом корреляции изображений поля деформаций на торцевой поверхности образца и кривые «сила-перемещение» содержат большой массив информации. В сочетании с тестами, проведённым ранее, полученные массивы экспериментальных данных представляют обширную базу для дальнейшего развития, калибровки и валидации нелокальных моделей накопления повреждений.