Исследование неклассических проблем механики разрушения композитов со взаимодействующими трещинами

Abstract

Представлено результати дослідження двох некласичних механізмів руйнування композитних матеріалів, а саме, крихкого руйнування тіл з початковими (залишковими) напруженнями, що діють вздовж площин, розташованих в тілі тріщин, та руйнування при стисканні тіл вздовж паралельних тріщин. Запропоновано об‘єднаний підхід до вивчення вищезазначених проблем в рамках лінеаризованої механіки деформівних твердих тіл. Приведено математичну постановку просторових задач для попередньо напружених композитів, що містять взаємодіючі кругові тріщини. Досліджено задачі для нескінченного тіла з двома паралельними співвісними тріщинами, для простору з періодичною системою співвісних паралельних тріщин, а також для півпростору з приповерхневою тріщиною. Розглянуто декілька видів навантаження на берегах тріщин (нормальне навантаження, радіальне зсувне навантаження, кручення). Для окремих типів композитних матеріалів проаналізовано вплив початкових напружень на коефіцієнти інтенсивності напружень. З використанням зазначеного об‘єднаного підходу отримано значення критичних параметрів руйнування композитів з взаємодіючими тріщинами під дією стискаючих зусиль, спрямованих вздовж тріщин. Проаналізовано вплив на зазначені критичні параметри руйнування геометричних параметрів задач та фізико-механічних характеристик матеріалів.

The results of study of two non-classical mechanisms of fracture of composite materials are presented. Namely, the brittle fracture of bodies with initial (residual) stresses acting along the planes of located in the body cracks and the fracture under compression of bodies along the located in the body parallel cracks. A joint approach to the study of abovementioned problems is proposed within the framework of linearized solid mechanics. A mathematical statement is given for the spatial problems for pre-stressed composites with interacting circular cracks. The problems are studied for an infinite body with two parallel co-axial cracks as well as for a semi-space with a near-the-surface crack. A few kinds of loading at the crack sides (normal loading, radial shear loading, torsion) are considered. With using the mentioned joint approach, the values of critical parameters of fracture are obtained for composites with interacting cracks under action of compression loads along the crack. An effect of the geometrical parameters and physical-mechanical characteristics of materials on aforementioned critical parameters of fracture is analyzed.