КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В ТОНКОМ АДГЕЗИОННОМ СЛОЕ НА ЕГО РАЗРУШЕНИЕ ПРИ СМЕШАННОЙ МОДЕ НАГРУЖЕНИЯ

Аннотация

Исследуется задача деформирования образца, представляющего собой композицию ортотропных тел, связанных адгезионным слоем, реализующая смешанную моду нагружения I+II для материала слоя в окрестности трещиноподобного дефекта. Трещиноподобный дефект в композите рассматривался в виде как математического, так и физического разреза, толщина которого была принята за линейный параметр. Использовано конечно-элементное решение с упругим описанием материалов в состоянии плоской деформации. Для нахождения критических состояний анализировались значения удельной упругой энергии в вершине трещиноподобного дефекта. Для математического разреза значения энергии связывались с коэффициентами интенсивности напряжений, а для физического разреза – с произведением линейного параметра и средней удельной свободной энергии на грани тупикового конечного элемента адгезионного слоя. Средние по толщине слоя характеристики определялись в рамках подхода Нейбера – Новожилова. При малом конечном значении линейного параметра показана сходимость произведения линейного параметра и средней удельной свободной энергии к критическому значению удельной упругой энергии, найденному для модели трещины в виде математического разреза, при эквивалентном нагружении образца с физическим разрезом и стремлении линейного параметра к нулевому значению. Для адгезионного слоя конечной толщины рассматривается энергетический критерий разрушения, учитывающий разрыхление материала за счет гидростатического давления. Разрыхление материала учитывалось параметром, который определялся из решения задачи нормального разрыва адгезионного слоя консолями двухконсольной балки с учетом критических значений удельных энергий. Проведено сравнение расчетной критической внешней нагрузки для постановки задачи с использованием слоя конечной толщины и классическим представлением трещиноподобного дефекта в виде математического разреза и слоя нулевой толщины при соответствующих критериях разрушения.