КОНТАКТНЫЕ ЗАДАЧИ О ДЕЙСТВИИ ТУПОУГОЛЬНЫХ КЛИНОВИДНЫХ В ПЛАНЕ ШТАМПОВ НА АНИЗОТРОПНЫЙ КОМПОЗИТ
Аннотация
Впервые построено точное решение контактных задач о действии тупоугольных клиновидных в плане штампов на анизотропную композитную многослойную среду. Этот тип контактных задач долгое время не удавалось решить, хотя их актуальность в инженерной практике велика, особенно в задачах для композитных материалов. Исследование задач такого типа стало возможным в связи с разработанным авторами решением двумерных интегральных уравнений Винера – Хопфа в сочетании с применением таких подходов, как метод блочного элемента, топологические и факторизационные методы. Найдены диапазоны параметров областей, для которых можно строить точное решение контактных задач для тупоугольных клиновидных штампов, основываясь на решениях двумерного интегрального уравнения Винера – Хопфа. Для этих целей использован гомеоморфизм отображений дифференциальной топологии. В результате исследования подтверждено, что вопросы выделения неограниченных особенностей решений граничных задач, возникающих на границах штампов, наряду с применением методов спектрального анализа можно осуществлять факторизационными методами, что ранее не было известно. Построенное решение открыло возможность не только для изучения конструкционных свойств многокомпонентных анизотропных композитов, контактирующих с жесткими штампами указанной формы, но также и для исследования прочности и разрушения блочных структур разноразмерных блоков и включений, возникающих в сейсмологии. Кроме этого, решение поставленной задачи открыло возможность создания нового типа излучателей и преобразователей поверхностных волн, ранее не описанных, для клиновидных областей, что может оказаться полезным в решении проблем в электронике, акустике и применено в исследовании наноматериалов.
Литература
2. Achenbach J.D. Wave Propagation in Elastic Solids. Amsterdam. North-Holland. 1973. 480 p.
3. Abrahams I.D., Wickham G.R. General Wiener – Hopf factorization matrix kernels with exponential phase factors. J. Appl. Math. 1990. Vol. 50. No 3. P. 819–838. https://www.jstor.org/stable/2101888.
4. Norris A.N., Achenbach J.D. Elastic wave diffraction by a semi infinite crack in a transversely isotropic material. Quart. J. Mech. Appl. Math. 1984. Vol. 37. Iss. 4. P. 565–580. https://doi.org/10.1093/qjmam/37.4.565.
5. Cocou M.: A class of dynamic contact problems with Coulomb friction in viscoelasticity. Nonlinear Analysis: Real World Applications. 2015. Vol. 22. P. 508–519. DOI: 10.1016/j.nonrwa. 2014.08.012.
6. Papangelo A., Ciavarella M., Barber J. R. Fracture mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science. 2015. Vol. 471. No 2180. P. 1–13. https://doi.org/10.1098/RSPA.2015.0271.
7. Chakrabarti A., George A.J. Solution of a singular integral equation involving two intervals arising in the theory of water waves. Appl. Math. Lett. 1994 . Vol. 7. P. 43–47. DOI: 10.1016/0893-9659(94)90070-1.
8. Davis A.M.J. Continental shelf wave scattering by a semi-infinite coastline. Geophysics, Astrophysics, Fluid Dynamics. 1987. Vol. 39. Iss. 1. P. 25–55. DOI: 10.1080/03091928708208804.
9. Goryacheva I.G. Mekhanika friktsionnogo vzaimodeystviya [Mechanics of Frictional Interaction]. Moscow. Nauka Publ. 2001. 478 p. (In Russian).
10. Bazhenov V.G., Igumnov L.A. Metody granichnykh integralnykh uravneniy i granichnykh elementov [Methods of Boundary Integral Equations and Boundary Elements]. Moscow. Fizmatlit Publ. 2008. 352 p. (In Russian).
11. Kalinchuk V.V., Belyankova T.I. Dinamicheskie kontaktnye zadachi dlya predvaritelno napryazhennykh tel [Dynamic Contact Problems for Prestressed Bodies]. Moscow. Fizmatlit Publ. 2002. 240 p. (In Russian).
12. Babeshko V.A., Evdokimova O.V., Babeshko O.M., Evdokimov V.S., Khripkov D.A. Dinamicheskie kontaktnye zadachi dlya polupolosovogo shtampa na anizotropnom kompozite [Dynamic contact problems for a half-strip stamp on an anisotropic composite]. Problemy prochnosti i plastichnosti [Problems of Strength and Plasticity]. 2024. Vol. 86. No 4. P. 461–470 (In Russian).
13. Vorovich I.I., Babeshko V.A. Dinamicheskie smeshannye zadachi teorii uprugosti dlya neklassicheskikh oblastey [Dynamic Mixed Problems of Elasticity Theory for Nonclassical Domains]. Moscow. Nauka Publ. 1979. 320 p. (In Russian).
14. Babeshko V.A., Glushkov E.V., Zinchenko Zh.F. Dinamika neodnorodnykh lineyno-uprugikh sred [Dynamics of Inhomogeneous Linear Elastic Media]. Moscow. Nauka Publ. 1989. 344 p. (In Russian).
15. Kushch V.I. Micromechanics of Composites: Multipole Expansion Approach. Oxford. Waltham, Ma (Usa). Elsevier. 2013. 489 p.
16. McLaughlin R. A study of the differential scheme for composite materials. Int. J. Eng. Sci. 1977. Vol. 15. P. 237–244.
17. Awrejcewicz J., Pavlov S.P., Krysko A.V., Zhigalov M.V., Bodyagina K.S., Krysko V.A. Decreasing shear stresses of the solder joints for mechanical and thermal loads by topological optimization. Materials. 2020. Vol. 13. No 8. P. 1862-1 – 1862-19. DOI: 10.3390/ma13081862.
18. Awrejcewiez J., Krysko V.A., Mitskievich S.A., Zhigalov M.V., Krysko A.V. Nonlinear dynamics of heterogeneous shells. Part 1: Statics and dynamics of heterogeneous variable stiffness shells. Int. J. Non Linear. Mech. 2021. Vol. 130. No 13. Article No 103669. https://doi.org/10.1016/jijnonlinmec.2021.103669.
19. Fedorov A.Yu., Matveenko V.P. Designing of interlayers between materials with minimum stress level at the interface. Int. J. Adhes. Adhes. 2021. Vol. 111. Article No 102963. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2021.102963.
20. Fernandez L., Novotny A.A., Prakash R., Sokolowski J. Pollution sources reconstruction based on the topological derivative method. Applied Mathematics & Optimization. 2021. Vol. 84. P. 1493–1525. https://doi.org/10.1007/s00245-020-09685-0.
21. Gomes G.F., de Almeida F.A. Tuning metaheuristic algorithms using mixture design: Application of sunflower optimization for structural damage identification. Adv. Eng. Softw. 2020. Vol. 149. Article No 102877. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2020.102877.
22. Goncalves J.F., Moreira J.B.D., Salas R.A. Identification problem of acoustic media in the frequency domain based on the topology optimization method. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2020. Vol. 62. P. 1041–1059. https://doi.org/10.1007/s00158-020-02638-9.
23. Krysko A.V., Awrejcewicz J., Bodyagina K.S., Makseev A., Zhigalov M.V., Krysko V.A. Identification of inclusions in a non-uniform thermally conductive plate under extermal flows and internal heat sources by topological optimization. Mathematics and Mechanics of Solids. 2022. Vol. 27. No 9. P. 1649–1671. https://doi.org/10.1177/10812865211048522.
24. Krysko A.V., Awrejcewicz J., Dunchenkin P.D., Zhigalov M.V., Krysko V.A. Topological optimization of multilayer structural elements of MEMS/NEMS resonators with an adhesive layer subjected to mechanical loads. In: Recent Approaches in the Theory of Plates and Plate-Like Structures. Springer. 2022. P. 155–165. https://doi.org/10.1007/978-3-030-87185-7_13.
25. Babeshko V.A., Evdokimova O.V., Evdokimov V.S., Babeshko O.M. The mechanical concept of earthquakes in mountainous, fractured territories. Acta Mech. 2025. Vol. 236. No 11. P. 6489–6498. hpps//doi.org/10.1007/s00707-025-04470-y.
26. Babeshko V.A., Evdokimova O.V., Babeshko O.M., Evdokimov V.S. Contact problems with a stamp in the form of an acute-angled wedge acting on an anisotropic composite layer. Mater. Phys. Mech. 2025. Vol. 53. Iss. 3. P. 9–23. http://dx.doi.org/10.18149/MPM.5312025_x.
Copyright (c) 2026 Бабешко В.А., Евдокимов В.С., Бабешко О.М., Евдокимова О.В.

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.