Богачева В.Э., Перова О.С. Влияние геометрических характеристик композита на напряженное состояние тонкого адгезионного слоя // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2024. № 4(62). С. 97-106. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2024.62.4.011. EDN: QYGMSH.

Автор(ы)

Богачева В.Э. — Тульский государственный университетORCIDeLibrary

Перова О.С. — Тульский государственный университетORCID

Название статьи

Влияние геометрических характеристик композита на напряженное состояние тонкого адгезионного слоя

Название (англ.): Influence of geometric characteristics of the composite on the stress state of a thin adhesive layer

Индекс(ы) УДК

539.375

DOI

10.37972/chgpu.2024.62.4.011

EDN

QYGMSH

Ключевые слова

адгезионный слой; композит; нормальный отрыв; упругопластическое деформирование

Аннотация

Рассматривается упругопластическое деформирование композита в состоянии плоской деформации под действием нагрузки, обеспечивающей нормальный разрыв адгезионного слоя. Образец состоит из двух одинаковых пластин сопряженных тонким адгезивом. Из общей вариационной постановки с учетом теории пластин Миндлина—Рейсснера и критерия Треска—Сен-Венана при условии полной пластичности (равенстве двух главных напряжений, действующих ортогонально отрыву) получена постановка в дифференциальном виде. В качестве материала для адгезива берется умерено пластичный Araldite 2015, а для сопрягаемых тел — сталь. Считается, что образуется одна область необратимых деформаций, которая локализуется на торце адгезионного слоя, а сопрягаемые тела и остальная часть адгезива деформируются согласно линейной теории упругости. Приведено общее аналитическое решение поставленной задачи на пластическом участке в виде функций поля перемещений верхней границы адгезива. Изучено влияние таких геометрических характеристик композита, как длина участка, где нет сопряжения тел со слоем, длина адгезионного слоя, высота сопрягаемых тел и высота слоя, на напряженное состояние адгезионного слоя. Показано, что кроме длины адгезива данные величины оказывают влияние на размер пластического участка и распределение средних напряжений в адгезионном слое.

Даты

Поступила: 01.10.2024; Принята: 01.12.2024; Опубликована: 27.12.2024

Страницы

97-106

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Prandtl L., Knauss W. G. A thought model for the fracture of brittle solids // International Journal of Fracture. 2011. Vol. 171, no. 2. P. 105-109.  DOI: 10.1007/s10704-011-9637-3 EDN: EUCMLH
2. Ентов В. М., Салганик Р. Л. К модели хрупкого разрушения Прандтля // Известия Академии наук СССР. Механика твердого тела. 1968. № 6. С. 87-99.
3. Салганик Р. Л., Мищенко А. А., Федотов А. А. Напряженное состояние в окрестности выработки, пройденной в глубокозалегающем горизонтальном пласте // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015. № 2. С. 24-33. EDN: TQUWVL
4. Макклинток Ф. Пластические аспекты разрушения // Разрушение. Москва: Мир, 1975. Т. 3. С. 67-262.
5. Glagolev V. V., Markin A. A. Fracture models for solid bodies, based on a linear scale parameter // International Journal of Solids and Structures. 2019. Vol. 158. P. 141-149.  DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2018.09.002 EDN: MASKSL
6. Lopes R. M., Campilho R. D. S. G., da Silva F. J. G., Faneco T. M. S. Comparative evaluation of the Double-Cantilever Beam and Tapered Double-Cantilever Beam tests for estimation of the tensile fracture toughness of adhesive joints // Journal of Adhesion and Adhesives. 2016. Vol. 67. P. 103-111.  DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2015.12.032
7. Богачева В. Э. Исследование деформирования тонкого адгезионного слоя композита при воздействии нормальным отрывом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 7. С. 38-45.  DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-38-39 EDN: IMPGVT
8. Богачева В. Э. Исследование предела упругости тонкого адгезионного слоя композита при его нагружении нормальным отрывом // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2023. № 3 (57). С. 66-73.  DOI: 10.37972/chgpu.2023.57.3.005 EDN: TNURKM
9. Богачева В. Э., Глаголев В. В., Глаголев Л. В., Маркин А. А. Влияние пластических свойств тонкого адгезионного слоя на распределение зон пластичности и значения J-интеграла в состоянии плоской деформации // Механика композиционных материалов и конструкций. 2023. Т. 29, № 1. С. 115-131.  DOI: 10.33113/mkmk.ras.2023.29.01.08 EDN: AXADBS
10. Tresca H. Memoires sur l'ecoulement des corps solides // Memoires presentes par divers savants a l'Academie royaledes ciences. 1868. Vol. 18, no. 1864. P. 733-799.
11. Mindlin R. D. Influence of rotary inertia and shear on flexural motions of isotropic, elastic plates // ASME Journal of Applied Mechanics. 1951. Vol. 18. P. 31-38.  DOI: 10.1115/1.4010217
12. Reissner E. On Bending of Elastic Plates // Quarterly of Applied Mathematics. 1947. Vol. 5, no. 1. P. 55-68.  DOI: 10.1090/qam/20440
13. Богачева В. Э. Влияние механических характеристик слоистого композита на критическое значение J-интеграла // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2023. № 4 (58). С. 63-70.  DOI: 10.37972/chgpu.2023.58.4.007 EDN: YEWGCG

1. Prandtl L., Knauss W.G. A thought model for the fracture of brittle solids. International Journal of Fracture, 2011, vol. 171, no. 2, pp. 105–109. DOI: 10.1007/s10704-011-9637-3. EDN: EUCMLH.
2. Entov V.M., Salganik R.L. On Prandtl’s model of brittle fracture. Izvestiya Akademii Nauk SSSR. Mekhanika Tverdogo Tela, 1968, no. 6, pp. 87–99. (In Russian).
3. Salganik R.L., Mishchenko A.A., Fedotov A.A. Stress state in the vicinity of an excavation driven in a deep-lying horizontal seam. Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, 2015, no. 2, pp. 24–33. EDN: TQUWVL. (In Russian).
4. McClintock F. Plastic aspects of fracture. Fracture. Moscow, Mir Publ., 1975, vol. 3, pp. 67–262. (Russian transl.).
5. Glagolev V.V., Markin A.A. Fracture models for solid bodies, based on a linear scale parameter. International Journal of Solids and Structures, 2019, vol. 158, pp. 141–149. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2018.09.002. EDN: MASKSL.
6. Lopes R.M., Campilho R.D.S.G., da Silva F.J.G., Faneco T.M.S. Comparative evaluation of the Double-Cantilever Beam and Tapered Double-Cantilever Beam tests for estimation of the tensile fracture toughness of adhesive joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2016, vol. 67, pp. 103–111. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2015.12.032.
7. Bogacheva V.E. Investigation of deformation of a thin adhesive layer of a composite under normal separation loading. Izvestiya Tul'skogo Gosudarstvennogo Universiteta. Tekhnicheskie Nauki, 2023, no. 7, pp. 38–45. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-38-39. EDN: IMPGVT. (In Russian).
8. Bogacheva V.E. Investigation of the elastic limit of a thin adhesive layer of a composite under normal separation loading. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 3(57), pp. 66–73. DOI: 10.37972/chgpu.2023.57.3.005. EDN: TNURKM. (In Russian).
9. Bogacheva V.E., Glagolev V.V., Glagolev L.V., Markin A.A. Influence of the plastic properties of a thin adhesive layer on the distribution of plastic zones and J-integral values under plane-strain conditions. Mekhanika Kompozitsionnykh Materialov i Konstruktsii, 2023, vol. 29, no. 1, pp. 115–131. DOI: 10.33113/mkmk.ras.2023.29.01.08. EDN: AXADBS. (In Russian).
10. Tresca H. Mémoires sur l’écoulement des corps solides. Mémoires Présentés par Divers Savants à l’Académie Royale des Sciences, 1868, vol. 18, no. 1864, pp. 733–799. (In French).
11. Mindlin R.D. Influence of rotary inertia and shear on flexural motions of isotropic, elastic plates. ASME Journal of Applied Mechanics, 1951, vol. 18, pp. 31–38. DOI: 10.1115/1.4010217.
12. Reissner E. On bending of elastic plates. Quarterly of Applied Mathematics, 1947, vol. 5, no. 1, pp. 55–68. DOI: 10.1090/qam/20440.
13. Bogacheva V.E. Influence of the mechanical properties of a layered composite on the critical value of the J-integral. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 4(58), pp. 63–70. DOI: 10.37972/chgpu.2023.58.4.007. EDN: YEWGCG. (In Russian).

Авторские права и лицензия

© 2024 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.