Асимптотичний аналіз напружено-деформованого стану біля вершини міжфазної тріщини, що виходить із кутової точки ламаної межі розділу матеріалів.

Abstract

У статті в умовах плоскої деформації досліджуються локальні поля напружень і переміщень біля кутової точки ламаної межі розділу двох різних однорідних ізотропних матеріалів, із якої виходить міжфазна тріщина. Моделюючи тріщину математичним розрізом, береги якого вільні від навантажень, за допомогою методу Віґгардта-Вільямса розвинень розв’язків рівнянь теорії пружності за власними функціями, знайшли асимптотичні вирази для компонент градієнтів переміщень і тензора напружень біля вершини тріщини. Отримано характеристичне рівняння для визначення показників сингулярності напружень в околі вершини. Здійснено числовий аналіз залежності показників сингулярності від кута зламу межі розділу й відношення модулів Юнга з’єднаних матеріалів і виявлено існування інтервалів кутів зламу, на яких мають місце два комплексно спряжені показники сингулярності. Оскільки наслідком комплексних значень показників сингулярності є просторові осциляції переміщень берегів з фізично некоректним взаємним перетином, для їх усунення передбачено можливість контакту берегів та отримано наближену оцінку довжини ділянки контакту за найбільшою з відстаней до вершини в межах розмірів тріщини, на якій розкриття тріщини обертається в нуль. Ураховуючи можливий контакт берегів, за допомогою методу Віґгардта-Вільямса розв’язали задачу про міжфазну тріщину із взаємодіючими за законом сухого тертя берегами, яка поширюється з кутової точки ламаної межі розділу матеріалів. Отримано рівняння для визначення показників сингулярності біля точки зламу межі розділу й аналітичні вирази для асимптотик полів напружень і переміщень у її околі. Показано, що наявність контакту берегів усуває можливі просторові осциляції переміщень берегів у рамках моделі розкритої міжфазної тріщини. Проте й у рамках моделі тріщини з контактуючими берегами виявлено інтервали кутів зламу межі розділу, для яких залежно від напряму зсувних перем-щень берегів тріщини мають місце комплексні показники сингулярності.