Zahrnutí tuhé linie - Rigid line inclusion

A zahrnutí tuhé čáry, také zvaný výztuha, je matematický model používaný v mechanice těles k popisu úzké tvrdé fáze, rozptýlené v maticovém materiálu. Tato inkluze je idealizována jako nekonečně tuhá a tenká výztuž, takže představuje jakousi „inverzní“ trhlinu, od níž je odvozena nomenklatura „anticrack“.

Z mechanického hlediska představuje výztuha kinematickou vazbu, což znamená, že může utrpět pouze tuhý pohyb těla podél své linie.

Teoretický model

Model výztuhy byl použit ke zkoumání různých mechanických problémů v klasické pružnosti (difúze zatížení,[1] zařazení na bi materiálové rozhraní [2]).

Náčrt výztuhy vložené do matice načtené na její hranici.

Hlavní charakteristiky teoretických řešení jsou v zásadě následující.

  1. Podobně jako u zlomeniny je na špičce inkluze singulárnost druhé odmocniny v polích napětí / přetvoření.
  2. V homogenní matici, která podléhá rovnoměrnému napětí v nekonečnu, taková singularita vzniká pouze tehdy, když normální napětí působí paralelně nebo kolmo k inkluzní linii, zatímco výztuha rovnoběžná s jednoduchým smykem neruší okolní pole.

Experimentální validace

Vzorek dvousložkové epoxidové pryskyřice ve tvaru psí kosti obsahující lamelární (hliníkovou) inkluzi.
Fotoelastické experiment k ověření modelu zařazení tuhé linie. Isochromatické okrajové vzory kolem ocelové destičky ve fotoelastické dvoudílné epoxidové pryskyřici ve srovnání s analytickým řešením získaným klasickou pružností v rovině. Je aplikováno normální napětí rovnoběžné s inkluzní přímkou.

Vlastnosti elastického řešení byly experimentálně potvrzeny prostřednictvím experimenty s fotoelastickým přenosem.[3]

Střižné pásy vystupující na špičce výztuhy

Analytická řešení získaná v předpjaté pružnosti ukazují možnost vzniku smykové pásy na špičce výztuhy.[4][5][6][7]

Reference

  1. ^ Koiter, W.T., O difúzi zatížení z výztuhy do plechu. Q. J. Mech. Appl. Matematika. 1955, VIII, 164–178.
  2. ^ Ballarini, R., Přísná inkluze linií na bimateriálním rozhraní. Eng. Fract. Mech., 1990, 37, 1–5.
  3. ^ G. Noselli, F. Dal Corso a D. Bigoni, Intenzita napětí v blízkosti výztuhy zveřejněná fotoelasticitou. International Journal of Fracture, 2010, 166, 91–103.
  4. ^ Bigoni, D. Nelineární mechanika pevných látek: teorie bifurkace a materiální nestabilita. Cambridge University Press, 2012. ISBN  9781107025417.
  5. ^ F. Dal Corso, D. Bigoni a M. Gei, Koncentrace napětí v blízkosti inkluze tuhé linie v předpjatém elastickém materiálu. Část I Řešení v plném poli a asymptotika. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2008, 56, 815–838.
  6. ^ D. Bigoni, F. Dal Corso a M. Gei, Koncentrace napětí v blízkosti inkluze tuhé linie v předpjatém elastickém materiálu. Část II Dopady na nukleaci, růst a rychlost uvolňování energie ve smykovém pásmu. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2008, 56, 839–857.
  7. ^ F. Dal Corso a D. Bigoni, Interakce mezi smykovými pásy a tuhými lamelovými inkluze v matici z tvárného kovu. Proceedings of the Royal Society A, 2009, 465, 143–163.

externí odkazy