ПЛОСКИЕ ЗАДАЧИ О ДЕЙСТВИИ ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ НАГРУЗКИ НА ГРАНИЦЕ УПРУГОЙ ИЗОТРОПНОЙ ПОЛОСЫ ПРИ НАЛИЧИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Сведения об авторах
  • Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова, Новочеркасск, Россия
  • Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация

Рассматриваются симметричная и антисимметричная плоские задачи о действии осциллирующей нагрузки на границе упругой изотропной нанотонкой полосы. Наноразмерность полосы учитывается введением поверхностных напряжений по теории Гуртина – Мурдоха. Согласно данной теории, принимается, что на торцах полосы помимо внешних нагрузок действуют также поверхностные напряжения, которые описываются «поверхностным» законом Гука. В такой модели интегральные свойства упругого материала полосы с наноразмерной толщиной становятся отличными от свойств материала тела обычной размерности, что характерно для задач наномеханики. Для решения поставленных задач использовалась стандартная техника, включающая применение принципа предельного поглощения, преобразования Фурье по бесконечно протяженной координате и теории вычетов для нахождения обратного преобразования Фурье. Показано, как можно получить решения в виде рядов по собственным волнам, в которых волновые числа определяются как корни соответствующих дисперсионных уравнений. Для конкретного примера были изучены дисперсионные соотношения и построены графики первых дисперсионных кривых. Проанализировано поведение частот запирания, изменение волновых чисел и зон существования обратных волн при различных наноразмерных толщинах полосы. Результаты проведенного анализа показали, что для ультра-тонкой полосы поверхностные эффекты оказывают существенное влияние на дисперсионные соотношения, причем тенденции изменения дисперсионных кривых могут существенно отличаться для различных мод и толщинах полосы.

Ключевые слова

установившиеся колебаниядисперсионное уравнениеупругая полосаплоская задачананотолщинаповерхностное напряжениемодель Гуртина – Мурдоха

Литература

  1. 1.Chandel V.S., Wang G., Talha M. Advances in modelling and analysis of nano structures: a review // Nanotechnol. Rev. – 2020. – Vol. 9. – P. 230–258. DOI: 10.1515/ntrev-2020-0020 Scholar
  2. 2.Eremeyev V.A. On effective properties of materials at the nano- and microscales considering surface effects // Acta Mech. – 2016. – Vol. 227. – P. 29–42. DOI: 10.1007/s00707-015-1427-y Scholar
  3. 3.Surface stress effect in mechanics of nanostructured materials / J. Wang, Z. Huang, H. Duan, S. Yu, X. Feng, G. Wang, W. Zhang, T. Wang // Acta Mech. Solida Sin. – 2011. – Vol. 24, iss. 1. – P. 52–82. DOI: 10.1016/S0894-9166(11)60009-8 Scholar
  4. 4.Wang K.F., Wang B.L., Kitamura T. A review on the application of modified continuum models in modeling and simulation of nanostructures // Acta Mech. Sin. – 2016. – Vol. 32, iss. 1. – P. 83–100. DOI: 10.1007/s10409-015-0508-4 Scholar
  5. 5.Gurtin M.E., Murdoch A.I. A continuum theory of elastic material surfaces // Arch. Rat. Mech. Anal. – 1975. – Vol. 57, iss. 4. – P. 291–323. DOI: 10.1007/BF00261375 Scholar
  6. 6.Gurtin M.E., Murdoch A.I. Effect of surface stress on wave propagation in solids // J. Appl. Phys. – 1976. – Vol. 47. – P. 4414–4421. DOI: 10.1063/1.322403 Scholar
  7. 7.Gurtin M.E., Murdoch A.I. Surface stress in solids // Int. J. Solids Struct. – 1978. – Vol. 14, iss. 6. – P. 431–440. DOI: 10.1016/0020-7683(78)90008-2 Scholar
  8. 8.Chakraborty A. The effect of surface stress on the propagation of Lamb waves // Ultrasonics. – 2010. – Vol. 50, iss. 7. – P. 645–649. DOI: 10.1016/j.ultras.2010.02.004 Scholar
  9. 9.Enzevaee C., Shodja H.M. Crystallography and surface effects on the propagation of Love and Rayleigh surface waves in fcc semi-infinite solids // Int. J. Solids Struct. – 2018. – Vol. 138. – P. 109–117. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2018.01.003 Scholar
  10. 10.Eremeyev V.A., Rosi G., Naili S. Comparison of anti-plane surface waves in strain-gradient materials and materials with surface stresses // Math. Mech. Solids. – 2019. – Vol. 24, iss. 8. – P. 2526–2535. DOI: 10.1177/1081286518769960 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 1, 2023)

Показаны 12 из 15

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
29.05.2023
В выпуске
29.05.2023
Выпуск
№ 1 (2023)
Поделиться