ДЕФОРМИРОВАНИЕ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ ПОСЛЕ УТЕРИ КОНТАКТА С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ОСНОВАНИЕМ; ОТСЛОЕНИЕ, РАСПОЛОЖЕННОЕ В ОСЕВОМ НАПРАВЛЕНИИ

Сведения об авторах
  • Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва, Российская Федерация
  • Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва, Российская Федерация

Аннотация

Рассмотрена задача об отделении от цилиндрического основания участка тонкой пленки, возникающего за счет наличия сжимающих напряжений. Решение задачи получе- но использованием теории цилиндрических оболочек с граничными условиями типа обоб- щенной упругой заделки. Получены распределения смещений отслоившегося участка и скорости высвобождения энергии при росте отслоения вдоль прямолинейной и криволи- нейной границ. Проведено сравнение значений скорости высвобождения энергии и компонент сме- щения с учетом влияния поперечных сил и без такового. Исследованы зависимости скоро- сти высвобождения энергии, моды I коэффициента интенсивности напряжений, угла пово- рота в точке заделки, а также компонент смещения покрытия от относительной податливо- сти подложки и ее кривизны. Показано, что при увеличении податливости подложки величина выпучивания отслоения, как и скорость высвобождения энергии, существенно возрастают. Наличие выплуклости также приводит к возрастанию скорости высвобождения энергии. Выявлено несколько причин, по котором отслоение прекращает развиваться вдоль ее прямолинейной границы (за счет расширения) и возникает эффект «туннелиро- вания». Показано, что для достаточно податливых подложек существует некоторая крити- ческая ширина отслоения, при которой отслоению становится энергетически выгоднее развиваться в осевом направлении. Наличие положительной кривизны и увеличение по- датливости подложки приводит к уменьшению этой критической ширины. На основе ана- лиза результатов для угла поворота в точке заделки, а также отрывной моды коэффици- ента интенсивности напряжений следует, что причиной наблюдаемого эффекта «туннели- рования» может быть не только различие скоростей высвобождения энергии при распространении отслоения за счет расширения и удлинения (туннелирования), но и за- прет на перекрытие граней покрытия и подложки.

Ключевые слова

подложкацилиндрическая оболочкарадиус кривизныскорость высвобождения энергиикоэффициент интенсивности напряженийпоперечные силы.

Литература

  1. 1.Balint D.S., Hutchinson J.W. Mode II edge delamination of compressed thin films // J. Appl. Mech. – 2001. – Vol. 68. – P. 725–730. DOI: 10.1115/1.1388012 Scholar
  2. 2.Kachanov L.M. Delamination buckling of composite mate- rials. – Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1988. Scholar
  3. 3.О влиянии механических характеристик тонкого адге- зионного слоя на прочность композита. Часть 1. Упругое де- формирование / В.Э. Богачева, В.В. Глаголев, Л.В. Глаголев, А.А. Маркин // Вестник Пермского национального исследова- тельского политехнического университета. Механика. – 2022. – № 3. – С. 116–124. DOI: 10.15593/perm.mech/2022.3.12 Scholar
  4. 4.Glagolev V.V., Markin A.A. Model of shear elastic-plastic deformation of a thin adhesive layer. Mech. Solids. – 2000. – /Vol. 55. – P. 837–843. DOI: 10.3103/S0025654420060072 Scholar
  5. 5.Hutchinson J.W., He M.Y., Evans A.G. The influence of imperfections on the nucleation and propagation of buckling driv- en delaminations // J. Mech. Phys. Solids. – 2000. – Vol. 48. – P. 709–734. DOI: 10.1016/S0022-5096(99)00050-2 Scholar
  6. 6.Choi S.R., Hutchinson J.W., Evans A.G. Delamination of multilayer thermal barrier coatings // Mechanics of Materials. – 1999. – Vol. 31. – P. 431–447. Scholar
  7. 7.Evans A.G., Hutchinson J.W. The mechanics of coating delamination in thermal gradients // Surface and Coatings Tech- nology. – 2007. – Vol. 201. – P. 7905–7916. Scholar
  8. 8.Barbieri L., Massabò R., Berggreen C. The effects of shear and near tip deformations on interface fracture of symmetric sand- wich beams // Eng. Fract. Mech. – 2018. – Vol. 201. – P. 298–321. Scholar
  9. 9.Glagolev V.V., Markin A. A. Influence of the model of the behavior of a thin adhesion layer on the value of the j-integral // Mechanics of Solids. – 2022. – Vol. 57(2). – P. 278–285. Scholar
  10. 10.About the influence of the elastoplastic properties of the adhesive on the value of the J-integral in the DCB sample / F. Berto, V.V. Glagolev, L.V. Glagolev, A.A. Markin // Int. J. Fract. – 2021. – Vol. 232. – P. 43–54. DOI: 10.1007/s10704-021-00590-3 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 5, 2023)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
04.12.2023
В выпуске
04.12.2023
Выпуск
№ 5 (2023)
Поделиться