Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (4), 356–364
Interface cracks bridged by nanofibers
Mikhail N. Perelmuter – Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS, Moscow, Russia; perelm@ipmnet.ru
DOI 10.17586/2220-8054-2022-13-4-356-364
PACS 46.25.Cc, 68.35.Np
ABSTRACT The model of different materials joint with bridged interface crack is considered. It is assumed that between the crack faces there are nanofibers constraining the crack opening. The size of the zone filled with nanofibers (the bridged zone) can be comparable to the whole crack length. The bond tractions depend on the crack opening at the bridged zone according to the prescribed nonlinear bond deformation law. The system of two singular integral-differential equations with Cauchy-type kernel is used for evaluation of bond tractions for the interface crack bridged by nanofibers. A phenomenological description of the bond deformation law in the crack bridged zone is used. Numerical experiments have been performed to analyze the influence of the bilinear bond deformation law parameters, the size of the crack bridged zone and also the magnitude of
the external load on the convergence of the numerical iteration solution of the integral-differential equations system.
KEYWORDS bridged crack, nanofibers, nonlinear bonds deformation law, stress state, stress intensity factors.
ACKNOWLEDGEMENTS This work was supported by the Government program (contract AAAA-A17-117021310386-3).
FOR CITATION Perelmuter M.N. Interface cracks bridged by nanofibers. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (4), 356–364.
[In Russian] М.Н. Перельмутер
Трещина на границе соединения материалов с нановолокнами в концевой области
АННОТАЦИЯ Рассмотрена модель трещины на границе соединения различных материалов с концевой областью, заполненной связями. Полагается, что связи между поверхностями трещины образованы пучками нановолокон, ограничивающими раскрытие трещины. Размер зоны, заполненной нановолокнами (концевая область), может быть сравним со всей длиной трещины. Закон деформирования связей является, в общем случае, нелинейным. Система сингулярных интегрально-дифференциальных уравнений с ядром типа Коши используется для определения усилий в связях в концевой области трещины. Используется феноменологический подход для описания закона деформирования связей в концевой области трещины. Проведены численные эксперименты для анализа влияния параметров билинейного закона деформирования связей, размера концевой области трещины, а также величины внешней нагрузки на сходимость итерационного решения системы интегрально-дифференциальных уравнений.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА трещина с концевой областью, нановолокна, билинейный закон деформирования связей, напряженное состояние, коэффициенты интенсивности напряжений.
