欢迎来到论文网! 识人者智,自知者明,通过生日认识自己! 生日公历:
网站地图 | Tags标签 | RSS
论文网 论文网8200余万篇毕业论文、各种论文格式和论文范文以及9千多种期刊杂志的论文征稿及论文投稿信息,是论文写作、论文投稿和论文发表的论文参考网站,也是科研人员论文检测和发表论文的理想平台。lunwenf@yeah.net。
您当前的位置:首页 > 科技论文 > 物理论文

半平面双材料角界面应力奇异性分布规律的探究_物理论文

时间:2012-12-27  作者:嵇醒
8 界面应力强度因子与转换点剪应力的关系式

渐近段内的奇异性界面剪应力不具有物理灵敏性,可是,转换点是个例外。转换点是基本段的非奇异分布和渐近段的奇异分布的过渡点。所以转换点的界面剪应力是具有物理灵敏性的。把转换点代入渐近段的渐近表达式(22),由此可以导出界面应力强度因子与渐近点剪应力的关系式,即

(25)

由于转换点是严格解曲线和渐近解曲线的一个交点,公式(25)是准确的,没有因略去而造成的误差。

公式(25)具有特殊的意义。由于转换点也属于基本段,所以是基本段的非奇异分布的界面剪应力。公式(25)把表征渐近段奇异分布的应力强度因子,与转换点的非奇异分布界面剪应力之间建立了变换的数量关系。因为可以用作双材料角界面奇异性初始脱粘的强度参量[7],由式(25)可知,将是与等效的强度参量。由此可见,在双材料角界面奇异性初始脱粘判据的研究中,式(25)将起到重要的作用。

的量纲是,的量纲随而变,这是双材料角界面奇异性初始脱粘判据研究中多年来难以克服的困难。的量纲是的量纲是确定不变的。关系式(25)的意义在于它提供了解决双材料角初始脱粘判据的的量纲问题的途径。为此,需要进一步研究的问题是:对任意楔角的双材料角建立界面剪应力强度因子与转换点界面剪应力的关系式。

对半平面双材料角的界面正应力,有相同的结果

(26)式中是转换点处的界面正应力。

9 结论

要深入研究双材料角端点附近的界面应力的奇异性分布规律,需要用到严格解和渐近解。Bogy [16]求解了半平面双材料角受集中力问题,得到的界面应力的严格解和渐近解,是本文研究的基础。

通过对半平面双材料角受集中力问题的严格解和渐近解[16]的界面应力的比较,发现在半平面双材料角端点邻近,严格解和渐近解的差是一个向端点衰减的微幅震荡的应力分布。这个向端点衰减的微幅震荡应力的起始点,本文称之为转换点。在转换点之外,渐近解显著地偏离严格解,单调下降并趋近于零。自端点到转换点,严格解等于渐近解与微幅震荡衰减应力的叠加,称为渐近段。自转换点到无穷远,界面应力由严格解确定,是界面应力的基本段。所以,转换点将界面应力曲线分成渐近段和基本段。

根据渐近段的渐近表达式,本文讨论了渐近段界面剪应力奇异分布的特点。渐近段界面剪应力的规律具有深刻的内涵。渐近段内不同点的界面剪应力,不论是无限大还是有限大,不论是较大还是较小,在渐近段的范围内,它们都对应于同一个界面剪应力强度因子。界面剪应力奇异分布的规律从奇点开始,一直保持到转换点,反映了应力奇异性的影响范围遍及渐近段。

根据渐近段界面剪应力的非奇异分布的推论,本文讨论了半平面双材料角端点存在应力奇异性的条件。半平面双材料角存在应力奇异性的条件归结为:应力奇异性指数,界面端点处,给定的边界剪应力为零,而非奇异分布的界面剪应力是有限值。剪应力互等定理在界面端点无法满足是半平面双材料角应力奇异性的充分必要条件。

转换点的意义在于它是渐近段和基本段的过渡点。把转换点代入渐近段的渐近表达式,即可导出表征奇异性的界面剪应力强度因子与转换点的界面剪应力的关系式。这个关系式将有利于双材料角界面奇异性初始脱粘判据的研究和建立。

最后,需要说明的一点是:本文所作的数值计算得到的数字,仅仅用于附表A和表1到表3,以及用于图3到图7,藉以从数值结果方面查明转换点的存在。而在式(25)的推演过程中,既没有做过数值运算,也没在公式中引入数值运算得到的数字。因此公式(25)具有与严格解和渐近解相同的精确度。


参考文献
[1]Irwin G. R..Analysis of stresses and strains near the end of a crack transversing a plate[J].Journal of Applied mechanics, 1957, 24, 361-364.
[2]Williams M L. Stress singularities resulting from variousboundary conditions in angular corners of plates in extension[J]. Journal ofApplied mechanics, 1952, 74, 526-528.
[3]Bogy D B. Edge-bondeddissimilar orthogonal elastic wedge under normal and shear loading[J]. Journalof Applied Mechanics, 1968,35, 460-466.
[4]Bogy D B. Two edgebonded elastic wedges of different materials and wedge angles under surfacetractions[J]. Journal of Applied Mechanics, 1971. 38, 377-389.
[5]Hein V L, and ErdoganF. Stress singularity in a two-material wedges, International Journal ofFracture Mechanics[J]. 1971, 7, 317-330.
[6]Dundurs J. Discussionof ‘Edge-bonded dissimilar orthogonal elastic wedges under normal and shearloading’ [J]. 1969, Journal of Applied Mechanics, 36, 650-652
[7]Gradin P A. A fracture criterion for edge-bonded bimaterialbodies, Journal of Composite Materials[J]. 1982, 16, 448-456.
[8]Akisanya A R, Fleck N A.Interfacial cracking from the free-edge of a long bimaterial strip[J]. 1997, InternationalJournal of Solids and Structures, 34, 1645–1665.
[9]Reedy E D. Connectionbetween interface corner and interfacial fracture analyses of anadhesively-bonded butt joint[J]. 2000, International Journal of Solids and Structures,37, 2429–2442.
[10]Labossiere P E W, Dunn M L,Cunningham S J. Application of bimaterial interface corner failure mechanics tosilicon/glass anodic bonds. Journalof the Mechanics and Physics of Solids[J]. 2002, 50, 405–433.
[11]Nied H F. Mechanicsof interface fracture with applications in electronic packaging[J]. IEEE,Transaction on Device and Materials Reliability. 2003, 3, 129-143.
[12]Mohammed I, Liechti KM. Cohesive zone modeling of crack nucleation at bimaterial corners[J]. Journal of the Mechanics and Physics ofSolids, 2000, 48, 735–764.
[13]Sinclair G B. Stress singularities in classical elasticity—I:Removal, interpretation, and analysis[J]. Applied MechanicsReview, 2004,57, 251-298.
[14]Sinclair G B. Stress singularities in classicalelasticity—II: Asymptotic identification[J].Applied Mechanics Review, 2004, 57, 385-439.
[15]Dai Y, Ji X. Study onstress singularity and interfacial stress distribution near interface end[J].Science in China, 2007, G37, 535-543.
[16]Bogy D B. On theproblem of edge-bonded elastic quarter-planes loaded at the boundary [J]. InternationalJournal of Solids and Structures, 1970, 6, 1287-1313.
[17]Dai Y, Ji X, JiangG D. Effect of stress singularity on stress distribution and initial debonding[J]. KeyEngineering Materials, 2007, 334-335, 641-644.
[18]Dai Y, Zhou L L, Fu L J, Ji X. Location of initialdebonding and stress singularity at interface end[J]. Advanced MaterialsResearch, 2008, 33-37 PART 1, 315-320,
[19]Waterloo Maple Inc. Maple 7 Learning Guide[CP].2001.
 

查看相关论文专题
加入收藏  打印本文
上一篇论文:心磁测量中地铁电磁干扰分析[*]_SQUID
下一篇论文:单相Na_物理论文
科技论文分类
科技小论文 数学建模论文
数学论文 节能减排论文
数学小论文 低碳生活论文
物理论文 建筑工程论文
网站设计论文 农业论文
图书情报 环境保护论文
计算机论文 化学论文
机电一体化论文 生物论文
网络安全论文 机械论文
水利论文 地质论文
交通论文
相关物理论文
最新物理论文
读者推荐的物理论文