Vliv mechanických parametrů částicových kompozitů na stabilitu trhliny

Influence of Mechanical Parameters of Particulate Composites on the Crack Stability

journal article - other

cs

Je analyzován model mechanismu pro zvýšení lomové houževnatosti částicových kompozitů s křehkou matricí. Částice vytvářejí ligamentovanou zónu za čelem trhliny a omezují tak rozevření trhliny. Vztah mezi napětím přenášeným ligamentovanou zónou a otevřením trhliny je založen na podmínce konstantnosti objemu částic při plastické deformaci podle modelu navrženým nedávno Rubinsteinem a Wangem. Tento model určitým způsobem zahrnuje vlastnosti rozhřraní matrice/částice. Na rozdíl od Rubinsteina a Wanga klademe v navrhovaném modelu dodatečnou podmínku kritického otevření trhliny pro přetržení můstků. Výsledná okrajová úloha je převedena na řešení singulární integrální rovnice pro otevření thliny.

Je analyzován model mechanismu pro zvýšení lomové houževnatosti částicových kompozitů s křehkou matricí. Částice vytvářejí ligamentovanou zónu za čelem trhliny a omezují tak rozevření trhliny. Vztah mezi napětím přenášeným ligamentovanou zónou a otevřením trhliny je založen na podmínce konstantnosti objemu částic při plastické deformaci podle modelu navrženým nedávno Rubinsteinem a Wangem. Tento model určitým způsobem zahrnuje vlastnosti rozhřraní matrice/částice. Na rozdíl od Rubinsteina a Wanga klademe v navrhovaném modelu dodatečnou podmínku kritického otevření trhliny pro přetržení můstků. Výsledná okrajová úloha je převedena na řešení singulární integrální rovnice pro otevření thliny.

The model of reinforcing mechanism, which improves the fracture toughness of brittle matrix composites reinforced by ductile particles, is analyzed. The particles form a bridging zone and, thus, constrain the crack opening. The stress-crack opening displacement relationship relies upon the constant volume plastic flow of the particles according to the model suggested very recently by Rubinstein and Wang. This model incorporates in a certain way also the particle/matrix interface properties. The particles are allowed to deform using several different patterns, which correspond to the particular strength of particle/matrix interface. The deformation patterns are simplified versions of those obtained by Tvergaard using finite element computations. Contrary to Rubinstein and Wang an additional critical crack opening displacement condition behind the crack tip is imposed. The action of the system of discretely distributed particles is replaced by the action of smeared forces. The resulting boundary – value problem is reduced to the strongly singular integral equation for the crack opening displacement. This technique is based on a mathematical formalism, which involves integral equations with a stronger singularity then the Cauchy type. The improper strongly singular integrals are treated in the Hadamard sense of their finite part. After solving the boundary value problem the local stress intensity factor is calculated in the standard way. The crack extension starts when the local stress intensity factor reaches the facture toughness of the matrix and simultaneously the crack opening displacement inside the bridging zone reaches a critical value. The fracture criteria are analyzed for several combinations of micromechanical parameters of composite system and the resistance.

lomová houževnatost, částicové kompozity, trhlina s tvárnými můstky

fracture toughness, particulate composites, bridged craks

2001

27.06.2001

1210-2717

Inženýrská mechanika - Engineering Mechanics

8

3

14