Суперпозиция степенно-логарифмических и степенных сингулярных решений в двумерных задачах теории упругости

Аннотация


Выполнено сопоставление полученных ранее результатов для степенной и степенно-логарифмической сингулярной асимптотики решения одного класса сингулярных интегральных уравнений плоской теории упругости. Отмечается, что для указанных типов сингулярных решений характеристические части интегрального уравнения содержат подобные члены. В связи с этим построены трансцендентные уравнения относительно показателей особенности аддитивной формы (суперпозиции) степенной и степенно-логарифмической асимптотик. Показано, что такая суперпозиция сингулярных решений реализуется с показателем особенности, известным для классической степенной асимптотики упругих напряжений. Обсуждается общий характер этого результата, связанный с описанием многочисленных краевых задач плоской теории упругости системами сингулярных интегральных уравнений, принадлежащих рассматриваемому классу. На основе теории комплексных потенциалов Колосова-Мусхелишвили построено сингулярное степенно-логарифмическое решение одной краевой задачи, иллюстрирующее полученные результаты с позиций методов прямого асимптотического анализа краевых задач теории упругости. Предложен подход к параметризации уравнений относительно вещественного показателя особенности, позволяющий расширить область реализации неосциллирующего сингулярного решения. Представлены результаты расчетов показателя главной степенно-логарифмической особенности для задачи о трещине, достигающей границы раздела материалов. Продемонстрирована эффективность разработанного параметрического подхода на примере такой задачи.

Об авторах

А В Андреев

Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия

Email: andrey.andreev@inbox.ru
125412, г. Москва, ул. Ижорская, 13. стр. 2 кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Объединенного института высоких температур РАН

Список литературы

  1. Sinclair G.B. Stress singularities in classical elasticity-I: Removal, interpretation and analysis // Appl. Mech. Rev. - 2004. - Vol. 57. - No. 4. - Р. 251-297. doi: 10.1115/1.1762503
  2. Sinclair G.B. Stress singularities in classical elasticity-II: Asymptotic identification // Appl. Mech. Rev. - 2004. - Vol. 57. - No. 5. - Р. 385-439. doi: 10.1115/1.1767846
  3. Paggi M., Carpintery A. On the stress singularities at multimaterial interfaces and related analogies with fluid dynamics and diffusion // Appl. Mech. Rev. - 2008. - Vol. 61. - Р. 020801-1-22. doi: 10.1115/1.2885134
  4. Андреев А.В. Метод определения комплексных особенностей степенного типа в решениях сингулярных интегральных уравнений с обобщенными ядрами и сопряженными неизвестными // Изв. РАН. МТТ. - 2009. - № 5. - C. 42-58.
  5. Андреев А.В. Степенно-логарифмические особенности решения одного класса сингулярных интегральных уравнений плоской теории упругости // Вычислительная механика сплошных сред. - 2014. - Т. 7, № 1. - С. 30-39. doi: 10.7242/1999-6691/2014.7.1.4
  6. Erdogan F.E., Gupta G.D., Cook T.S. The numerical solutions of singular integral equations // Mechanics of fracture. Vol. 1. Methods of analysis and solutions of crack problems / Ed. G.C. Sih. - Noordhoff Intern. Publ., 1973. - Р. 368-425.
  7. Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. - М.: Наука, 1968. - 511 c.
  8. Дудучава Р.В. Интегральные уравнения свертки с разрывными предсимволами, сингулярные интегральные уравнения с неподвижными особенностями и их приложения к задачам механики. - Тбилиси: Мецниереба, 1979. - 135 c.
  9. Savruk M.P., Madenci E., Shkarayev S. Singular integral equations of the second kind with generalized Cauchy-type kernels and variable coefficients // Int. J. Numer. Meth. Eng. - 1999. - Vol. 45. - No. 10. - Р. 1457-1470. doi: 10.1002/(SICI)1097-0207(19990810)45:10<1457: :AID-NME639>3.0.CO;2-P.
  10. Williams M.L. Stress singularities resulting from various boundary conditions in angular corners of plates in extension // J. App. Mech. - 1952. - Vol. 19. - No. 4. - Р. 526-528.
  11. Каландия А.И. Замечания об особенности упругих решений вблизи углов // ПММ. - 1969. - Т. 33, Вып. 1. - С. 132-135.
  12. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. - М.: Наука, 1966. - 707 c.
  13. Theocaris P.S. The order of singularity at a multiwedge corner of a composite Plate // Int. J. Eng. Sci. - 1974. - Vol. 12. - No. 2. - Р. 107-120. doi: 10.1016/0020-7225(74)90011-1
  14. Dempsey J. P. Power-logarithmic stress singularities at bi-material corners and interface cracks // J. Adhes. Sci. Technol. - 1995. - Vol. 9. - No. 2. - Р. 253-265. doi: 10.1163/156856195X01157
  15. Саврук М.П. Двумерные задачи упругости для тел с трещинами. - Киев: Наук. думка, 1981. - 323 c.
  16. Линьков А.М. Комплексный метод граничных интегральных уравнений теории упругости. - СПб.: Наука, 1999. - 382 с.
  17. Михайлов С.Е. Сингулярность напряжений в окрестности ребра в составном неоднородном анизотропном теле и некоторые приложения к композитам // Изв. АН СССР. МТТ. - 1979. - №. 5. - С. 103-110.
  18. Корепанова Т.О., Матвеенко В.П., Севодина Н.В. Численный анализ сингулярности напряжений в вершине конуса с негладкой боковой поверхностью // Вычислительная механика сплошных сред. - 2010. - Т. 3, № 3. - С. 68-76. doi: 10.7242/1999-6691/2010.3.3.28
  19. Корепанова Т.О., Матвеенко В.П., Севодина Н.В. Численный анализ сингулярности напряжений в вершине пространственных пересекающихся трещин // Вычислительная механика сплошных сред. - 2011. - Т. 4, № 3. - С. 68-73. doi: 10.7242/1999-6691/2011.4.3.28
  20. Fenner D.N. Stress singularities in composite materials with an arbitrarily oriented crack meeting an interface // Int. J. Fract. - 1976. - Vol. 12. - No. 5. - Р. 705-721. doi: 10.1007/BF00037917
  21. Yong-Li W. Crack tip stress singularities in a bimaterial with an inclined interface // Int. J. Fract. - 1992. - Vol. 54. - No. 4. - Р. R65-R72. doi: 10.1007/BF00035114

Статистика

Просмотры

Аннотация - 142

Cited-By


PlumX


© Андреев А.В., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах