Исследование напряженного состояния в составной пластинке вблизи края линии соединения в зависимости от толщины и материальных параметров соединяющей прослойки

Аннотация


Изучается напряженное состояние в окрестности особой точки пластинки, составленной из двух одинаковых элементов с помощью посредника, например клея, и находящейся в условиях плосконапряженного состояния. Целью исследования является выявление особенностей рассматриваемого типа задач механики деформируемого твердого тела и изучение влияния материальных свойств и толщины прослойки на концентрацию напряжений вблизи края линии соединения элементов пластинки (в особой точке). Проводится аналитическая оценка количества ограничений на параметры состояния в точке края линии соединения элемента пластинки и посредника. Устанавливается, что количество независимых ограничений зависит от материальных свойств скрепляемых элементов и, как правило, избыточно (нестандартно). Стандартным количество заданных условий оказывается лишь в исключительных случаях при определенных сочетаниях материальных параметров скрепляемых тел. Отвечающее такому случаю решение называется «опорным». В рассматриваемой задаче - это однородное напряженное и кусочно-однородное деформированное состояние. Решения задач с нестандартно заданными условиями в особой точке строятся вблизи опорного решения, для чего применяется итерационный численно-аналитический метод, основанный на минимизации невязок выполнения всех краевых условий в окрестности особой точки. Выявлены закономерности, характеризующие изменение напряженного состояния вблизи особой точки в элементах составной пластинки в зависимости от толщины посредника и его материальных свойств. Зависимость коэффициента концентрации напряжений от толщины прослойки практически отсутствует, от материальных свойств - оказывается существенной. Наибольшее значение коэффициент концентрации принимает в более жестком материале.

Об авторах

В М Пестренин

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Email: PestreninVM@mail.ru
614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15 кандидат физико-математических наук, доцент кафедры механики сплошных сред и вычислительных технологий Пермского государственного национального исследовательского университета

И В Пестренина

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Email: IPestrenina@gmail.com
614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15 кандидат технических наук, доцент кафедры механики сплошных сред и вычислительных технологий Пермского государственного национального исследовательского университета

Л В Ландик

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Email: LidiaLandik@gmail.com
614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15 заведующая лабораторией кафедры механики сплошных сред и вычислительных технологий Пермского государственного национального исследовательского университета

Е А Полянина

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Email: Katenapolyanina@gmail.com
614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15 магистр кафедры механики сплошных сред и вычислительных технологий Пермского государственного национального исследовательского университета

Список литературы

  1. Goland M., Reissner E. The Stresses in Cemented Joints, Trans. ASME // Journal of Applied Mechanics. - 1944. - Vol. 11; A17-A27.
  2. Bo Zhao, Zhen-Hua Lu, Yi-Ning Lu. Closed-form solutions for elastic stress-strain analysis in unbalanced adhesive single-lap joints considering adherend deformations and bond thickness // International Journal of Adhesion & Adhesives. - 2011. - Vol. 31. - P. 434-445
  3. Куреннов С.С. Модель двухпараметрического упругого основания в расчете напряженного состояния клеевого соединения [Электронный ресурс] // Труды МАИ. - 2013. - Вып. № 66. - С. 1-7. - URL: www.mai.ru/science/trudy/published.php
  4. Bogy D.B. Two Edge-bonded Elastic Wedges of Different Materials and Wedge Angles under Surface Tractions // Trans. ASME. Ser. E. - 1971. - Vol. 38. - No. 2. - P. 87-96.
  5. Чобанян К.С. Напряжения в составных упругих телах. - Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1987. - 338 с.
  6. Аксентян О.К. Особенности напряженно-деформированного состояния плиты в окрестности ребра // Прикладная математика и механика. - 1967. - № 1. - С. 178-186.
  7. Аксентян О.К., Лущик О.Н. Напряженно-деформированное состояние в окрестности вершины стыкового соединения // Прикладная механика. - 1982. - Т. 18, № 7. - С. 66-73.
  8. Sinclear G.B. Stress singularities in classical elasticity -I: Removal, interpretation and analysis // App. Mech. Rev. - 2004. - Vol. 57. - No. 4. - P. 251-297.
  9. Crocombe A.D., Adams R.D. Influence of the spew fillet and other parameters on the stress distribution in the single lap joint // Int. J. Adhes. Adhes. - 1981. - P. 141-155.
  10. Xu L.R., Kuai H., Sengupta S. Dissimilar material joints with and without free-edge stress singularities: Part I. A Biologically Inspired Design // Experimental mechanics. - 2004. - Vol. 44. - No. 6. - P. 608-615.
  11. Xu L.R., Kuai H., Sengupta S. Dissimilar material joints with and without free-edge stress singularities: Part II. An integrated numerical analysis // Experimental mechanics. - 2004. - Vol. 44. - No. 6. - P. 616-621. doi: http://dx.doi.org/10.1007/BF02428251
  12. Матвеенко В.П., Федоров А.Ю. Оптимизация геометрии составных упругих тел как основа совершенствования методик испытаний на прочность клеевых соединений // Вычислительная механика сплошных сред. - 2011. - Т. 4, № 4. - С. 63-70. doi: http://dx.doi.org/10.7242/1999-6691/2011.4.4.40
  13. Barut A., Guven I., Madenci E. Analysis of singular stress fields at junctions of multiple dissimilar materials under mechanical and thermal loading // Int. J. of Solid and Structures. - 2001. - Vol. 38. - No. 50-51. - P. 9077-9109.
  14. Stress analysis and failure properties of carbon-fibre-reinforced-plastic/steel double-lap joints / R.D. Adams, R.W. Atkins, J.A. Harris [et al.] // J. Adhes. - 1986. - Vol. 20. - P. 29-53.
  15. Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л.В. Напряженное состояние вблизи особой точки составной конструкции в плоской задаче // Вестник Том. гос. ун-та. Математика и механика. - 2013. - № 4(10). - С. 78-87.
  16. Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л.В. Нестандартные задачи для однородных элементов конструкций с особенностями в виде клиньев в условиях плоской задачи // Вестник Том. гос. ун-та. Математика и механика. - 2014. - № 1(27). - С. 95-109.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 85

Cited-By


PlumX


© Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л.В., Полянина Е.А., 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