Modelling the Generation of New Material Surfaces in a Composite With an Adhesion Layer Under Cohesive Destruction

Abstract

Глаголев В.В., Маркин А.А., Фурсаев А.А. Моделирование образования новых материальных поверхностей в процессах когезионного разрушения композита с адгезионным слоем // Вестник Пермского национального исследова-тельского политехнического университета. Механика. Рассматривается докритическое упругопластическое деформирование трех-слойного композита и процесс разделения слоев, сопровождающийся разрушением адгезионного слоя. Путем осреднения компонент напряжений в адгезионном слое по его толщине задача сводится к системе двух вариационных условий равновесности относительно полей скоростей склеиваемых слоев. При решении упругопластической задачи докритического деформирования выделяется δ-область, в которой достигнут критерий разрушения. С помощью повторного решения задачи докритического де-формирования с известным законом движения границы δ-области находится распре-деление нагрузки (узловых сил), действующей со стороны δ-области на тело. На следующем шаге рассматривается изменение напряженно-деформированного со-стояния (НДС) тела в процессе разрушения δ-области. Решается упругопластическая задача при простой разгрузке δ-поверхности тела и сохранении внешней нагрузки, соответствующей началу процесса разрушения. В процессе δ-разгрузки возможно образование новых пластических областей, частичная разгрузка и достижение кри-терия разрушения. В результате НДС тела в момент начала локальной разгрузки отличается от его состояния при окончании δ-разгрузки. Это является принципиаль-ным отличием от известной процедуры «убийства элементов», когда жесткость эле-мента после достижения критерия разрушения полагается близкой к нулевой. При этом состояние тела вне удаленного элемента считается неизменным, и возмож-ность появления зон разгрузок и догрузок после исключения элемента не учитывает-ся. В случае линейной упругости решение задачи с удаленной областью при фикси-рованной внешней нагрузке совпадает с решением, получаемым в результате δ-разгрузки в силу единственности решения и принципа суперпозиции. Однако реше-ние упругопластической задачи при простом нагружении тела с удаленной областью не будет совпадать с решением методом δ-разгрузки. В статье приведены решения задач расслоения композита, иллюстрирующие метод простой δ-разгрузки как в ли-нейно-упругой, так и в упругопластической постановках. © ПНИПУ Ключевые слова:композит, подход Нейбера -Новожилова, характерный размер, процесс разрушения, простой процесс, упругопласти-ческое деформирование, вариационное уравнение, метод конечных элементов.