19 / 22
Возмущение температурного поля трещиной в полимерных материалах
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2017 19
2. Трещина развивается под действием локальных напряжений
вблизи ее вершины. При этом неважно, каким фактором созданы
локальные напряжения.
3. Трещина искажает температурное поле, характерное для об-
разца без трещины. Это искажение локализовано вблизи трещины, и
размеры области искажения определяются размерами трещины. На
берегах трещины помимо скачка смещений возникает скачок темпе-
ратуры, пропорциональный мощности внешнего теплового потока и
размеру трещины. В механическом поле трещина является концен-
тратором (локальным усилителем) напряжения, а в температурном
поле, помимо этого, — концентратором теплового потока.
4. Реальная трещина представляет собой щель с асимптотически
сходящимися берегами. Следствием этого является существование
«клюва» трещины, т. е. участка в концевой ее части, где существенны
силы межчастичного
сцепления ее берегов. Эти силы обеспечивают
плавное смыкание берегов трещины и конечность напряжений, а также
конечность компонент вектора плотности теплового потока вблизи ее
вершины. «Клюв» автономен по отношению к трещине, и при ее
движении перемещается вместе с ней, не изменяя ни размеров, ни
формы.
5. Тепловое сопротивление «клюва» трещины значительно боль-
ше, чем это же сопротивление вдали от нее. Вследствие этого клюв
«перегрет» по сравнению со средним уровнем. Численные оценки
для ПММА показали, что в зависимости от начальных размеров тре-
щины перегрев «клюва» составляет от десятых долей градуса до не-
скольких градусов, а при движении трещины перегрев клюва изменя-
ется в 2,5–3,0 раза.
6. Установлено существование механического эквивалента теп-
лового потока, т. е. эквивалентного механического напряжения, дей-
ствие которого равносильно действию теплового потока.
ЛИТЕРАТУРА
[1]
Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Исследование процессов разрушения
композиционных материалов на базе метода асимптотической
гомогенизации.
Инженерный журнал: наука и инновации
, 2013, вып. 11.
DOI: 10.18698/2308-6033-2012-11-427
[2]
Dimitrienko Yu.I., Sborshchikov S.V., Sokolov A.P. Numerical simulation of
microdestruction and strength characteristics of spatielly reinforced composites.
Composites: Mechanics, Computations, Applications. An International Journal
,
2013, vol. 4, no. 4, pp. 345–364. DOI: 10.1615/CompMechComputApplIntJ.v4.i4.50
[3]
Dimitrienko Yu.I., Dimitrienko I.D., Sborschikov S.V. Multiscale Hierarchical
Modeling of Fiber Reinforced Composites by Asymptotic Homogenization
Method.
Applied Mathematical Sciences
, 2015, vol. 9, no. 145, pp. 7211–7220.
[4]
Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П., Гафаров Б.Р., Садовни-
чий Д.Н. Численное и экспериментальное моделирование прочностных характе-
ристик сферопластиков.
Композиты и наноструктуры
, 2013, № 3, с. 35–51.