Interaction of Penny-Shaped Crack and Spherical Inclusion in 3D Particulate Elastic Composite: BIEM Calculation of Mode-I Dynamic Stress Intensity Factor

• Autorzy: Khay O. M. , Mykhaskiv V. V. , Sladek J. , Sladek Ch. , Zhang Ch.

Warianty tytułu

PL

Zależność pomiędzy powstającą szczeliną kołową a sferycznym trójwymiarowym wtrąceniem w kompozytach cząsteczkowych: obliczenia dynamicznego współczynnika intensywności naprężenia typu-I z wykorzystaniem BIEM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The interaction between a penny-shaped crack and a spherical elastic inclusion embedded in an infinite elastic matrix subjected to a time-harmonic crack-face loading is investigated. Boundary integral equations (BIEs) are applied for the numerical solution of the problem in the frequency domain. The singularity subtraction and the mapping techniques in conjunction with a collocation scheme are implemented for the regularization and the discretization of the BIEs by taking into account the local structure of the solution at the crack front. As a numerical example, a crack under tensile loading of constant amplitude, where the center of the interacting particle lies in the crack plane, is considered. The reinforcing properties of the inclusion are revealed by the mode-I dynamic stress intensity factor (SIF) as a function of angular coordinate of the crack front for different frequencies and material combinations of the matrix and the inclusion.

PL

Tematem niniejszej pracy jest analiza zależności pomiędzy powstającą szczeliną kołową a sferycznym sprężystym wtrąceniem osadzonym w nieskończonej sprężystej osnowie, poddana jest harmonicznemu obciążeniu w płaszczyźnie pękania. Metoda brzegowych równań całkowych (BIEs) zastosowana do numerycznego rozwiązania problemu w dziedzinie częstotliwości. Eliminacja osobliwości i techniki mapowania są połączone ze schematem kolokacji i zaimplementowane w celu regularyzacji i dyskretyzacji całkowych równań brzegowych poprzez uwzględnienie lokalnej struktury rozwiżania w obszarze wierzchołka pęknięcia. Jako przykład rozważono pęknięcie pojawiające się w warunkach rozciągania ze stałą amplitudą. W ym przypadku środek cząstki leży w płaszczyźnie pęknięcia. Własności wzmacniające wynikające z wtrącenia ujawniają się poprzez dynamiczny współczynnik intensywności naprężenia (SIF) typu-I, który jest funkcją kątową współrzędnej frontu pęknięcia dla różnych częstotliwości i kombinacji materiału osnowy i wtrącenia.

Słowa kluczowe

EN

3D particulate composite; matrix penny-shaped crack; spherical elastic inclusion; time-harmonic loading; dynamic stress intensity factor; boundary integral equations method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 30--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Khay O. M.

autor

Mykhaskiv V. V.

autor

Sladek J.

autor

Sladek Ch.

autor

Zhang Ch.

• Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and mathematics NASU, 3-b Naukova Str., 79060 Lviv, Ukraine,

Bibliografia

• 1.  Ariza, M.P., Dominguez, J., 2002, General BE Approach for Three-Dimensional Dynamie Fracture Analysis, Eng. Anal. Bound. Elements, 26, 639-651.
• 2.  Bałas, J., Sladek, J., Sladek, V., 1989, Stress Analysis by Boundary Element Method, Elsevier, Amsterdam.
• 3.  Dong, C.Y., Cheung, Y.K., Lo, S.H., 2002, An Integral Equation Approach to the Inclusion-Crack Interactions in Three-Dimensional Infinite Elastic Domain, Comp. Mech., 29,313-321.
• 4.  Hirose, S., 1991, Boundary Integral Equation Method for Transient Analysis of 3-D Cavities and Inclusions, Eng. Anal. Bound. Elements, 8, 146-154.
• 5.  Kitahara,   M.,   Nakagawa,   K.,   Achenbach,   J.D.,   1989, Boundary-Integral   Eąuation   Method   for   Elastodynamic Scattering by a Compact Inhomogeneity, Comp. Mech., 5, 129-144.
• 6.  Shodja, H.M., Rad, I.Z., Soheilifard, R., 2003, Interacting Cracks and Ellipsoidal Inhomogeneities by the Equivalent Inclusion Method, J. Mech. Phys. Solids, 51, 945-960.
• 7.  Sladek, J., Sladek, V., Mykhas'kiv, V.V., Stankevych, V.Z., 2003, Application of Mapping Theory to Boundary Integral Formulation of 3D Dynamic Crack Problems, Eng. Anal. Bound. Elements, 27, 203-213.
• 8.  Xiao, Z.M., Lim, M.K., Liew, K.M., 1994, Stress Intensity Factor of an Elliptical Crack as Influenced by a Spherical Inhomogeneity, Theor. Appl. Fract. Mech., 21, 219-232.
• 9.  Zhang, Ch., Gross, D., 1998, On Wave Propagation in Elastic Solids with Cracks, Comp. Mech. PubL, Southampton.