ПЛОСКА ДЕФОРМАЦІЯ П’ЄЗОЕЛЕКТРИЧНОГО БІМАТЕРІАЛУ З ДВОМА ЕЛЕКТРОПРОВІДНИМИ ЕЛЕКТРИЧНО ЗАРЯДЖЕНИМИ МІЖФАЗНИМИ ТРІЩИНАМИ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2023.278565Ключові слова:
електрод, тріщина між двома матеріалами, аналітичний розв’язок, п’єзоелектричний композитАнотація
В роботі розглянуто п’єзоелектричний композит, сформований із двох різнорідних п’єзоелектричних півплощин. Вважається, що на межі поділу матеріалів виникли дві електропровідні тріщини, які можуть мати довільну довжину і відстань між їх вершинами. Допускається також наявність електричного заряду на одній або обох тріщинах. Використано представлення електричних та механічних факторів через кусково-аналітичні функції. З їх використанням проблема зведена до задачі лінійного спряження, для якої представлений точний аналітичний розв’язок. Отримано вирази для механічних та електричних компонент на берегах тріщин та на частинах інтерфейсу поза тріщинами. Побудовано графіки залежності напружень та розкриття тріщин від довжини тріщин та їх сумарного заряду. Показано, що вплив сумарного електричного заряду на тріщині на її розкриття є більш суттєвим, ніж цей вплив на напруження.
Посилання
А. Є. Шевельова, "Про моделювання привершинних зон тріщини між двома анізотропними матеріалами при дії зосереджених сил", Вісник Дніпропетровського університету, Серія: Механіка, т. 22, № 5, вип. 18 (2), c. 196-206, 2014.
O. Onopriienko, V. Loboda, A. Sheveleva, and Y. Lapusta, "Interaction of a conductive crack and of an electrode at a piezoelectric bimaterial interface", Comptes Rendus Mecanique, vol. 346, pp. 449-459, 2018.
P. R. Verma, and R. R. Verma, "Poling angle effect on two mode-III semi-permeable collinear cracks in a piezoelectric strip: Strip-saturation model", Appl. Math. Modelling, vol. 88, pp. 573-588, 2020.
V. Govorukha, M. Kamlah, and S. Zhao, "An interface crack in piezoelectric bimaterial with one electrically conductive and two electrically permeable zones at its faces", Journal of Mechanics of Materials and Structures, vol. 17 (5), pp. 455-468, 2022.
T. Cao, X. Feng, and T. Qin, "Analysis for multiple cracks in 2d piezoelectric bimaterial using the singular integral equation method", Acta Mechanica Solida Sinica, vol. 35, pp. 261-272, 2022.
A. H. Fartash, M. Ayatollahi, and R. Bagheri, "Transient response of dissimilar piezoelectric layers with multiple interacting interface cracks", Appl. Math. Modelling, vol. 66, pp. 508-526, 2019.
P. Pei, G. Yang, Y. Shi, and C.-F. Gao, "Periodic interfacial cracks in dissimilar piezoelectric materials under the influence of Maxwell stress", Meccanica, vol. 55, pp. 113-124, 2020.
A. Tafreshi, "Analytical stress intensity factors and Jk-integrals of periodic and collinear interface cracks between dissimilar orthotropic materials", Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., vol. 44, pp. 317-332, 2021.
V. Govorukha, and M. Kamlah, "Analysis of a mode III interface crack in a piezoelectric bimaterial based on the dielectric breakdown model", Archive of Applied Mechanics, vol. 90 (5), pp. 1201-1213, 2020.
H. Y. Dang, S. Y. Lv, C. Y. Fan, C. Lu, J, L. Ren, and M. H. Zhao, "Analysis of anti-plane interface cracks in one-dimensional hexagonal quasicrystal coating", Appl. Math. Modelling, vol. 81, pp. 641-652, 2020.
K. Q. Hu, C-F. Gao, Z. Zhong, and Z. T. Chen, "Interaction of collinear interface cracks between dissimilar onedimensional hexagonal piezoelectric quasicrystals", Z. Angew. Math. Mech., vol. 101, p. e202000360, 2021.
K. Q. Hu, H. Jin, Z. Yang, and X. Chen, "Interface crack between dissimilar onedimensional hexagonal quasicrystals with piezoelectric effect", Acta Mech., vol. 230, pp. 2455-2474, 2019.
V. Loboda, A. Sheveleva, O. Komarov, and Y. Lapusta, "An interface crack with mixed electrical conditions at it faces in 1D quasicrystal with piezoelectric effect", Mechanics of Advanced Materials and Structures, vol. 29, iss. 23, pp. 3334-3344, 2022.
K. Q. Hu, S. A. Meguid, Z. Zhong, and C.-F. Gao, "Partially debonded circular inclusion in one-dimensional quasicrystal material with piezoelectric effect", Int. J. Mech. Mater. Des., vol. 16, pp. 749-766, 2020.
М. В. Костенко, В. Б. Сіліч-Балгабаєва, А. Є. Шевельова, та В. В. Лобода, "Плоска деформація п’єзоелектричного біматеріалу з двома електропроникними тріщинами на межі поділу різних компонент", Проблеми обчислювальної механіки та міцності конструкцій, вип. 34, т. 1, c. 59-70, 2022.
В. Т. Гринченко, А. Ф. Улитко, и Н. А. Шульга, Механика связанных полей в элементах конструкций: в 5 т., т. 5, Электроупругость, Гузь А. Н., Ред. Киев, Украина: Наукова думка, 1989.
V. Loboda, A. Sheveleva, and Y. Lapusta, "An electrically conducting interface crack with a contact zone in a piezoelectric biomaterial", Int. J. Solids Struct., vol. 51, pp. 63-73, 2014.
Н. И. Мусхелишвили, Некоторые основные задачи математической теории упругости, Москва: Наука, 1966.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Микита Костенко, Алла Шевельова, Ірина Гергель, Володимир Лобода
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
