Zobecnění lineární lomové mechaniky na případ trhliny šířící se přes rozhraní dvou materiálů

GENERALISATION OF THE LINEAR FRACTURE MECHANICS TO CASES OF A CRACK PROPAGATING THROUGH THE INTERFACE BETWEEN TWO MATERIALS

habilitační práce

čeština

Studium chování trhlin v nehomogenních materiálech je v současné době předmětem širokého zájmu a vzhledem k praktickému významu (např. v oblasti kompozitních materiálů) se stalo cílem jak teoretického výzkumu, tak i praktických aplikací lomové mechaniky. Většina dosud publikovaných prací se zabývá problémem šíření trhlin nacházejících se na rozhraní mezi dvěma materiály, proto se autor předložené práce zaměřil na méně probádanou oblast, tj. případ trhlin šířících se přes materiálové rozhraní. Praktickým výsledkem této práce je návrh postupů umožňujících kvantitativní odhad vlivu rozhraní na životnost těles porušovaných šířením únavových trhlin v oblasti vysokocyklové únavy. V případně porušování křehkých materiálů pak návrh postupů umožňujících odhadnout vliv materiálového rozhraní na kritickou hodnotu pro šíření trhlin přes rozhraní křehkých materiálů (např. keramických kompozitů, částicových kompozitů apod.). Předkládaná práce představuje soubor 27 příspěvků publikovaných v časopisech a na mezinárodních konferencích. Seznam těchto publikací a jejich plný text v podobě v jaké byl uveřejněn je uveden v Příloze.

The presented monograph is devoted to the generalisation of linear elastic fracture mechanics to the case of a crack propagating through the interface between two materials. New stability criteria were formulated for that crack.. The criteria are based on different physical priciples: energy, a size of the plastic zone ahead of the crack tip and crack (mouth) opening displacement. Numerical procedures were developed for determination of needed parameters. The procedures generalize the application of linear elastic fracture mechanics (LEFM) to the cases, where the stress singularity exponent is different from 1/2. The procedures suggested integrate the description of the crack behaviour in homogeneous and nonhomogeneous materials. The most important feature of the suggested procedures is that no new material characteristics are needed to assess the crack behaviour and so the algorithm as a whole use only the material characteristics pertaining to homogeneous body, where the crack propagates to. The proposals and results introduced in this work can be generalized and used to description of fracture-mechanical behaviour of general stress concentrators. These properties broaden a validity and applicability of conventional LEFM of cracks. From practical point of view, the suggested procedures are general and can be used in considerations on the crack stability in composite materials, protective layers, etc. and can be applied for design of such structures.

Materiálové rozhraní, kriteria stability, kritické napětí, šíření trhliny, zobecněný součinitel intenzity napětí

Material interface, stability criteria, critical stress, crack propagation, generalized stress intensity factor

NÁHLÍK, L.

1. 1. 2009

Brno

275