Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một mô hình đơn giản để nghiên cứu độ bền của vết nứt liên kết dưới tải nhiệt
Tóm tắt
Căng thẳng nhiệt do sự không đồng nhất về tính chất vật liệu có thể dẫn đến sự cố của một bề mặt liên kết. Một mô hình đơn giản cho các chất rắn đàn hồi khác nhau có liên kết chứa một vết nứt Zener–Stroh tại giao diện dưới sự thay đổi nhiệt độ đồng nhất được đề xuất. Giải pháp cho mô hình này đã được phát triển. Kết quả này có thể cung cấp một số thông tin về kích thước chịu đựng khuyết tật tại bề mặt, mà chủ yếu chịu trách nhiệm cho việc kích hoạt sự cố bề mặt dưới tải nhiệt. Do đó, nó có thể được sử dụng để đánh giá sự toàn vẹn và độ tin cậy của bề mặt liên kết dưới tải nhiệt. Mặt khác, vấn đề về vết nứt bề mặt thực tiễn trong nghiên cứu này cung cấp một cơ sở (cơ chế) khác cho mô hình vết nứt Zener–Stroh.
Từ khóa
#căng thẳng nhiệt #vết nứt Zener–Stroh #chất rắn đàn hồi #tải nhiệt #độ bền liên kếtTài liệu tham khảo
Mura T.: Micromechanics of Defects in Solids. Martinus Nijhoff, The Netherlands (1987)
Chen W.R., Wu X., Marple B.R., Patnaik P.C.: The growth and influence of thermally grown oxide in a thermal barrier coating. Surf. Coat. Technol. 201, 1074–1079 (2006)
Chen X., Hutchinson J.W., He M.Y., Evans A.G.: On the propagation and coalescence of delamination cracks in compressed coatings: with application to thermal barrier systems. Acta Mater. 51, 2017–2030 (2003)
He M.Y., Hutchinson J.W., Evans A.G.: Large deformation simulations of cyclic displacement instabilities in thermal barrier systems. Acta Mater. 50, 1063–1073 (2002)
Karlsson A.M., Hutchinson J.W., Evans A.G.: A fundamental model of cyclic instabilities in thermal barrier systems. J. Mech. Phys. Solids. 50, 1565–1589 (2002)
Giolli C., Scrivani A., Rizzi G., Borgioli F., Bolelli G., Lusvarghi L.: Failure mechanism for thermal fatigue of thermal barrier coating systems. J. Therm. Spray Technol. 18, 223–230 (2009)
Drai A., Bachir B.B., Meddah M., Benguediab M.: Analysis of interfacial fracture in ceramic-metal assemblies under effect of thermal residual stresses. Comput. Mater. Sci. 46, 1119–1123 (2009)
Evans A.G., Hutchinson J.W.: The mechanics of coating delamination in thermal gradients. Surf. Coat. Technol. 201, 7905–7916 (2007)
Nusier S.Q., Newaz G.M.: Growth of interfacial cracks in a TBC/superalloy system due to oxide volume induced internal pressure and thermal loading. Int. J. Solids Struct. 37, 2151–2166 (2000)
Khandelwal R., Chandra Kishen J.M.: Complex variable method of computing J k for bi-material interface cracks. Eng. Fract. Mech. 73, 1568–1580 (2006)
Khandelwal R., Chandra Kishen J.M.: The use of conservative integral in bi-material interface crack problems subjected to thermal loads. Int. J. Solids Struct. 45, 2976–2992 (2008)
Nusier S., Newaz G.: Analysis of interfacial cracks in a TBC/superalloy system under thermal loading. Eng. Fract. Mech. 60, 577–581 (1998)
Boutabout B., Chama M., Bouiadjra B.A.B., Serier B., Lousdad A.: Effect of thermomechanical loads on the propagation of crack near the interface brittle/ductile. Comput. Mater. Sci. 46, 906–911 (2009)
Bhatnagar H., Ghosh S., Walter M.E.: A parametric study of damage initiation and propagation in EB-PVD thermal barrier coatings. Mech. Mater. 42, 96–107 (2010)
Simone A., Duarte C.A., Van der Giessen E.: A generalized finite element method for polycrystals with discontinuous grain boundaries. Int. J. Numer. Meth. Eng. 67, 1122–1145 (2006)
Menk A., Bordas S.: Numerically determined enrichment functions for the extended finite element method and applications to bi-material anisotropic fracture and polycrystals. Int. J. Numer. Meth. Eng. 83, 805–828 (2010)
Stroh A.N.: The formulation of cracks as a result of plastic flow I. Proc. R. Soc. Lond. A 223, 404–414 (1954)
Cherepanov G.P.: Interface microcrack nucleation. J. Mech. Phys. Solids 42, 665–680 (1994)
Fan H.: Interfacial Zener-Stroh crack. J. Appl. Mech. 61, 829–834 (1994)
Xiao Z.M., Chen B.J., Fan H.: A Zener–Stroh crack in a fiber-reinforced composite materials. Mech. Mater. 10, 593–606 (2000)
Chen Y.Z.: Multiple Zener-Stroh crack problem in an infinite plate. Acta Mech. 170, 11–23 (2004)
Suo Z.: Zener’s Crack and the M-integral. J. Appl. Mech. 67, 417–418 (2000)
Ma L.F., Zhao J., Ni B.: A Zener–Stroh crack interacting with an edge dislocation. Theor. Appl. Mech. Lett. 2, 021003 (2011)
Fan H., Xiao Z.M.: A Zener–Stroh crack near an interface. Int. J. Solids Struct. 34, 2829–2842 (1997)
Fan H., Sun Y.M., Xiao Z.M.: Contact zone in an interfacial Zener–Stroh crack. Mech. Mater. 30, 151–159 (1998)
Muskhelishvili, N.I.: Some problems of mathematical theory of elasticity. (English translation of the third Russian edition. Noordhoff Ltd. Groningen) (1953)
Eshelby J.D.: The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems. Proc. R. Soc. Lond. A 241, 376–396 (1957)
Xiao Z.M., Zhao J.F.: A Zener–Stroh crack at the interface of a thin film bonded to a substrate. Int. J. Mech. Mater. Des. 1, 241–254 (2004)
Hutchinson J.W., Mear M., Rice J.R.: Crack paralleling an interface between dissimilar materials. J. Appl. Mech. 54, 828–832 (1987)