Разработка механических моделей и методов расчета сопротивления адгезионного соединения росту трещин по границе раздела

• Автор: Бакиров, Вадим Федорович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ АДГЕЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ РОСТУ ТРЕЩИН ПО ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА
1.1. Модель Леонова-Панасюка-Дагдейла для трещины на границе соединения двух материалов
1.1.1. Постановка задачи. Основные уравнения
1.1.2. Анализ состояния предельного равновесия
1.1.3. Случай малого размера концевой области по сравнению
с длиной трещины,
1.2. Модель трещины на границе соединения дв,'’‘материалов с учетом области разупрочнения
1.2.1 Постановка задачи. Основные уравнения,
1.2.2 Анализ состояния предельного равновесия
1.2.3 Случай малого размера концевой области по сравнению
с длиной трещины,
1.3. Интегральные соотношения для модели трещины-расслоения на границе соединения двух материалов с силами сцепления
в концевых областях
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РОСТА ТРЕЩИНЫ ПО ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИМЕР-ПОЛИМЕР
2.1. Основные соотношения для модели роста трещины по границе раздела адгезионного соединения полимеров, обусловленного вытягиванием полимерных цепей,
2.2. Методика численного решения

2.3. Анализ модели роста трещины по границе раздела адгезионного
соединения полимеров,
2.3.1. Предельный случай бесконечно малых скоростей продвижения вершины трещины
2.3.2. Анализ влияния скорости продвижения вершины трещины
2.3.3. Кинетика роста трещины по границе раздела соединения
при действии постоянной нормальной нагрузки
ГЛАВА 3. АДГЕЗИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МЕХАНИЗМЫ
РАЗРУШЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИМЕР-ПОЛИМЕР
3.1. Карта механизмов разрушения соединения полимер-полимер усиленного полимерными соединителями
3.2. Разрушение соединения полимер-полимер с трещиной на границе раздела
3.3. Кинетика формирования соединительных связей и ее влияние на адгезионные характеристики
3.4. Связь между характеристиками адгезии в рамках механики разрушения и термодинамическими характеристиками границы раздела
СВОДКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Адгезионные соединения различных материалов широко используются в изделиях микроэлектроники и конструкциях техники. При изготовлении и эксплуатации таких изделий и конструкций часто возникают трещины, расположенные на границе раздела материалов. Образование трещин на границе раздела материалов связано как с различием физико-механических свойств материалов, так и с качеством адгезионного соединения поверхностей различных материалов, и, в конечном счете, приводит к снижению прочности изделий и конструкций.
Оценка сопротивления адгезионного соединения росту трещин по границе предполагает то или иное моделирование процессов деформирования и подготовки разрушения в концевых областях трещин-расслоений с учетом механических свойств и геометрических характеристик промежуточного адгезионного слоя. Для этой цели можно построить модель трещины на границе двух сред с силами сцепления (связями), действующими между ее поверхностями в концевых областях трещины. Такая модель предложена в [11, 39]. Физическая природа сил сцепления изменяется в зависимости от масштаба трещины и расстояния до ее вершины. На малых расстояниях от вершины трещины главными являются силы межатомного и межмолекулярного взаимодействия, тогда как на больших расстояниях преобладают “механические” связи. Например, подкрепляющие волокна в композиционных материалов [26, 47] или полимерные цепи, связывающие берега трещины в соединениях полимер-полимер и полимер-металл [42, 49]. При математическом описании используют характерные свойства диаграммы деформирования связей. Так, например, в работе [12] рассматривается случай линейно деформируемых связей, а в работе [13]-случай нелинейно деформируемых связей, имеющих возрастающий и падающий участки. В развитие моделей
-ренциала по параметру (1 получим вклад в вектор раскрытия берегов трещины от этих участков :
ДЛЯ X > х' ё[и (х)-шх(х)]-
4сЬ7г(3

К, +1 к,+1
—-— +
V Л 14 у X х'
/1-1

V I
ООх'+Ш ,р а (х')бх1
II у а для х < х'
<1[и (х)-шДх)]
4сЬ7ф

к.+1 к,+1
_Д +

"хл2
У -1|3

х х'

е ,у,Р К(х') бхг +1О21 у у ,Р | аху(х') ск
(1.48)
(1.49)
где в формулах (1.48) и (1.49)