On indentation of heterogeneous strip
UDC
539.3Abstract
This paper presents a method for constructing approximate solutions to the problem of parabolic stamp indentation into heterogeneous elastic strip tightly engaged with the non-deformable base. The proposed method is based on the variational formulation of the problem and involves simplification of the potential energy functional through hypothesis of displacement fields introduction. Auxiliary problem of the action of a concentrated load on the boundary of an inhomogeneous strip is solved using the variational Lagrange principle. A system of two second order differential equations with variable coefficients with respect to the displacement vector components on the upper bound of the strip is obtained. Solution of the contact problem of parabolic stamp indentation into heterogeneous elastic strip in the case when the elasticity moduli depend only on the transverse coordinate is obtained. The characteristic relations such as "force - size of the contact area", "indentation - size of the contact area" and the stress distribution in the contact zone for some different laws of heterogeneity are plotted.
Keywords:
heterogeneous, elasticity, strip, variational method, indentation, contact problemFunding information
Работа выполнена при частичной поддержке программы Президиума РАН I.33П.
References
- Epshtein S.A., Borodich F.M., Bull S.J. Nanoindentation in studying mechanical properties of heterogeneous materials // J. Min. Sci. 2016. Vol. 51, No 3. P. 470-476.
- Коссович Е.Л., Добрякова Н.Н., Эпштейн С.А., Белов Д.С. Определение механических свойств микрокомпонентов углей методом непрерывного индентирования // ФТПРПИ. 2016. № 5. С. 84-91. [Kossovich E.L., Dobryakova N.N., Epsstein S.A., Belov D.S. Opredelenie mehanicheskih svoistv mikrokomponentov uglei metodom neprerivnogo indentirovaniya [Determination of the mechanical properties of coal by continuous microindentation]. FTPRPI [J. Min. Sci.], 2016, no. 5, pp. 84-91. (In Russian)]
- Коссович Е.Л., Добрякова Н.Н., Минин М.Г., Эпштейн С.А., Агарков К.В. Применение техники непрерывного нано- и микроиндентирования для определения механических свойств микрокомпонентов углей // Современные проблемы механики сплошной среды: труды XVIII Междунар. конф. Ростов-на-Дону, 2016. Т. 2, С. 30-33. [Kossovich E.L., Dobryakova N.N., Minin M.G., Epsstein S.A., Aarkov K.V. Primenenie tehniki neprerivnogo nano- i mikroindentirovaniya dlya opredeleniya mehanicheskih svoistv mikrokomponentov uglei [Depth-sensing nano- and microindentation for characterization of coals microcomponents mechanical properties]. Trudi XVIII Mejdunarodnoi konferencii 'Sovremennie problemi mehaniki sploshnoi sredi' [Works of 18th international conf. 'Modern problems of continuum mechanics']. Rostov-on-Don, 2016. vol. 2, pp. 30-33. (In Russian)]
- Булычев С.И., Алехин В.П., Шоршоров М.Х., Терновский А.П., Шнырев Г.Д. Определение модуля Юнга по диаграмме вдавливания // Завод. лаб. 1975. № 9. С. 1137-1140. [Bulichev S.I., Alehin V.P., Shorshorov M.H., Ternovskiy A.P., Shnirev G.D. Opredelenie modulya Unga po diagramme vdavlivaniya [Determination of Young's modulus by indentation diagram] Zavod. lab. [Industrial Laboratory]. 1975. no 9. pp. 1137-1140. (In Russian)]
- Ворович И.И., Александров В.М., Бабешко В.А. Неклассические смешанные задачи теории упругости. М.: Наука, 1974. 456 с. [Vorovish I.I., Aleksandrov V.M., Babeshko V.A. Neklassicheskie smeshannie zadachi teorii uprugosti [Non-classical mixed problem in elasticity theory]. Moscow, Science, 1974, 456 pp. (In Russian)]
- Александров В.М., Мхитарян С.М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками. М.: Наука, 1983. 488 с. [Aleksandrov V.M., Mhitaryan S.M. Kontaktnie zadachi dlya tel s tonkimi pokritiyami i prosloikami [Contact problems for bodies with thin coatings and layers]. Moscow, Science, 1983. 488 pp. (In Russian)]
- Айзикович С.М., Александров В.М., Белоконь А.В., Кренев Л.И., Трубчик И.С. Контактные задачи теории упругости для неоднородных сред. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 240 с. [Aizikovich S.M., Aleksandrov V.M., Belokon A.V., Krenev L.I., Trubchik I.S. Kontaktnie zadachi teorii uprugosti dlya neodnorodnih sred [Contact problems of theory of elasticity for inhomogeneous media]. Moscow, FIZMATLIT, 2006. 240 pp. (In Russian)]
- Айзикович С.М., Волков С.С., Васильев А.С. Осесимметричная контактная задача о вдавливании конического штампа в полупространство с неоднородным по глубине покрытием. // Прикладная математика и механика, 2015, № 5, Т. 79, С. 710-716. [Aizikovich S.M., Volkov S.S., Vasilev A.S. Osesimmetrichnaya kontaktnaya zadacha o vdavlivanii konicheskogo shtampa v poluprostranstvo s neodnorodnim po glubine pokritiem [The axisymmetric contact problem of the indentation of a conical punch into a half-space with a coating inhomogeneous in depth]. Prikladnaya matematika i mehanika [Journal of Applied Mathematics and Mechanics]. 2015, no 5, vol 79, pp. 710-716. (In Russian)]
- Ватульян А.О., Плотников Д.К. О некоторых контактных задачах для неоднородных упругих тел // Современные проблемы механики сплошной среды: труды XVIII Междунар. конф. Ростов-на-Дону, 2016. Т. 1, С. 125-129. [Vatulyan A.O., Plotnikov D.K. O nekotorih kontaktnih zadachah dlya neodnorodnih uprugih tel [On some contact problems for inhomogeneous elastic bodies]. Trudi XVIII Mejdunarodnoi konferencii 'Sovremennie problemi mehaniki sploshnoi sredi' [Works of 18th international conf. 'Modern problems of continuum mechanics']. Rostov-on-Don, 2016. vol. 1, pp. 125-129. (In Russian)]
- Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970. 512 с. [Mihlin S.G Variacionnie metodi v matematicheskoi fizike [Variational methods in mathematical physics]. Moscow, Science, 1970. 512 pp. (In Russian)]
- Григолюк Э.И., Толкачев В.М. Контактные задачи теории пластин и оболочек. М.: Машиностроение, 1980. 411 с. [Grigoluk E.I., Tolkachev V.M. Kontaktnie zadachi teorii plastin i obolochek [Contact problems of the theory of plates and shells]. Moscow, Mashinostroenie, 1980. 411 pp. (In Russian)]
Downloads
Downloads
Dates
Submitted
Accepted
Published
How to Cite
License
Copyright (c) 2017 Ватульян А.О., Плотников Д.К.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.