面向预应力单斜晶体薄片的单向裂纹增长的希尔伯特变换分析技术
材料科学
2025-04-25 v1
摘要
本研究的核心在于分析受压下预应力单斜晶体薄片（有限厚度、无限宽度）中的 Mode I 裂纹扩展行为。研究聚焦于共线 Griffith 裂纹和由平面波传播引发的动压载作用。裂纹假设为运动状态，并采用伽利亚变换在移动坐标系中对问题进行表述。边界值问题被转化为一组耦合的哑元积分方程组，这些方程通过希尔伯特变换方法得到解析求解。该方法为应力强度因子和裂纹开裂位移提供了优雅的闭式解。研究考虑两种单斜晶体材料：锂硝酸盐和锂磷酸盐，并将其行为与各向同性材料进行比较，以评估材料各向异性的作用。进行数值仿真和图形分析，以评估裂纹速度、压载、材料各向异性、初始应力和裂纹几何形状对断裂参数的影响。作为一种特殊情况，对系统在点载荷作用下的分析进行了比较评估，包括点载荷和恒定正压。结果揭示了各向异性材料在局部加载下的动裂纹行为的关键见解。这种理解提高了在地质力学、MEMS、表面声学器件和生物传感器等高精度领域的失效预测能力。
引用
@article{arxiv.2504.17262,
title = {Hilbert Transform Technique for Analyzing Mode I Crack Growth in an Pre- Stressed Monoclinic Crystalline Strip Under Punch Pressure},
author = {Diksha and Soniya Chaudhary and Pawan Kumar Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.17262},
year = {2025}
}