Efecto de la fricción sobre la solución elástica de una grieta circular en la interfase entre dos semiespacios

Abstract

Se estudia la solución elástica en el entorno de una grieta circular en la interfase entre dos materiales sometida a una carga de tracción. Siguiendo el enfoque de Comninou, se supone la existencia de una zona de contacto junto al vértice de la grieta y se estudia de forma paramétrica el efecto que tiene la fricción en dicha zona sobre los distintos aspectos de la solución elástica. Para el análisis se emplea una formulación del Método de Elementos de Contorno para problemas de contacto con simetría axial. Dentro del rango de parejas de materiales en los que la zona de contacto es detectable numéricamente, los resultados muestran el efecto de la fricción en el comportamiento asintótico de las tensiones y los desplazamientos, en el tamaño de la zona de contacto, en el factor de intensificación de tensiones y en la tasa de liberación de energía durante el crecimiento de la grieta.

The elastic solution in the vicinity of a penny-shape crack at a bi material interface under tensile loading is analyzed. Following the approach proposed by Comninou, a near-tip contact zone is assumed and a parametric analysis is carried out to elucidate the effect induced by the friction along the contact zone on different features of the elastic solution. Analysis is carried out using a Boundary Element formulation for axi-symmetric contact problems. Within the range of bi-material pair for which the near-tip contact zone is numerically detectable, results show the effect of friction in the asymptotic behaviour of near-tip stresses and displacements, the size of the contact zone, the stress intensity factor and the energy release rate associated to crack propagation.