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Failure of curved brittle layer systems from radial cracking in concentrated surface loading

机译：弯曲脆性层系统在集中表面载荷下由于径向裂纹而失效

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摘要

A study was made of radial crack evolution in curved brittle layers on compliant support substrates. Three-dimensional boundary element analysis was used to compute the stepwise growth of radial cracks that initiate at the bottom surfaces of glass on polymeric support layers, from initiation to final failure. The algorithm calculates reconstituted displacement fields in the near-tip region of the extending cracks, enabling direct evaluation of stress-intensity factors. Available experimental data on the same material systems with prescribed surface curvatures were used to validate the essential features of the predicted crack evolution, particularly the stability conditions prior to ultimate failure. It was shown that the critical loads to failure diminish with increasing surface curvature. Generalization of the ensuing fracture mechanics to include alternative brittle-layer/polymer-substrate systems enabled an explicit expression for the critical load to failure in terms of material properties and layer thicknesses. Implications concerning practical layer systems, particularly dental crowns, are briefly discussed.
机译：对顺应性支撑基板上的弯曲脆性层中的径向裂纹扩展进行了研究。三维边界元素分析用于计算从聚合物裂纹开始到最终破坏的，从聚合物支撑层上的玻璃底面开始的径向裂纹的逐步增长。该算法可计算延伸裂纹近端区域中的重构位移场，从而可以直接评估应力强度因子。使用具有规定表面曲率的相同材料系统上的可用实验数据来验证预测的裂纹发展的基本特征，尤其是最终破坏之前的稳定性条件。结果表明，随着表面曲率的增加，破坏的临界载荷减小。随之而来的断裂力学的普遍化，包括了其他的脆性层/聚合物-基底系统，使得可以根据材料特性和层厚度来明确表示破坏的关键载荷。简要讨论了有关实用层系统（尤其是牙冠）的含义。

著录项

  • 来源
    《Journal of Materials Research》 |2005年第10期|p.2812-2819|共8页
  • 作者

    Matthew Rudas; Tarek Qasim; Mark B. Bush;

  • 作者单位

    School of Mechanical Engineering, The University of Western Australia, Crawley, Western Australia 6009, Australia;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 工程材料学;
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